Mantenimiento a Transformadores

ABB Service - Colombia ISV

ASEA BROWN BOVERI LTDADivisión Service


DIAGNOSTICO Y MANTENIMIENTO

DE

TRANSFORMADORES

DE POTENCIA.


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.


PRINCIPALES COMPONENTES DEL TRANSFORMADOR

• Acero Silicio - Nucleo

• Cobre / Conductores

• Estructura de acero

• Maderos / Calzos

• Papel aislante

• Aceite


• El sistema básico de aislamiento del transformador está formado fundamentalmente, por el ACEITE AISLANTE y los materiales CELULOSICOS (Papel Aislante).

PAPEL AISLANTE Aislamiento sólido.

Aislamiento líquido. ACEITE MINERAL

SISTEMA DE AISLAMIENTO

• 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.


EL CONDUCTOR DE COBRE


LAS BOBINAS


LOS DEVANADOS


P A P E L A C E I T E

TENSIÓN INTERFACIAL(TIF)

CONTENIDO DE HUMEDAD

COMPUESTOS POLARESÁCIDOS PESADOS

TEMP. H20 O2

INDICE DE ACIDEZ TOTAL

CONTENIDO DEFURFURALDEHIDO

(FURANOS)

MECANISMO DE ENVEJECIMIENTODEL PAPEL

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

• Aislamiento Primario


EL ACEITE COMO DIELÉCTRICO

CONTENIDO DE HUMEDAD :

RIGIDEZ DIELÉCTRICA:

EL ESTADO DE ENVEJECIMIENTO DEL ACEITE

TENSIÓN INTERFACIAL:

ÍNDICE DE ACIDEZ TOTAL:

Método Utilizado: ASTM D-1533

Parámetro: 35 ppm (partes por millón) - máximo




Parámetro: 32 KV - mínimo

Parámetro: 22 dinas/cm - mínimo

Parámetro: 0,25 mgKOH/g de aceite - máximo

ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO


ANÁLISIS FÍSICO QUÍMICO

• CONTENIDO DE HUMEDAD

• RIGIDEZ DIELÉCTRICA

• TENSIÓN INTERFACIAL

• ÍNDICE DE ACIDEZ TOTAL

• COLOR

• DENSIDAD

• FACTOR DE POTENCIA


ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO

“PRUEBA PREDICTIVA”

El aceite aislante sometido a diferentes condiciones de trabajo como calentamiento, sobrecarga,descargas eléctricas, fugas eléctricas, etc., genera gases (o combinación de ellos) específicospara cada condición.

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

FUNCIONAMIENTO DEL TRANSFORMADOR

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

Análisis (Calificación y Cuantificación) de los gases disueltos en el Aceite Aislante


ANÁLISIS CROMATOGRÁFICO

FALLA GASES CLAVES

ARCO ACETILENOACEITE DESCARGA PARCIAL HIDRÓGENO SOBRECALENTAMIENTO ETILENO

DESCARGA PARCIAL HIDRÓGENO MONÓXIDO DE CARBÓNPAPEL SOBRECALENTAMIENTO MONÓXIDO DE CARBÓN DIÓXIDO DE CARBÓN


TOMA DE MUESTRA

FISICO QUIMICO FRASCO 500 ml

CROMATOGRAFICO JERINGA DE VIDRIO 50 ml

EVITAR CONTAMINACIONES:

* Impurezas en la válvula del transformador

* Impurezas en los envases

* Contaminación de los accesorios de toma

* Contaminación ambiental

La Muestra debe ser representativa del Aceite del Transformador


GRADO DE POLIMERIZACION

El método más confiable para evaluar el grado de envejecimiento del PAPEL es elGRADO DE POLIMERIZACION (GP), pues está directamente relacionado con su resistenciamecánica.

Sistema básico de aislamiento del transformador: PAPEL / ACEITE

Aceite: recuperableTratamiento con Termo - Vacío

Regeneración

Papel : NO RECUPERABLE

Envejecimiento del TRANSFORMADOR = Envejecimiento del PAPEL

TOMA DE MUESTRA DIFICIL


GRADO DE POLIMERIZACION

100 200 300 400 500

GRADO DE POLIMERIZACIÓN (DEVANADO)

600

200

800

400

1000

GR

AD

O D

E P

OL

IME

RIZ

AC

IÓN

(C

AB

LE

S)

*

**

*

*

*

*

*


P A P E LÁCIDOS

PESADOS

TEMP. H20 O2

MECANISMO DE ENVEJECIMIENTO DEL PAPEL

ROTURA DE LA ESTRUCTURA DEL PAPEL

DISMINUCION DEL GRADO DEPOLIMERIZACION

COMPUESTOS DE FURANOS(FURFURALDEHIDOS)

CO / CO2 AGUA


CONTENIDO DE FURFURALDEHIDO

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

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.


200 400 600 800

GRADO DE POLIMERIZACIÓN

1,0

0,1

10

100

CO

NT

EN

IDO

DE

FU

RF

UR

AL

DE

HID

O (

mg/

l)

*

*

*

*

**

*

**

* *

*

**

*

*

***

*

*

*

*

***

***

*

***


0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30ANOSANOS

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

100

200300400500600700800900100011001200

G.P.

FU

RF

UR

AL

(PP

M)


MANTENIMIENTO PREVENTIVO


ANALISIS DEL ACEITE ANALISIS DEL PAPEL PRUEBAS ELECTRICAS

INSPECCION VISUAL ACCESORIOS DE PROTECCION



I - ANALISIS DEL ACEITE

• Físico Químico

• Cromatográfico

• Contenido de Furfuraldehido

II - ANALISIS DEL PAPEL • Grado de polimerización

III - PRUEBAS ELECTRICAS• Relación de transformación.

• Factor de Potencia

• Resistencia de Aislamiento.

• Resistencia de los Devanados



IV - ACCESORIOS DE PROTECCION

• Indicador de Nivel de Aceite

• Relé de Gas (Buchholz)

• Relé de Flujo del Conmutador

V - INSPECCION VISUAL

• Silica Gel.

• Conexiones de Aterrizaje

• Panel de Control• Porcelana de los Bujes

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

• Relé Diferencial

• Sistema de Circulado de Aceite• Sistema de Ventilación• Fugas de Aceite




DIAGNOSTICO

• Condiciones de operación• Grado de Envejecimiento • Riesgos Operacionales• Recomendaciones de:MANTENIMIENTO CORRECTIVO

- EN SITIO - EN FABRICA PRIORIDADES

PROGRAMA DE MANTENIMIENTOPREVENTIVO

Controles y CriteriosPeriodicidades

Registros Operacionales


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 MVA Año Fabric. KV IN TIF RD H2OA 12 --- GE 115 0.05 30.3 16.6 77.8B 15 79 BBC 115 0.06 30.4 19.3 70.8


PRIORIDADES

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

Ejemplos:

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

Ejemplos:

S/E MVA Año Fabric. KV IN TIF RD H2OC 33 83 Westingh. 115 0.09 17.8 25.9 43.8D 7.5 85 TPL 115 0.02 20.2 25.4 70.2

S/E MVA Año Fabric. KV IN TIF RD H2OE 12 85 GE 66 0.07 23.2 17.4 47.4F 28 69 GE 115 0.08 25.0 18.7 34.5


PRIORIDADES

PRIORIDAD 2 - Regeneración Inmediata (X4 Transformadores)

Ejemplos:

PRIORIDAD 3 - Regeneración a Mediano Plazo (X5 Transformadores)

Ejemplos:

S/E MVA Año Fabric. KV IN TIF RD H2OG 3 80 BBC 34,5 0.10 19.0 34.1 24.5H 8 84 Siemens 66 0.20 19.0 32.6 40.6

S/E MVA Año Fabric. KV IN TIF RD H2OI 70 72 Alsth Sav. 110 0.04 27.4 28.4 23.9J 70 72 Alsth Sav. 110 0.03 28.3 31.3 10.4


TRATAMIENTO DEL ACEITE AISLANTE

Permite mejorar las características físicas, químicas y dieléctricas delACEITE 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.


DIAGRAMA DEL PROCESO

REGENERACIÓN / TERMO - VACÍO


T I F

I N

TIF 25 (Aprox.)

> 40

< 0,01

TENSIÓN INTERFACIAL X INDICE DE NEUTRALIZACIÓN


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) LODO VISIBLE

> 24 0 %

24 - 22 30 %

22 - 20 33 %

20 - 18 35 %

18 - 16 69 %

16 - 14 85 %

< 14 100 %


RESULTADOS DE REGENERACION

Subestación:

N. Serie:

Fabricante:

Pot. (MVA):

Análisis F.Q. Antes Despues Antes Despues

Color 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

Trafo Union

39,5

El Silencio

79618700C

GE

31,36

El Silencio

S251087


CAMBIOS EN EL COLOR DEL ACEITE DURANTEEL 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.

3 - Circulación de aire caliente.

Principales métodos:

4 - Aplicación de vacío únicamente

6 - Método Criogénico.

2 - Circulación de aceite caliente.

5 - Método de aspersión de aceite caliente (Hot Spray)

1 - Calentamiento por Cortocircuito, circulación de aceite y aplicación de vacío.


EMPAPELADO DEL CONDUTOR DE COBRE


DISTRIBUCION DEL AGUA EN EL TRAFO

Transformador 230 KV; 90 MVAContenido de Agua = 20 ppm y URSI = 1,0%

Material Celulósico 3.000 Kg

Aceite Dieléctrico 26.400 Kg

30,0 Kg Agua

0,5 Kg Agua

(98 %)

( 2 %)

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