Mantenimiento A Transformadores

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DIAGNOSTICO Y MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES

DE POTENCIA.

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INTRODUCCION

Un transformador está proyectado para durar más de 30 años en operación. Sin embargo, para que esto ocurra es necesario efectuar un CONTROL PERIODICO que demanda tiempo y costos, pero que son ampliamente compensados con la disminución en las perturbaciones del servicio y la prolongación de su VIDA UTIL.

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PRINCIPALES COMPONENTES DEL TRANSFORMADOR • Acero Silicio - Nucleo • Cobre / Conductores • Estructura de acero • Maderos / Calzos • Papel aislante • Aceite

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SISTEMA DE AISLAMIENTO • El sistema básico de aislamiento del transformador está formado fundamentalmente,

por el ACEITE AISLANTE y los materiales CELULOSICOS (Papel Aislante). • De estos dos elementos el más importante es el PAPEL AISLANTE, pues constituye el aislamiento primario del sistema y su proceso de degradación es irreversible.

PAPEL AISLANTE

Aislamiento sólido.

ACEITE MINERAL

Aislamiento líquido.

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EL CONDUCTOR DE COBRE

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LAS BOBINAS

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LOS DEVANADOS

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MECANISMO DE ENVEJECIMIENTO DEL PAPEL INDICE DE ACIDEZ TOTAL

TENSIÓN INTERFACIAL (TIF)

ÁCIDOS PESADOS

COMPUESTOS POLARES

PA P E L

ACEIT E

TEMP.

CONTENIDO DE FURFURALDEHIDO • Aislamiento Primario (FURANOS)

H20

O2

CONTENIDO DE • Mejorar la Rigidez Dieléctrica del Papel HUMEDAD • Mejorar la Resistencia Mecánica del Papel • Transferencia de Calor

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ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO EL ACEITE COMO DIELÉCTRICO Método Utilizado: ASTM D-1533 CONTENIDO DE HUMEDAD : Parámetro: 35 ppm (partes por millón) - máximo Método Utilizado: ASTM D-877 RIGIDEZ DIELÉCTRICA: Parámetro: 32 KV - mínimo

EL ESTADO DE ENVEJECIMIENTO DEL ACEITE TENSIÓN INTERFACIAL:

Método Utilizado: ASTM D-971 Parámetro: 22 dinas/cm - mínimo

ÍNDICE DE ACIDEZ TOTAL:

Método Utilizado: ASTM D-974 Parámetro: 0,25 mgKOH/g de aceite - máximo

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ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO • CONTENIDO DE HUMEDAD • RIGIDEZ DIELÉCTRICA • TENSIÓN INTERFACIAL • ÍNDICE DE ACIDEZ TOTAL • FACTOR DE POTENCIA • COLOR • DENSIDAD

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ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO Análisis (Calificación y Cuantificación) de los gases disueltos en el Aceite Aislante El aceite aislante sometido a diferentes condiciones de trabajo como calentamiento, sobrecarga, descargas eléctricas, fugas eléctricas, etc., genera gases (o combinación de ellos) específicos para cada condición.

Así a través del análisis de estos gases, evaluamos las condiciones de

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR “PRUEBA PREDICTIVA”

Los gases evaluados son: • H2 - Hidrógeno • O2 - Oxígeno • N2 - Nitrógeno

• CH4 - Metano • CO - Monox. De Carbón • CO2 - Diox. De Carbón

• C2H4 - Etileno • C2H6 - Etano • C2H2 - Acetileno

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ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO

FALLA

ACEITE

GASES CLAVES

ARCO DESCARGA PARCIAL SOBRECALENTAMIENTO

ACETILENO HIDRÓGENO ETILENO

DESCARGA PARCIAL

HIDRÓGENO MONÓXIDO DE CARBÓN

SOBRECALENTAMIENTO

MONÓXIDO DE CARBÓN DIÓXIDO DE CARBÓN

PAPEL

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TOMA DE MUESTRA FISICO QUIMICO

FRASCO

500 ml

CROMATOGRAFICO

JERINGA DE VIDRIO

50 ml

La Muestra debe ser representativa del Aceite del Transformador

EVITAR CONTAMINACIONES: * Impurezas en la válvula del transformador * Impurezas en los envases

* Contaminación de los accesorios de toma * Contaminación ambiental

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GRADO DE POLIMERIZACION Sistema básico de aislamiento del transformador: PAPEL / ACEITE

Aceite: recuperable

Tratamiento con Termo - Vacío Regeneración

Papel : NO RECUPERABLE Envejecimiento del TRANSFORMADOR = Envejecimiento del PAPEL El método más confiable para evaluar el grado de envejecimiento del PAPEL es el GRADO DE POLIMERIZACION (GP), pues está directamente relacionado con su resistencia mecánica.

TOMA DE MUESTRA DIFICIL

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GRADO DE POLIMERIZACION

1000 800

*

*

* 600 * 400

* *

200

*

* 100

200

300

400

500

GRADO DE POLIMERIZACIÓN (DEVANADO)

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MECANISMO DE ENVEJECIMIENTO DEL PAPEL TEMP.

ÁCIDOS PESADOS

H20

O2

PA P E L

ROTURA DE LA ESTRUCTURA DEL PAPEL

DISMINUCION DEL GRADO DE POLIMERIZACION

CO / CO2

COMPUESTOS DE FURANOS (FURFURALDEHIDOS)

AGUA

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CONTENIDO DE FURFURALDEHIDO

La toma de muestra del papel para el análisis de GP es compleja, por tal motivo se recomienda efectuar antes el análisis de contenido de FURANOS.

Los compuestos de Furanos (Furfuraldehido) son generados exclusivamente durante el proceso de descomposición del papel aislante, por esto es utilizado como una TÉCNICA PREDICTIVA para evaluación preliminar del grado de envejecimiento del TRANSFORMADOR.

CONTENIDO DE FURFURALDEHIDO (mg/l)

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ISV ** * **

***

10 * *

*

* ** *

*

*

1,0

* *

* *

* * *

0,1

* * ** * ** **

200

400

600

800

GRADO DE POLIMERIZACIÓN

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ISV 100

FURFURAL(PPM)

10 1 0,1 0,01 0,001

1200 1100 1000 900

800

700 600 G.P.

500

400

300

0,0001 200 ANOS

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO

ANALISIS DEL ACEITE

ANALISIS DEL PAPEL

PRUEBAS ELECTRICAS

MANTENIMIENTO PREVENTIVO

INSPECCION VISUAL

ACCESORIOS DE PROTECCION

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO • Físico Químico I - ANALISIS DEL ACEITE

• Cromatográfico

• Contenido de Furfuraldehido

II - ANALISIS DEL PAPEL

• Grado de polimerización

• Factor de Potencia • Relación de transformación.

III - PRUEBAS ELECTRICAS

• Resistencia de Aislamiento. • Resistencia de los Devanados

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO • Indicador de Nivel de Aceite • Relé Diferencial • Relé de Gas (Buchholz)

• Relé de Flujo del Conmutador IV - ACCESORIOS DE PROTECCION

V - INSPECCION VISUAL

• Relé de Sobrecorriente • Relé de Presión Súbita • Termómetro de los Devanados • Termómetro del Aceite • Válvula de Sobrepresión

• Conexiones de Aterrizaje • Silica Gel. • Panel de Control • Porcelana de los Bujes • Sistema de Circulado de Aceite • Sistema de Ventilación • Fugas de Aceite

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO

MANTENIMIENTO PREVENTIVO PROGRAMA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO

DIAGNOSTICO

• Condiciones de operación • Grado de Envejecimiento • Riesgos Operacionales • Recomendaciones de: MANTENIMIENTO CORRECTIVO - EN SITIO - EN FABRICA PRIORIDADES

Controles y Criterios Periodicidades Registros Operacionales

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PRIORIDADES EMPRESA - Análisis Fisico Quimico a X Transformadores

PRIORIDAD 1

BAJA RIG. DIELÉCTRICA (RIESGO OPERACIONAL)

PRIORIDAD 1A - Apenas Termo - Vacío (X1 Transformadores) Ejemplos:

S/E A B

MVA Año Fabric. 12 15

--79

GE BBC

KV

IN

TIF

RD

H2O

115 115

0.05 0.06

30.3 30.4

16.6 19.3

77.8 70.8

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PRIORIDADES PRIORIDAD 1B - Termo - Vacio con Regeneración (X2 Transformadores)

Ejemplos:

S/E C D

MVA Año Fabric. KV 33 7.5

83 85

Westingh. 115 TPL 115

IN

TIF

RD

H2O

0.09 0.02

17.8 20.2

25.9 25.4

43.8 70.2

PRIORIDAD 1C - Termo - Vacio con Estudio para Regeneración (X3 Transformadores) Ejemplos:

S/E E F

MVA Año 12 28

85 69

Fabric. KV GE GE

66 115

IN

TIF

RD

H2O

0.07 0.08

23.2 25.0

17.4 18.7

47.4 34.5

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PRIORIDADES PRIORIDAD 2 - Regeneración Inmediata (X4 Transformadores)

Ejemplos:

S/E G H

MVA Año 3 8

80 84

Fabric. KV

IN

TIF

RD

H2O

BBC Siemens

0.10 0.20

19.0 19.0

34.1 32.6

24.5 40.6

34,5 66

PRIORIDAD 3 - Regeneración a Mediano Plazo (X5 Transformadores) Ejemplos:

S/E I J

MVA Año 70 70

72 72

Fabric. KV

IN

TIF

RD

H2O

Alsth Sav. 110 Alsth Sav. 110

0.04 0.03

27.4 28.3

28.4 31.3

23.9 10.4

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TRATAMIENTO DEL ACEITE AISLANTE Permite mejorar las características físicas, químicas y dieléctricas del ACEITE MINERAL AISLANTE Existen dos procesos utilizados para restaurar el aceite:

1 - Tratamiento del aceite por el proceso de Termo-Vacío.

Afecta la Rigidez Dielétrica y el Contenido de Humedad 2 - Regeneración del aceite aislante y/o deslodificación. Afecta la Tensión Interfacial, Indice de Neutralización y el Factor de Potencia.

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DIAGRAMA DEL PROCESO REGENERACIÓN / TERMO - VACÍO

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TENSIÓN INTERFACIAL X INDICE DE NEUTRALIZACIÓN

> 40

TIF

TIF 25 (Aprox.)

IN < 0,01

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LODOS EN TRANSFORMADORES (EVALUACIÓN EN 500 TRAFOS EN SERVICIO) ACIDEZ (mgKOH/g de aceite)

LODO VISIBLE

0,00 - 0,10

0%

0,11 - 0,20

38 %

0,21 - 0,60

72 %

> 0,60

100 %

TENSION INTERFACIAL (mN/m) > 24

LODO VISIBLE 0%

24 -

22

30 %

22 -

20

33 %

20 -

18

35 %

18 -

16

69 %

16 -

14

85 %

< 14

100 %

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RESULTADOS DE REGENERACION Subestación:

El Silencio

El Silencio

S251087

79618700C

Fabricante:

Trafo Union

GE

Pot. (MVA):

39,5

31,36

N. Serie:

Análisis F.Q.

Antes

Despues

Antes

Despues

3,5

1,5

4,0

1,0

Indice Neutralización

0,332

<0,01

0,09

<0,01

Tensión Interfacial

15,4

40,5

22,9

43,2

Contenido Humedad

67,5

16,6

41,3

15,9

Rigidez Dieléctrica

20,0

35,3

25,7

43,5

Color

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CAMBIOS EN EL COLOR DEL ACEITE DURANTE EL PROCESO DE REGENERACION

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SECADO DE TRANSFORMADORES EN CAMPO El objetivo es remover el agua libre atrapada en la CELULOSA y en el ACEITE AISLANTE. Principales métodos: 1 - Calentamiento por Cortocircuito, circulación de aceite y aplicación de vacío. 2 - Circulación de aceite caliente.

3 - Circulación de aire caliente. 4 - Aplicación de vacío únicamente 5 - Método de aspersión de aceite caliente (Hot Spray) 6 - Método Criogénico.

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EMPAPELADO DEL CONDUTOR DE COBRE

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DISTRIBUCION DEL AGUA EN EL TRAFO

Transformador 230 KV; 90 MVA Contenido de Agua = 20 ppm y URSI = 1,0% Material Celulósico Aceite Dieléctrico

3.000 Kg

30,0 Kg Agua

(98 %)

26.400 Kg

0,5 Kg Agua

( 2 %)