VIDA TIL DE TRANSFORMADORES

GESTRAN 2.0

AUTOR: Queca Cadiz Eddy Fernando, Ing. Electricista.

RESUMEN DEL TRABAJO

La importancia de la calidad de servicio prestada por las empresas elctricas, hacen de los

transformadores los equipos indispensables y centrales en el proceso y en el negocio de la

prestacin del servicio elctrico. En este trabajo se ha desarrollado una herramienta para determinar

la vida til terica del transformador y establecer por medio de esta el grado de carga y sobrecarga

del mismo.

Se han investigado las dos normas sobre este particular, ms reconocidas en el mundo: la IEEE y la

IEC. Esto permite establecer un marco terico para la evaluacin terica de la vida del

transformador.

PALABRAS CLAVE

Transformador, cargabilidad, operacin, vida til, programa, furanos, grado de polimerizacin,

humedad, oxgeno, IEEE C57.91, IEC 76-7.

PROGRAMA

Al ejecutar la aplicacin informtica se presentara la pantalla de la Figura 1, donde se realiza la

seleccin del tipo de estudio (parte superior izquierda) y la norma a utilizar para el clculo.

Figura 1. Ventana de inicio.

CALCULO HORARIO (ESTUDIO POR HORAS)

Permite la realizacin de clculos en forma horaria, es decir por periodos de 24 horas, 48 horas o el

intervalo que el usuario desee. Asimismo este tipo de clculo permite la utilizacin de tres mtodos

de clculo: Clausula 7 y Anexo G del IEEE C57.91 y el Anexo C del IEC 76-7, adems de la

inclusin al mtodo de clculo, de la propuesta de Tim Raymond efectuada en el IEEE/PES 2005 y

2007 (constantes de acuerdo al contenido de agua y oxgeno en el transformador) y el anlisis

furnico (determinacin del grado de polimerizacin con correccin por la temperatura del punto

caliente).

Figura 2. Seleccin del tipo de clculo horario.

Procedimiento de clculo

1. Seleccionar el mtodo de clculo.

Figura 3. Seleccin del mtodo de clculo.

2. Ingresar la temperatura ambiente.

Figura 4. Ingreso a la ventana de temperatura ambiente.

Figura 5. Buscar en la ventana de Temperatura ambiente.

Figura 6. Seleccin de archivos de la carpeta creada en Mis documentos al instalarse el programa.

Figura 7. Seleccin del archivo ejemplo en formato Excel.

Figura 8. Cargado de hojas del archivo Ejemplo.xlsx al mdulo de temperatura ambiente.

Figura 9. Importado de los datos de temperatura ambiente de la hoja Temp y cerrado de la ventana.

3. Ingresar la carga en por unidad.

Figura 10. Ingreso a la ventana de carga en por unidad

Figura 11. Buscar en la ventana ciclo de carga.

NOTA: Seguir el mismo procedimiento del punto 2 e importar la hoja Carga del archivo Excel.

Figura 12. Importado de los datos de carga de la hoja Carga y cerrado de la ventana.

4. Ingresar los datos del transformador.

Figura 13. Ingreso a la ventana de datos del transformador.

Figura 14. Buscar en la ventana datos del transformador.

NOTA: Seguir el mismo procedimiento del punto 2 e importar la hoja Trafo del archivo Excel.

Figura 15. Importado de los datos del transformador de la hoja Trafo y cerrado de la ventana.

5. Ingresar en el mdulo de clculo.

Figura 16. Ingreso a la venta de clculo del estudio horario.

Ya ingresado a la ventana respectiva, la aplicacin permite establecer el intervalo de muestreo de

los resultados (por defecto cada 60 minutos).

Figura 17. Clculo de acuerdo a la norma seleccionada.

En esta ventana se tienen tres tipos de resultados.

Resultados tabulados.

Resultados grficos.

Resultados simplificados o resumen de resultados.

El primero y ltimo son visibles al ingresar a la ventana, para el segundo basta con hacer un click

sobre cualquiera de los botones del sector de resultados grficos.

Figura 18. Resultado grfico.

CALCULO POR ETAPAS (ESTUDIO POR ETAPAS)

Permite la realizacin del clculo en dos etapas (precarga y sobrecarga) estableciendo los mismos

de forma manual y automtica. Este tipo de clculo solo permite la utilizacin de la Clusula 7 del

IEEE C57.91 e inhabilita todos los botones ya vistos en la ventana de inicio a excepcin de los

datos del transformador.

Figura 19. Seleccin del tipo de clculo por etapas.

Procedimiento de clculo

1. Ingresar los datos del transformador (ya explicado en el inciso anterior).

NOTA: Como ya fueron ingresados en el anterior mtodo de clculo ya no es necesario el ingreso

del mismo.

2. Ingresar en el mdulo de clculo.

Figura 20. Ingreso a la ventana de temperatura ambiente.

Para el clculo es necesario el ingreso de la temperatura ambiente desde esta ventana.

Figura 21. Seleccin de la temperatura ambiente.

Ya seleccionada la temperatura ambiente (nominal, mxima o un valor definido por el usuario), se

procede a efectuar el clculo.

Figura 22. Clculo efectuado por etapas.

En esta ventana son visibles los dos mtodos de clculo presentados en la Clusula 7 del IEEE

C57.91.

En la parte superior derecha son calculados los valores de sobrecarga, temperatura del

aceite superior (Top-Oil), temperatura del punto caliente (Hot-Spot) y porcentaje de prdida

de vida de acuerdo al grado de precarga y a los lmites establecidos en la parte izquierda de

la ventana, sin sobrepasarse los mismos.

En la parte inferior derecha son calculados en forma individual la temperatura del punto

caliente, temperatura del aceite superior y porcentaje de prdida de vida de acuerdo al

estado de precarga y sobrecarga asignado en forma manual y solo considerndose los

lmites de la parte superior izquierda como referencia para indicar de acuerdo a un color

asignado cuando se sobrepasan los mismos (el color rojo indica que se han sobrepasado los

lmites, el color verde indica que no se han sobrepasado los lmites).

NOTAS

Al margen de los procedimientos mostrados para los clculos, es posible y solo en el primer mtodo

de clculo, la inclusin de las recomendaciones de Tim Raymond para la consideracin de

constantes en el clculo de la prdida de vida.

Segn Tim Raymond puede concluirse que un modelo que represente el envejecimiento del

aislamiento del transformador en forma adecuada y/o cercana a la realidad, debe tomar en cuenta

parmetros que exterioricen la influencia del oxgeno presente en el aceite y la humedad contenida

en el papel.

Figura 23. Factor acelerador de envejecimiento con las constantes sugeridas por Tim Raymond.

Figura 24. Seleccin de la casilla de la propuesta de Tim Raymond.

Figura 25. Constantes asignadas de acuerdo al contenido de humedad y oxgeno.

Asimismo en el primer mtodo de clculo, se permite la realizacin del clculo del grado de

polimerizacin (primera ecuacin para papel KRAFT comn y segunda ecuacin para KRAFT

mejorado trmicamente) para la determinacin de la prdida de vida del transformador

corrigindose el mismo con la temperatura del punto caliente (tercera ecuacin) determinada por los

mtodos de clculo del IEEE o IEC, seleccionando la casilla correspondiente.

Figura 26. Ecuacin de R. Stebbins para el papel KRAFT comn.

Figura 27. Ecuacin de R. Stebbins para el papel KRAFT mejorado trmicamente.

Figura 28. Ecuacin del grado de polimerizacin para la correccin por la temperatura del Hot-Spot.

Figura 29. Seleccin de la casilla del anlisis furnico.

Figura 30. Ventana de ingreso del contenido furnico y definicin de valores para el clculo.

CONCLUSIN

En la mayor parte del mundo, los transformadores se cargan muy por debajo de su potencia

nominal; esto da vidas tiles medias en los parques de transformadores superiores a la establecida

en las guas de carga de 20.55 aos.

La vida til de un transformador depende directamente de la vida del aislante slido, o papel

aislante, el cual se degrada debido a la temperatura a la cual se encuentra expuesto, y esto es

funcin de la carga, por lo que sobrecargar en forma permanente los transformadores, por encima

de su potencia nominal real los envejece prematuramente; siendo ah donde radica la importancia

de mtodos que permitan establecer el grado de carga de manera fcil y rpida, por lo que la

aplicacin presentada en el documento pretende constituirse en una herramienta de importancia en

la gestin de los transformadores en lo concerniente a su vida til.