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Tecnología en Transformadores de Distribución

ABB BlumenauJuliano Costas

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Revenues $3.3 billones

Aproximadamente 14,000 empleados

57 plantas en todo el mundo

Presencia en mas de 100 países

La mas completa línea de transformadores de potencia, distribución, accesórios y servicios.

Clase de tensión hasta 800kV

Liderazgo en la fabricación de transformadores

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Ubicación de las plantas en Brasil

ABB Transformadores de PotenciaUbicación: Guarulhos/SP

ABB Transformadores de DistribuciónUbicación: Blumenau/SC

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BA PTPR Borderlines Ratings

3 Phase Top Rating

SDT

<0.315 MVA

<=36 kV

LDT< 40 MVA <= 72.5 kV

LPT> 275 kV

LPT > 200 MVA

>72.5 - 275 kV

MPT<=200 MVA

172 - 275 kV or BIL >650 kV

MPT>63– 200 MVA

>72.5 - 171 kV

SystemkV

MVA

275

172(for SP 1-5

max BIL 650 kV )

72.5

5 63 200

SPT 1-2< 40 MVA

>72.5-171 kVMax BIL 650 kV

40

MDT

=0.316- 5 MVA

<=36 kV

LDT ext40 – 63 MVA

<=72.5 kV

MPT>63 MVA <=72.5 kV

SPT 3-540-63 MVA

>72.5 –171 kVMax BIL 650 kV

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Transformadores de Distribución en aceite:Potencia:

5 – 10.000 kVA (Blumenau)

Clase de Tensión:Hasta 36,2 kV (Blumenau)

Tipos de aceite: Parafinico

Nafténico

Silicón

BIOTEMP o Envirotemp (vegetal).

Tipos de Productos:Transformadores de Distribución Monofásicos hasta 100kVA (SDT)

Transformadores de Distribución Trifásicos hasta 300kVA (SDT)

Transformadores tipo Pad mounted (Pedestal) monofásicos hasta 100kVA (SDP)

Transformadores de Distribución hasta 5MVA (MDT)

Transformadores Especiales (Pad mounted, Submersibles, Auto-protegidos)

Productos

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Transformadores SDT (hasta 315 kVA):70 piezas / día para trifásicos

150 piezas / día para monofásicos

100 piezas / día para MIX.

Transformadores SDP (hasta 100 kVA):100 piezas / día (12/06)

150 piezas / día (2007)

240 piezas / día (2008)

Transformadores MDT (hasta 5000kVA):Capacidad de 800 piezas/año (Potencia mediana 1000kVA)

Capacidad de la Planta

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Transformadores Monofásicos hasta 100kVA (SDT)

Características Standard:Ojales de SuspensiónTerminal de AterramientoPlaca de CaracterísticasSoporte para instalación en posteAceite MineralCambiador de derivaciones (tap’s)

Características Opcionales:Terminal de Aterramiento OpcionalVálvula de SobrepresiónSoporte para instalación de pararrayos

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Transformadores Trifásicos hasta 315kVA (SDT)

Características Opcionales:Terminal de Aterramiento OpcionalVálvula de SobrepresiónSoporte para instalación de pararrayosDispositivo de llenadoTanque Corrugado

Características Standard:Ojales de SuspensiónTerminal de AterramientoPlaca de CaracterísticasSoporte para instalación en posteAceite MineralCambiador de derivaciones

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Transformadores de Distribuición hasta 5000kVA (MDT)

Características Standard hasta 500 kVA:Ojales de SuspensiónTerminal de AterramientoPlaca de IdentificaciónCambiador de DerivacionesRuedas UnidireccionalesDispositivo de llenado

Características Adicionales para transformadores por encima de 500 kVA:Indicador de Nível del AceiteVálvula de SobrepresiónRuedas Bidireccionales

Características Opcionales:Indicador Magnético de Nível de AceiteRelé BuchholzVálvula de Sobrepresión SúbitaIndicador de Temperatura de AceiteIndicador de Temperatura de ArrollamientoTanque CorrugadoVentilación Forzada

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-Transformadores para Aplicaciones Especiales

Transformador Auto Protegido ( < 150kVA):Ojales de SuspensiónTerminales de AterramientoSoporte para posteFusible de alta tensiónDisyuntor de baja tensión

Transformador tipo PadmountedIndicador de Nivel de AceiteOjales de SuspensiónVálvula de SobrepresiónTerminales de AterramientoAisladores de Alta Tensión Desconectables

Transformador Submersible (>150kVA, < 2000kVA)Indicador de Nivel del AceiteOjales de SuspensiónAisladores de Alta Tensión DesconectablesIndicador de Temperatura de AceiteTerminales de AterramientoManómetro

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-Fotos de Transformadores– ABB Blumenau

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-Fotos de Transformadores– ABB Blumenau

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-La Evolución del Transformador

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-Tecnologia de Proyectos de Transformadores- ABB

Software especial para proyectos de transformadores de distribución desarollados por ABB:

CDS – Common Design System (Núcleos apilados)

LWCT – Liquid Wounded Commom Technology (Núcleos arrollados)

Utilizado en 24 plantas de ABB en el mundo;

Alta confiabilidad: Ensayos de verificación realizados en vários países;

Uso del software Pro Engineer (ProE) – Modelaje en 3D - vídeo

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-Tecnologia de Fabricación de Núcleos - ABB

Chapas de acero silicio de grano orientado y pérdidas bajas: M4 (0.27mm), M3 (0.23mm), HiB (0.23mm e 0.27mm)

Acesita (Brasil), AKSteel (USA), Kawasaki (Japão)

Corte del núcleo apilado en 45º del tipo “Step-Lap”Reducción de hasta 40% de la corriente de excitación;

Reducción del nível de ruído en hasta 3 db;

Reducción de las pérdidas en vacio en hasta 10%.

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-Tecnologia de Fabricación de Núcleos - ABB

Corte del núcleo arrollado:Tipo “Overlap Joint”;

Soldadura TIG en la ultima vuelta del nucleo garantiza el cierre de los “gaps” durante el transporte y vida útil del transformador.

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-Tecnología de Fabricación de Bobinas - ABB

Tipos constructivos utilizados en transformadores de distribución:

Retangular LHL (Low-High-Low) Retangular LH (Low-High) Oval LH (Low-High)

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-Tecnología de Fabricación de Bobinas - ABB

Tipos de materiales conductores utilizados:Cobre.

Alumínio.

Tipos de conductores utilizados:Hilo circular de cobre ò alumínio (generalmente AT);

Hilo rectangular de cobre ò alumínio (generalmente BT hasta 45 kVA);

Chapa de cobre ò alumínio (generalmente BT arriba de 75 kVA).

Tipos de materiales aislantes utilizados:Papel diamantado termoestabilizado;

Carton “presspan”

Maderas especiales.

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-Comparación entre Cobre y AluminioCoeficiente de Expansión (a 20ºC)

Alumínio: 23x10-6 cm/ºCCobre: 16.6x10-6 cm/ºC

El Aluminio se expande 30% mas que el cobre

Podria crear problemas de conexión utilizando tornillos

Utilizando arandelas de conexión apropiadas (concavas) lasconexiones proporcionan la elasticidad necesaria en el empalmesin la compresión del aluminio, con la misma eficiencia que los terminales de cobre.

ABB tiene larga experiencia (mas de 20 años) en la fabricación de transformadores con bobinas de aluminio, se tiene ya fabricado y despachado masde 2.000.000 de transformadores de distribuciónque hoy en día operan en todo el mundo, principalmente América del Norte Norte y Europa

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Conductividad Eléctrica:

Aluminio: 36.6 106 Ω-1m-1

Cobre: 59.6 106 Ω-1m-1

Para dos transformadores iguales (misma resistencia de arrollamiento paraun mismo comprimiento), la sección del arrollamiento de aluminio deberá ser 1.63 veces mas grande que la del arrollamiento de cobre:

Con un incremento de la sección transversal del alumínio, las pérdidas resistivas seran lasmismas en los dos arrollamientos;

Comparandose los dos materiales, pérdidas mas bajas seran logradas en aluminio con un proyecto mejor optimizado.

Comparación entre Cobre y Alumínio

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Capacidad Calorífica:

Aluminio: 0.220 cal/gºC

Cobre: 0.092 cal/gºC

Como el peso del aluminio es 0.488 el peso del cobre, tenemos:

Capacidad calorífica del Al = MAl x cAl

Capacidad calorífica del Cu = MCu x cCu

= (MAl / Mcu)x (cAl / cCu) = 0,488 x (0,220/0,092) =1,167 16,7% mas grande para el Al

O sea, el arrollamiento de aluminio posee una mejor soportabilidad a lascorrientes de corto-circuito y sobrecarga, en comparacion con los arrollamientos de cobre.

Comparación entre Cobre y Alumínio

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Las reservas naturales de aluminio son mas grandes que las reservas de cobre.

Los transformadores fabricados con arrollamientos de alumínio son mas ligeros que los transformadores fabricados con arrollamientos de cobre.

En resumen, és mucho mas ventajoso para el cliente dejar libre la elección del material del bobinado al fabricante, que intentará siempre optimizar los proyectos de acuerdo a las caracteristicas de los clientes, pero considerando también los materiales disponibles en el mercado.

Eso garantizará que el cliente tendrá disponibles en sus manos transformadores diseñados y fabricados con lo mejor que hay en el

mercado, considerando tecnologias de proyecto, fabricación, y materiales.

Comparación entre Cobre y Aluminio

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-Material Aislador

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-Tecnologia de Ensamblaje de la Parte Activa

Núcleo arrollado core-form;

Núcleo arrollado shell-form;

Núcleo apilado;

Soldadura y conexión en cobre y alumínio.

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-Dielectric Fluids Group

- BIOTEMPTM Update

Fluido dielectrico amigable con el medio ambienteOrigen: Produccion agricola natural renovableAditivos: Inhibidores de oxidacion (aprobado en los nivelesutilizados)

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- BIOTEMPTM Update

97

3020

50

20

40

60

80

100

BIOTEMP Mineral Oil RTEmp Silicone

% Biodegradability21 Day Test

(CEC L-33-A-94)

Biodegradability Comparison

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- BIOTEMPTM Update

Typical Properties of Insulating Fluids

Property Mineral Oil H.T.H. Silicone BIOTEMPTM BIOTEMP™ Ranking

Sp. Gravity 0.91 0.87 0.96 0.91 Equal Flash pt. OC 145* 285 300 343 Superior* Fire pt. OC 160* 308 330 360 Superior* Viscosity, cSt.

100oC 3 11.5 16 10 Equal 40oC 12 110* 38 45 Superior* 0oC 76 2200* 90 300 Superior*

Pour pt. OC -40 -24 -55 -15 to -25 Equal Diel. Str., KV 30* 40 43 49 Superior* (ASTM D877)

Diss. Factor, % 25oC .05 0.01 0.01 0.025 to 0.05 Equal

Permittivity 2.2 2.2 2.7 3.1 Superior Resistivity, 1013 1014 1014 1013 Equal Oxid. Inhibitor Optional Desirable No Required Equal Biodegradability <30% 20% 0% 97% Superior

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- BIOTEMPTM Update

Ventajas del BIOTEMPTM

BiodegradabilidadMejora de las propiedades de transferencia térmicaMejora de la eficiencia operativaMejora de la seguridad operativaReducción de la contaminación de las aguas subterráneas

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-Referencias en Brasil

Hospital Infantil de Diabetes – Porto Alegre/RS (ago/2002)CVRD (nov/2002)CEMIG – Belo Horizonte/MG (ago/2003)CPFL – Campinas/SP (fev/2004)COELBA – Salvador/BA (ago/2004) - RetrofitFosfértil – Araxá/MG (nov/2004)COSIPA – Cubatão/SP (abril/2005)Embraco – Joinville/SC (jun/2005)COPEL – Curitiba/PR (jun/2005)AVON – São Paulo/SP (ago/2004)Mineração Serra Grande – Crixás/GO (nov/2004)Anglo Gold – Sabará/MG (mar/2005)Cooper Tools – Sorocaba/SP (abril/2005)

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-Referencias en el Mundo

Tigre Chile S.A. – Chile (nov/2004)EDESUR – Argentina (mar/2005)Chilectra – Chile (set/2005) – retrofitEssroc Cement – USA (ago/2004)Cutler Hammer Engineering Serv – USA Eaton Corporation - USAGE Industrial Systems - USAGE Industrial Systems - USASiemens Energy & Automation - USAWhirlpool Corporation - USAWestinghouse Engineering Svc. - USABlandin Paper Company – USADow Chemical, Ohio – USA (set/2004)

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-Referencias ABB-Blumenau con BIOTEMP 2006/2007

7 Transformadores Submersibles para CELESC (750 kVA – 25 kV);4 Transformadores de distribución para Fundapark (2000 kVA – 25 kV);16 Transformadores Submersibles para COPEL (500 kVA – 15 kV);01 Transformador de distribución para CEMIG (30 kVA).

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-Tanque Corrugado – Transformadores Sellados

Utilizado en todo el mundo por mas de 30 años;Transformador mas pequeño y mas ligero;Normalmente utilizado hasta 5000 kVA;Mas capacidad de disipación de calor.

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-Tanque Corrugado – Transformadores Sellados

Espesor de las paredes laterales entre 1.06 y 1.6 mm;La elasticidad de las paredes del tanque corrugado permiten una sobrepresión interna máxima de 0.3 kgf/cm2 ;Reduce la posibilidad de oxidación del aceite pues no entra en contacto con el aire.

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-Transformadores Pad-mounted

Transformador sellado con tapa soldada;Vários tipos de aisladores de AT y BT;Envolvente de Protección de las conexiones externas;Vários tipos de protección primária y secundária;Monofásico ò Trifásico.

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-Transformadores Pad-Mounted MonofásicosInstalación en Residências/Parques/Plazas:

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-Accesorios de Transformadores Pad-MountedFusibles tipo “bayoneta”:

Proteción contra falta interna (fault sensing); sobrecarga (current sensing) o ambos (dual element);Generalmente en série con “limitador de corriente”;Acceso externo con manopla de manobra;Baja capacidad de interrupción (rango de 4 kA)

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Conexión de bayoneta + fusible + isolation link en el transformador

Accesorios de Transformadores Pad-Mounted

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Seccionador imnersa en aceite:Instalación interna en el transformador;Interrupción bajo carga en el primário.


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Fusible Limitador de Corriente:Alta capacidad de interrupción (rango de 40 kA).


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-Accesorios de Transformadores tipo Pedestal

Para-rayos interno en el secundário:

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