mantenimiento de transformadores industriales
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Manuel Carranza
MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES INDUSTRIALES
Presentación:
“ Mantenimiento de Transformadores
Industriales “
Expositor: Manuel Carranza Arévalo
Fecha: Lima, Agosto de 2010
Mantrafo 01
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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES INDUSTRIALES
Mantrafo 02
Contenido:
• Aceite como aislante• Degradación del aceite en servicio
• Medidas para prolongar la vida útil del aceite
• Ejecución hermética(efecto de t iro)
• Con conservador de aceite,membrana,vejiga (bladder)
• Relé Buchholz, de presión súbita• Descargas de bajo contenido de energía
• Efecto burbuja, tierra flotante, bajada de pararrayos.
• Análisis Fisico-Químico del aceite
• Anális Cromatográfico del aceite
• Criterios de análisis Cromatográfico
• Triángulo de Duval
• Monitoreo Inteligente
• Bibliografía
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Mantrafo 03
Con la tecnología actual, el aislamiento de la gran mayoría detransformadores de potencia, está conformado por papel como
aislante sólido y aceite mineral como fluído aislante y refrigerante
La degradación del aceite en servicio genera productos de
descomposición que aceleran a su vez, la degradación del papel,reduciendo la vida útil de los equipos.
Los análisis periódicos de las características físico-químicas del
aceite y su contenido de gases disueltos permiten detectar, en
estado incipiente, eventuales anomalías y programar las
acciones correctivas para evitar daños de consideración.
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Guía de color
del
aceite
Mantrafo 04
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Rigidez dieléctrica del aceite, según el contenido de agua
Mantrafo 05
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Parte activa con lodo,
Tapa corroída por la
la humedad condensada
en el interior.
Mantrafo 06
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Mantrafo 07
•
ACEITE
CATALIZADOR: Fe, Cu OXIGENO
COMPUESTO POLAR 2
COMPUESTO POLAR 1 + AGUA
COMPUESTOS ACIDOS
OXIDACION DEL ACEITE
Compuestos ácidos + Celulosa : Sedimento (aislante térmico)
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Mantrafo 08
Núcleo
Arrollamientos
Tanque
Aletas
Bornes
Conservador
Rele Buchholz
Aceite
Desecador
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Mantrafo 09
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Desecador de aire
Es muy importante cambiar
la sal (silicagel), cuando está
Húmeda.
Color blanquecino)
Mantrafo 10
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Tiro interior,
En ejecución sin
conservador
de aceite
Mantrafo 11
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Ejecución con
membrana en el
conservador de aceite
Mantrafo 12
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Ejecución con vejiga (bladder)
Mantrafo 13
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Mantrafo 14
CONTROL DEL ACEITE (Análisis FisicoQuímico)
RIGIDEZ DIELECTRICA RESISTENCIA AL IMPACTO ELECTRICO
CONTENIDO DE AGUA CANTIDAD TOTAL DE AGUA
PERDIDAS DIELECTRICAS CONTAMINANTES
TENSION INTERFACIAL ACIDOS, COMPUESTOS POLARES,ETC.
INDICE DE ACIDEZ COMPUESTOS ACIDOS
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Mantrafo 15
ANALISIS FISICO - QUIMICO
TECNOLOGIA QUE CONTRIBUYE A
PROLONGAR LA VIDA UTIL DE LOS
TRANSFORMADORES
ANALISIS CROMATOGRAFICO
TECNOLOGIA CON LA CUAL SE PUEDE
ELIMINAR PARADAS IMPREVISTASDURANTE EL SUMINISTRO DE ENERGIA
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Mantrafo 16
INTERPRETACION DEL ANALISIS DE GASES
Temperatura Gases producidos Causa
3 000 grad. Acetileno C2H2 ArcosEtileno C2H4
1 000 Etileno C2H4 Puntos calientesEtano C2H6
150 Metano C2H4 (Puntos calientes)Hidrogeno H2 (Descargas parciales)
Normal Bióxido de C. CO2 (Envejecimiento normal)Monóxido, CO
CEI publ icación 599
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El Rele Buchholz
Mantrafo 17
Conservador
Flotador
Aleta de desconexiónTanque
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Mantrafo 18
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Relé de Presión súbita
Mantrafo 19
P1 > P2 : Abre
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Mantrafo 20
DESCARGAS PARCIALES
Descargas en pequeños tramos del aislamiento, que
no comprometen el aislamiento principal
Las máquinas pueden operar en servicio.
La ionización del material en los puntos de descarga,puede conducir con el tiempo , a un deterioro químico
de los materiales aislantes.
Las normas establecen los valores admisibles para las
descargas parciales.Casos típicos: Tierra Flotante
Efecto Burbuja
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Mantrafo 21
Tierra Flotante
Esquema del campo
eléctrico entre dos
cilindros concéntricossometidos a una
diferencia de tensión.
Las líneas
equipotenciales son
círculos concéntricos.
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Tierra Flotante
Si se ubica un cuerpo
metálico, como la T
indicada en elesquema, se produce
una concentración de
las líneas de campo
eléctrico y se producendescargas en ese punto
Mantrafo 22
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Mantrafo 23
Tierra Flotante
Si se conecta la T a la pared
exterior, el aislamiento
restante es suficiente.
Hay un cambio el recorrido
de las líneas y la tensión es
soportada holgadamente.
Por esto se debe conectar al
tanque las masas y partes
expuestas al campo eléctrico.
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Mantrafo 24
Un Caso de Tierra Flotante
Un conmutador de tomas notenía su base conectada a la
tierra del tanque.
En servicio se producían
descargas en el acoplamientocon la manivela en la pared del
tanque.
El Análisis de Gases revelaba la
presencia de Arcos Eléctricos
Haciendo la conección o a tierra
se eliminó la generación de
gases (de arcos eléctricos)
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Mantrafo 25
Efecto Burbuja
Rigidez: kV/mm
Aire 2.14 1
Resina 6.0 4
Condición:
E A * A = ER * R
Resultado:
Aire 6.25 kV / mm
Resina 1.25 kV / mm
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Mantrafo 26
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Mantrafo 27
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Mantrafo 28
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Mantrafo 29
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Mantrafo 30
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Mantrafo 31
Descarga provocada por una sobretensión de
impulso
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Corto circuito
provocado
por una
sobretensióon de
impulso
Mantrafo 32
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Mantrafo 33
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Triángulo de DUVAL
Mantrafo 34
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Mantrafo 35
Triangulo de DUVAL
Azul : Descarga parcial
Rojo : FT T < 300 °C
Plomo : FT 300<T<700 °CMorado : FT T > 700 °C
Amarillo: D Baja energía
Verde : D Alta energía
Celeste : DP y FT
IEC 60 599 / 1999
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Mantrafo 36
Circuito básico del arrollamiento del transformador
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Mantrafo 37
Deformación de un
bobinado interior por
efecto de un severo
cortocircuito
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Mantrafo 38
Evaluación del
devanado deun
transformador
sin daño
Barrido de frecuencia = “ Huella digital “
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Evaluación
del devanado
de untransformador
averiado
Mantrafo 39
Barrido de frecuencia = “ Huella digital “
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Mantrafo 40 Manuel Carranza
Funciones de Protección del TPU 2 000 R
Protección Diferencial trifásica, dos y tres devanados
Protección de Sobrecorriente tri fásica, por devanado
Protección de Sobrecorriente de tierra
Protección de Sobrecorriente de secuencia negativa
Adicionalmente:
Restricción de armónicas para protección diferencial
Definición de curvas características
Ajustes de Alarmas
Registro de Operaciones
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Mantrafo 41
Monitoreo Inteligente:
Factores concurrentes ( últimas décadas ) :
a) Experiencia acumulada en Servicio
Validación de procedimientos matemáticos complejos
b) Procedimientos ComputacionalesManejo rutinario de cálculos complejos)quedó atrás el concepto de: “ Primera aproximación”
c) Elementos de estado sólidoEl desarrollo de herramientas de hardware diminutas,ha hecho l iteralmente posible agregar inteligenciaadosada a los equipos
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Mantrafo 42
Funciones incorporadas a los nuevos Relés
Generales
El gran paso dado con la informática actual está dado
por la posibilidad de conservar registros históricos de
los eventos y la capacidad de comunicación con
procesadores de mayor nivel
Los relé electromecánicos eran muy buenos pero
tenían una sóla memoria: Banderita o Boton rojo
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Mantrafo 43
Funciones incorporadas a los nuevos Relés
específicas para Transformadores
Reducción del Pico Térmico
Consecuencia del conocimiento de la diferencia de fase
entre el pico de cor iente y el pico de temperatura
Consideración de Vida ExpectableLa complejidad de los cálculos ya no es ningún
impedimento. Estos pueden ser hechos en el punto detrabajo, considerando sus resultados históricos para
definir patrones de comportamiento.
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Mantrafo 45
Diversos programas de Monitoreo
Una gama impresionante de aspectos que pueden ser
comandados para tener la explotación óptima de los
equipos. p.ej.:
Modelaje Térmico Avanzado del Calentamiento
Monitoreo Integral del Sistema de Enfriamiento
Monitoreo a Nivel Subestación o en Redes de ellas
“ Pre-Enfriamiento” basado en la Carga Real *
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Mantrafo 46
Recomendaciones para el servicio:
1 Tomar la primera muestra de barrido en frecuencia
2 Instalación con venti lación suficiente
3 Instalación correcta de pararrayos
4 Control de sobrecargas y temperaturas
5 Examen anual del aceite (Fisíco-Químico)6 Como resultado del análisis del aceite:
6.1 Trataminto y secado del aceite (Física)
6.2 Regeneración del aceite (Química)
7 Después de un evento de Protección
7.1 Examen de gases del relé Buchholz
7.2 Análisis Cromatográfico del aceite7.3 Tomar nuevo registro del barrido en frecuencia
8 Según resultados de análisis: Desencubado en Fábrica
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Bibliografía:
Transformer Maintenance Guide USA 2001
Service Handbook for Transformers Suiza ABB Ltd 2007CEI 60599 Guía para la interpretación de los anális is
de gases disueltos y libres 1999
TRANSFORMER DIAGNOSTICS June 2003
(U S DEPARTMENT OF THE INTERIOR BUREAU OF RECLAMATION)
Mantrafo 47
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Manuel Carranza Arévalo
mcarranza @ terra.com.pe
Tel: 435 9127 Cel: 997 884 835
Mantrafo 48