confiabilidad de transformadores de...

CROMATOGRAFIA GASEOSA

Mantenimiento de transformadores

CONFIABILIDAD DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Autor: Ing. Daniel Iglesias, Jefe mantenimiento Central Dock Sud S.A

Email: [email protected] Tel.005411-4229-1000

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CROMATOGRAFIA GASEOSA DEL ACEITE AISLANTE, HERRAMIENTAS PARA EL DIAGNOSTICO


Mantenimiento de transformadores 22222

CENTRAL DOCK SUD 106 AÑOS




En 1907 la “Compañía Alemana Transatlántica de Electricidad” (CATE) adquiriócuatro manzanas de terreno para construir una gran usina de energía eléctrica. Una vez inaugurada se convirtió en el mayor emprendimiento eléctrico de Sud América.Desde 1907 hasta 1919 fue de la CATE. Desde 1919 hasta 1936 fue la CHADE “Compañía Hispano Americana de Electricidad”. Luego se convirtió en la CADE “Compañía Argentina de Electricidad” hasta 1958. Desde ese momento de transformó en “Servicios Eléctricos Gran Buenos Aires”SEGBA, siendo del Estado. Mucho mas tarde, en 1992, la Central fue privatizada.En 1996 se hizo cargo de Central Dock Sud S.A. El actual grupo accionario (Endesa-Repsol-PAE) y puso en marcha su proyecto: la instalación de un Ciclo Combinado de última generación.




AÑO 1912 POTENCIA INSTALADA 33 MW.

AÑO 1920 POTENCIA INSTALADA 75,5 MW.



AÑO 1927 POTENCIA INSTALADA 250 MW













CICLO COMBINADO

Configuración: 2TG ALSTOM GT26AB + TV ALSTOM DKYZZ2-IN41Potencia De cada turbina de gas: 254,6 MWPotencia de la TV: 288,3 MWPotencia total del ciclo: 797,5 MWInicio de operación comercial: Año 2001

TURBINAS A GAS DEL CICLO ABIERTO

Configuración 2 TG Frame 6 (PG6531B)-1 AEG + 1ALSTOMPotencia: 36 MWInicio de operación comercial: Año 1989.

POTENCIA TOTAL INSTALADA: 869,5 MW



PRIMEROS TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN

TRANSFORMADOR DE SALIDA DE GENERADOR



PRIMEROS TRANSFORMADORES, 118 AÑOS



ENSAYO DE CROMATOGRAFÍA GASEOSA DE LOS ACEITES AISLANTES

Ing. Daniel E. Iglesias

Proveer un medio no invasivo para determinar si existe una condición de falla en evolución en el transformador.

Confirmar la condición del equipo antes de que entre en servicio.

Prevenir la salida intempestiva del transformador.

Reducir el nivel de riesgo de la unidad en el sistema.

La solubilidad de los gases en el aceite es mayor en tanques de expansión con pulmón que en tanques de expansión abiertos.

En tanques de expansión abiertos, los gases se pierden lentamente en la atmosfera


Mantenimiento de transformadores

TEMPERATURA y ENERGÍA PARA LA GENERACIÓN DE LOS GASES

11

Las temperaturas se desarrollan en el aceite, no están incluidos los efectos del papel

GAS Temperatura de generación Energía para

romper enlaces

H2 HIDRÓGENO 120 °C 338 kJ/mol

C2H4 METANO 120 °C 338 KJ/mol

C2H6 ETANO 150 °C 607 KJ/mol

C2H4 ETILENO 300 °C 720 KJ/mol

C2H2 ACETILENO DE SOBRECALENTAMIENTO 700 °C 960 KJ/mol

C2H2 ACETILENO DE ARCOS ELECTRICOS 1.200 °C 960 KJ/mol



COMPARACIÓN ENTRE LOS MÉTODOS

Método cualitativoLaborelecProblemas severosRelación de Laborelec

No considera el CO, resultados ambiguosR.R.RogersProblemas severosRelación de Rogers

No considera el CO, resultados ambiguos, cuando hay fallas simultaneas

R.R. Rogers IEC 60599

Problemas severosRelación de Rogers extendida

500 p.p.m o mas de gasesDoble Engineering

Problemas severosGases combustibles totales

Método de interpretación Validación del método Origen del método Comentarios

Gases Claves Problemas generales Doble Engineering Método cualitativo

Componentes ClavesProblemas generales

E. Doernenburg Método cualitativo, todos los componentes pueden ser identificados

Concentración limite de los gases IEC 60599

Se utiliza solamente como guía

E. Doernenburg Si los gases sobrepasan cierto nivel pueden utilizarse las relaciones

Gases claves detectados Tipo de fallas probablesANSI

IEEE C57.104Método cualitativo por comparación

Triangulo de Duval Problemas generales M. Duval Método cuantitativo



Método de Laborelec

H2 C1+C2

p.p.m p.p.m p.p.m p.p.m p.p.m

<200 <300 <400 A

<200 <300 >400 B9<200 301-400 >0,61 <400 B4<200 301-400 >0,61 >400 B5<200 301-400 <0,6 >20 <400 B6<200 301-400 <0,6 >20 >400 B7

201-300 <300 <0,15 B1201-300 <300 0,16-1 < 20 B2201-300 <300 0,16-1 >20 B3201-300 301-400 >20 B3201-300 301-400 <20 B4

<300 401-400 >0,61 <500 C4<300 401-400 >0,61 >500 C5<300 401-400 <0,6 >50 <500 C6<300 401-400 <0,6 >50 >500 C7

301-600 <400 <0,15 C1301-600 <400 0,16-1 < 50 C2301-600 <400 0,16-1 >50 C3301-600 401-800 >50 C8301-600 401-800 <50 <500 C4301-600 401-800 <50 >500 C5

<600 >801 >0,61 <700 D4<600 >801 >0,61 >700 D5<600 >801 <0,6 >50 <700 D6<600 >801 <0,6 >50 >700 D7>601 <800 <0,15 D1>601 <800 0,16-1 < 50 D2>601 <800 0,16-1 >50 D3>601 >801 >100 D8>601 >801 <100 <700 D4>601 >801 <100 >700 D5

CO IndiceC o ncentració n en

p.p.m CH4/H2 C2H2

A: NormalA: NormalB: MedioB: MedioC: ImportanteC: ImportanteD: Muy ImportanteD: Muy Importante

1. Descargas parciales en el aceite1. Descargas parciales en el aceite2. Calentamiento del aceite2. Calentamiento del aceite3. Calentamiento del aceite3. Calentamiento del aceite

++Gas proveniente del conmutadorGas proveniente del conmutador

4. T4. Téérmico del aceitermico del aceite5. T5. Téérmico del aceitermico del aceite

++PapelPapel

6. T6. Téérmico del aceitermico del aceite++

Gas del conmutadorGas del conmutador

7. T7. Téérmico del aceite + papelrmico del aceite + papel++

Gas del conmutadorGas del conmutador

8. Arcos en el aceite8. Arcos en el aceite++

Gas del conmutadorGas del conmutador9. T9. Téérmico en el papelrmico en el papel..



Método de Laborelec

H2 C1+C2

p.p.m p.p.m p.p.m p.p.m p.p.m

<200 <300 <400 A

<200 <300 >400 B9<200 301-400 >0,61 <400 B4<200 301-400 >0,61 >400 B5<200 301-400 <0,6 >20 <400 B6<200 301-400 <0,6 >20 >400 B7

201-300 <300 <0,15 B1201-300 <300 0,16-1 < 20 B2201-300 <300 0,16-1 >20 B3201-300 301-400 >20 B3201-300 301-400 <20 B4

<300 401-400 >0,61 <500 C4<300 401-400 >0,61 >500 C5<300 401-400 <0,6 >50 <500 C6<300 401-400 <0,6 >50 >500 C7

301-600 <400 <0,15 C1301-600 <400 0,16-1 < 50 C2301-600 <400 0,16-1 >50 C3301-600 401-800 >50 C8301-600 401-800 <50 <500 C4301-600 401-800 <50 >500 C5

<600 >801 >0,61 <700 D4<600 >801 >0,61 >700 D5<600 >801 <0,6 >50 <700 D6<600 >801 <0,6 >50 >700 D7>601 <800 <0,15 D1>601 <800 0,16-1 < 50 D2>601 <800 0,16-1 >50 D3>601 >801 >100 D8>601 >801 <100 <700 D4>601 >801 <100 >700 D5

CO IndiceC o ncentració n en

p.p.m CH4/H2 C2H2



PORCENTAJE DE ACIERTO ENTRE LOS MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO

Descripción del método

% de diagnósticos equivocados

% de diagnósticos no resueltos

% Diagnósticos correctos

Gases Claves 58 0 42

Rogers 5 33 62

Dörnenburg 3 26 71

IEC 60599 8 15 77

Triángulo de Duval 4 0 96



CONTROL DE LOS COMPONENTES DEL TRANSFORMADOR

>700>100>100>5>400>700GUÍA IEEE 57 ALARMA

100-70065-10050-1002-5120-400350-700GUÍA IEEE 57 PRECAUCIÓN

<100<65<50<2<120<350GUÍA IEEE 57 NORMAL

OOOOARCOS ELÉCTRICOS

OTRAZASODESCARGAS PARCIALES

OOOOFALLA TERMICA EN EL ACEITE > 700°C

OOOTRAZASOFALLA TERMICA EN EL ACEITE 300°C-700 °C

OOTRAZASOFALLA TERMICA EN EL ACEITE 150°C-300 °C

OOOOOFALLA TÉRMICA-CELULOSA

OOOFUGAS EN EL SISTEMA, JUNTAS, VALVULAS, TANQUE EXPANSIÓN, BOMBAS, etc.

OOOOODESCOMPOSICIÓN DEL ACEITE

OOOENVEJECIMIENTO CELULOSA

H2OH2O2C2H6C2H4C2H2CH4CO2COINDICADOR DE FALLA



MONITOREO CONTINUO DEL ACEITE AISLANTE



INSTALACIÓN DE LAS TOMAS DE MONITOREO



Monitoreo continuo del aceite aislante



TRIÁNGULO DE DUVAL

TERMICO > 700 °cT3

TERMICO 300 - 700 °cT2

TERMICO < 300 °cT1

ELECTRICO o TERMICODT

DESCARGAS PARCIALESDP

ARCOS ALTA ENERGÍAD2

ARCOS DE BAJA ENERGÍAD1

DEFINICIÓNZONA



0,4TOTAL DE GASES %

71TOTAL GASES COMBUSTIBLES

N/DISPNITROGENO

3603OXIGENO

<0,5ACETILENO

<2ETANO

<2ETILENO

762DIOXIDO CARBONO

<2METANO

60MONOXIDO DE CARBONO

<5HIDROGENO

20/04/2011GASES DETECTADOS

1,1TOTAL DE GASES %

6.208,0TOTAL GASES COMBUSTIBLES

N/DISPNITROGENO

3.613,0OXIGENO

757,1ACETILENO

60,4ETANO

824,4ETILENO

992,0DIOXIDO CARBONO

434,2METANO

475,8MONOXIDO DE CARBONO

3.651,9HIDROGENO


1,2TOTAL DE GASES %


N/DISPNITROGENO

3.594,0OXIGENO

741,4ACETILENO

63,9ETANO

839,7ETILENO

1.243,0DIOXIDO CARBONO

473,1METANO


4.057,7HIDROGENO


1,9TOTAL DE GASES %


N/DISPNITROGENO

3.347,0OXIGENO

2.086,0ACETILENO

221,9ETANO

2.455,0ETILENO


1.261,8METANO


6.467,0HIDROGENO


5,5TOTAL DE GASES %


N/DISPNITROGENO

3.131,0OXIGENO

2.595,0ACETILENO

1.643,0ETANO

284,0ETILENO


31.496,3METANO

1.315,5MONOXIDO DE CARBONO

10.991,5HIDROGENO


4,5TOTAL DE GASES %


N/DISPNITROGENO

3.047,0OXIGENO

2.642,2ACETILENO

2.037,9ETANO

609,2ETILENO


20.003,7METANO


11.647,0HIDROGENO


8,2TOTAL DE GASES %


N/DISPNITROGENO

3.027,0OXIGENO

2.311,0ACETILENO

49.357,0ETANO

4.747,5ETILENO


6.603,0METANO


10.333,0HIDROGENO


22-07-2011

DESCONEXION DEL TRANSFORMADOR



SEGUIMIENTO DE LA EVOLUCION DE LOS LOS GASES



REGISTRO DE LOS ENSAYOS EN CDS

Todos los ensayos de las cromatografías y análisis físico químicos se registran en una planilla de carga de datos, que contiene todos los datos del transformador.

Fecha de realización del ensayo.

Se cargan los nueve gases.

Observaciones del laboratorista.

Laboratorio que realizó el ensayo.

Diagnóstico del laboratorista.

Presión de saturación del gas en milibares.

Temperatura del aceite cuando se tomo la muestra.

Temperatura ambiente.

Humedad relativa ambiente



SE UTILIZAN ALGORITMOS DE CÁLCULO PARA CADA UNO DE LOS DIAGNÓSTICOS

1. Rogers.

2. Rogers extendido.

3. Dörnemburg.

4. IEEE estándar 57.

5. IEC 60599.

6. Laborelec.

7. Gases Claves.

8. Triangulo de Duval, tipo 1 CH4; C2H4; C2H2

9. Triángulo de Duval, tipo 4, para bajas temperaturas. H2; C2H4,C2H6

10. Triángulo de Duval, tipo 5, para bajas temperaturas. CH4;C2H4;C2H6

11. Triángulo de Duval, tipo 6, para bajas temperaturas. H2; CH4, C2H6

12. Triángulo de Duval, tipo 7, para bajas temperaturas. CH4, C2H4, C2H6.

SE DEBEN USAR TODAS LAS HERRAMIENTAS DISPONIBLES



Pletinas de cobre, con un esmaltado de simple o doble capa.

Dispuestas apiladas, con transposición en las mismas.

Las columnas de las pletinas, se separan entre si con un cartógeno.

Finalmente se las recubre con varias capas de papel kraft, sujetas con cordones de hilado de fibra de vidrio o dacrón.

Vienen preparadas en carretes, listas para ser utilizadas.

IMSA las está fabricando en el país.

BOBINAS DE CABO TRASPUESTO




Ventajas:

Se facilita mucho el proceso de bobinado.

No requiere mucha mano de obra para la fabricación de la bobina.

No requiere trasposiciones externas.

Se abaratan los costos de fabricación de los transformadores.

Actualmente muchos transformadores se están fabricando con cabo traspuesto.

Desventajas:

Es mas vulnerable a los esfuerzos electrodinámicos, provocados por arranque de motores o cortocircuitos externos en la red.

Llevan menos ataduras, las bobinas no se conforma una masa compacta.

El cabo traspuesto al bobinarse, no permite una sección constante en la bobina, deja menos espacio entre espiras.

Reduce los espacios de circulación de aceite, el paquete de espiras es mas compacto y no permite un gran intercambio de calor.

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