of 109/109
1 Megger Seminario Teórico - Practico Pruebas SFRA de Mantenimiento y Puesta en Servicio para Transformadores COLOMBIA Agosto / Septiembre 2011

SFRA Teorico Practico

  • View
    349

  • Download
    17

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Curso con la mas avanzada tecnica para diagnosticar transformadores electricos

Text of SFRA Teorico Practico

Megger

Seminario Terico - Practico Pruebas SFRA de Mantenimiento y Puesta en Servicio para TransformadoresCOLOMBIA Agosto / Septiembre 20111

SFRA Historia 1960: Low Voltage Impulse Method. (mtodo de impulso de bajo voltaje) propuesto por W. Lech & L. Tyminski en Polonia para detectar deformaciones de bobinas. 1966: Publicacin de resultados; Detecting Transformer Winding Damage - The Low Voltage Impulse Method, Lech & Tyminsk, The Electric Review, ERA, UK 1978: Transformer Diagnostic Testing by Frequency Response Analysis, E.P. Dick & C.C. Erven, Ontario Hydro, IEEE Transactions of Power Delivery. 1978: La prueba FRA se desarrolla en Ontario Hydro, Canad

2

SFRA Historia (2) 1988 - 1990s : Se realizan pruebas en diferentes compaas en Europa y la tecnologa se dispersa a nivel mundial a travs de CIGRE y muchas otras conferencias y reuniones tcnicas 2004: Se publica el primer estndar de SFRA Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformers, DL/T 911-2004, The Electric Power Industry Standard of Peoples Republic of China 2008: Se publica CIGRE reporte 342, Mechanical-Condition Assessment of Transformer Windings Using Frequency Response Analysis (FRA) 2011: IEEE contina con la revisin del documento PC7.149.D8 previa a su aprobacin final como gua de pruebas FRA.

3

Mecnica del Transformador Un transformador esta diseado para soportar ciertas cargas mecnicas. Los limites de diseo pueden ser excedidos debido a: Fuerte impacto mecnico Transporte Movimientos ssmicos

Fuertes impactos elctricos Fallas en el sistema Fallas en los conmutadores Falla de sincronizacin

La resistencia mecnica del transformador se debilita con el paso del tiempo Aminora la capacidad de soportar estrs mecnico Incrementa el riesgo de fallas por problemas mecnicos Incrementa el riesgo de problemas de aislamiento

4

Por qu se analiza la condicin mecnica? Para detectar posibles desplazamientos del ncleo y deformaciones en los devanados debido a: Grandes fuerzas electromagnticas por corrientes de falla Transporte y reubicacin de la unidad

Si estas fallas no se detectan a tiempo, el problema puede evolucionar y terminar en fallas trmicas o dielctricas que provoque la perdida del transformador Periodicidad en las pruebas es esencial

5

Deteccin de Fallas con SFRA Fallas en devanados Deformacin Desplazamiento Corto circuito

Fallas de ncleo Movimiento Puesta a tierra

Fallas/ cambios mecnicos Estructuras de fijacin Conexiones

6

Fundamentos de la Prueba SFRA Prueba con el equipo fuera de servicio El transformador se analiza como como un circuito de filtro RLC complejo La respuesta del circuito de filtro se mide en un gran numero de frecuencias sobre un extenso rango de frecuencias y se lo grafica como una curva de magnitud de respuesta Los cambios en el circuito de filtro pueden detectarse y mediante comparacin en el tiempo Este mtodo es nico por su capacidad para detectar una variedad de fallas en los devanados o en el ncleo en una sola prueba7

SFRA Base TericaCore

H1 bushing

Insulation ConductorInsulation

Insulation Conductorbushing Insulation

X1

HV coil

Insulation

LV coil

Insulation H2 bushing Conductor Insulation

Insulation Conductor Insulation bushing X2

8

Qu se esta midiendo?Cambios en Cambios = la Magnitud Elctricos de la Respuesta

Transformer Tank

Capacitancia Interdevanados Capacitancia entre Devanados y Ncleo Capacitancia entre Devanados y la cuba Inductancia de la Bobina Resistencia de la Bobina

Insulation

9

Condicin Normal del CircuitoCore

Configuracin Mecnica Normal

HV coil LV coil

Magnitud =

Vmedido VaplicadoInsulation

10

Desviacin Mecnica en el CircuitoCore

Variacin Mecnica

Variacin Mecnica

=

Variacin Elctrica

HV coil LV coil

Variacin Elctrica

Magnitud =

Vmedido VaplicadoInsulation

11

Conexiones

Seal aplicada = 10 VSeal Medida = V de respuesta

Cables co-axiales apantallados

Datos

Tierra

Transformador

Bobina

12

SFRA De dnde proviene la Grafica ? APLICA 10 Volts a una frecuencia a un terminal de la bobina MIDE la respuesta de Voltaje al otro extremo de la bobina MAGNITUD de RESPUESTA a una frecuencia es la relacin entre Vmedido / V aplicado REPITA a 1000s de frecuencias en el rango (0.1 Hz -25 MHz), con 10 V GRAFICO, x=Frecuencia vs. y=Magnitud de la Respuesta Represente de manera logartmica, 20 log (medido / aplicado)Measured V Measured V 50,000 Hz Response = 100,000 Hz Response = 200,000 Hz Response = 500,000 Hz Response = 800,000 Hz Response = 1,000,000 Hz Response = 1,500,000 Hz Response = 2,000,000 Hz Response = 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V

10 Vaplicado

20 Hz Response =

VmedidoMagnitud (V/V)

10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V Measured V 10 V

70 Hz Response = 100 Hz Response = 500 Hz Response = 1000 Hz Response = 2000 Hz Response = 5000 Hz Response =

Magnitud =

Vmedido Vaplicado

10,000 Hz Response =

20 Hz

1000 Hz

10,000 Hz

100,000 kHz Frecuencia (Hz)

1,000,000 Hz

2,000,000 Hz

13

SFRA Caracterstica de la Grfica Magnitud de la Respuesta de Barrido de Frecuencia Modelo elctrico del transformador = circuito RLC Cada frecuencia tiene una impedancia efectiva

Dominio Inductivo Dominio Capacitivo10 Vaplicado VmedidoMagnitud (V/V) 20 Hz Response

70 Hz Response 100 Hz Response 500 Hz Response

1,500,000 Hz Response 50,000 Hz Response 2,000,000 Hz Response 100,000 Hz Response 1,000,000 Hz Response 800,000 Hz Response 200,000 Hz Response 500,000 Hz Response

Magnitud =

Vmedido Vaplicado20 Hz

10,000 Hz Response 1000 Hz Response 5000 Hz Response 2000 Hz Response

1000 Hz

10,000 Hz

100,000 kHz Frecuencia (Hz)

1,000,000 Hz

2,000,000 Hz

Resonancias14

Rangos de frecuencia para medicin SFRA CIGRE 342Categora Transformadores de Potencia, Uw < 100 kV Transformadores de Potencia, Uw > 100 kV Comparacin de mediciones anteriores y/o mtodos/practicas que no se cien at estndar de CIGRE Limite de Baja Frecuencia < 50 Hz < 50 Hz Limite de Alta Frecuencia 2 MHz 1 MHz

< 50 Hz

500 kHz

15

Rangos de frecuencia para medicin SFRA EjemplosEstndar Eskom ABB Japn (impedancia) Limite de Baja Frecuencia 20 Hz 10 Hz 100 Hz Limite de Alta Frecuencia 2 MHz 2 MHz 1 MHz

Por defecto el instrumento debe cubrir el rango 20 Hz 2 MHz

16

SFRA Resultados Regiones de Frecuencia Problemas en el transformador pueden detectarse en diferentes rangos de frecuencia Bajas frecuencias Problemas en el ncleo Devanados abiertos/corto circuito Malas conexiones/incremento resistencia Cambios en la impedancia de Corto-circuito

Winding and tap leadsWinding interaction and deformation Core + windings

Media frecuencia Deformaciones en los devanados Desplazamiento de devanados

Altas frecuencias Movimiento de los devanados y conexionado del conmutador

17

Regiones de Frecuencia segn IEEE10 0 -10 -20

Core influence

Winding structure influence

Magnitude, dB

-30 -40 -50 -60 -70 -80 -90 1 10 A phase B phase C phase 102

Interaction between windings3 4 5 6

Earthing leads influence

10

10 Frequency, Hz

10

10

10

7

18

Comparativo de diferentes tcnicas de diagnostico (CIGRE 342)Diagnostic techniqueMagnetizing (exciting) current

AdvantagesRequires relatively simple equipment. Can detect core damage

Disadvantages

Not sensitive to winding deformation. Measurement strongly affected by core residual magnetism Impedance (leakage reactance) Traditional method currently specified in Very small changes can be significant. short-circuits test standards. Limited sensitivity for some failure modes Reference (nameplate) values are (best for radial deformation) available Frequency Response of Stray Losses Can be more sensitive than impedance Not a standard use in the industry (FRSL) measurement. Almost unique to detect short circuits between parallel strands Winding capacitance Can be more sensitive than impedance Limited sensitivity for some failure modes measurements. (best for radial deformation). Standard equipment available Relevant capacitance may not be measurable (e.g. Between series/common/tap windings for auto transformers) Low Voltage Impulse (LVI) (time domain) Recognized as very sensitive Specialist equipment required. Difficult to achieve repeatability. Difficult to interpret Better repeatability than LVI with the Standardization of techniques required. Frequency Response Analysis same sensitivity. Guide to interpretation required Easier to interpret than LVI (frequency instead of time domain). Increasing number of users19

Pruebas ComparativasTransformador A Basado en Diseo

Basado en Tiempo

Transformador A

Transformador B

Basado en el Tipo Constructivo20

Comparaciones Basadas en Tiempo (Las pruebas se levan a cabo en el mismotransformador en diferentes periodos de tiempo)

Esta es la prueba mas eficaz Desviaciones entre curvas son fcil de detectar

Basadas en el Tipo Constructivo (Las pruebas se llevan a caboen transformadores de un diseo similar)

Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificaciones Desviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad

Basado en Diseo (Las pruebas se realizan en los terminales de losdevanados y boquillas de idntico diseo)

Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificaciones Desviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad21

Comparacin de Transformadores Similares (mismo fabricante) La comparacin entre unidades idnticas de produccin en serie puede ser sencilla ya que todas las bobinas se fabrican de la misma manera

22

Comparacin de Transformadores Similares (diferente fabricante) Transformadores con similar especificacin pero diferentes fabricantes difiere por tipo de materiales y diseo. 2 X 115/34.5 7.5MVA

23

Comparacin de Transformadores Rebobinados La comparacin es tpicamente complicada puesto que cada bobina puede tener su caracterstica nica de construccin.

24

Filosofa de las Mediciones SFRA

Nuevas mediciones = Medicin de Referencia

Entra en ServicioNuevas Mediciones Medicin de Referencia

Se requiere pruebas adicionales25

SFRA Ejemplo de ComparacinTransformador trifsico 2 devanados mismo transformador, misma fase

Prueba de Aceptacin = Huella Digital

Prueba post-falla

Superposicin de curvas Aceptacin & Post-falla26

Cundo se realizan las mediciones SFRA? Pruebas de Fabrica Control de Calidad en el proceso de manufactura Verificacin de la unidad despus de la prueba de corto-circuito Antes del envo

Instalacin/puesta en servicio Reubicacin Luego de una falla pasante en el sistema Parte de las pruebas de diagnostico de rutina Eventos catastrficos Movimientos ssmicos Huracanes / Tornados

En pruebas por alarmas de la unidad Buchholz DGA Alta Temperatura

Antes-despus de mantenimiento correctivo27

Deteccin de Fallas en el Transformador

28

Deteccin de Desplazamiento de Bobinas

Previo a la prueba de SFRA, la integridad mecnica del transformador fue evaluada con los siguientes mtodos: Resistencia de Devanados Corriente de Excitacin Medicin de Reactancia de dispersin Capacitancia inter-devanados

Cada uno de estos mtodos dan una referencia especifica

29

Importancia de cada PruebaType of Test 1.) OPEN Circuit Self Admittance VR OPEN VM 2.) SHORT Circuit Self Admittance VR SHORT VMLooks at Winding AND Core characteristics

Transformer Characteristic

@ 60 Hz

Similar to Excitation Test

Similar to Leakage ReactanceLooks at Winding

3.) CAPACITVE Inter-WindingVR VMLooks at Capacitance between Windings

Similar to Capacitance

4.) INDUCTIVE Inter-Winding VR VMLooks at Inductance of BOTH Windings

Similar to TTR

30

Configuraciones de Medicin SFRA

31

SFRA configuracin

32

Circuito de Medicin

33

Tipos de Pruebas- Admitancia de circuito abierto (CA) Se realiza entre los extremos o terminales de un mismo devanado, con todos los dems terminales flotantes. La impedancia de magnetizacin del transformador es el principal parmetro que caracteriza la respuesta de baja frecuencia (bajo la primera resonancia) en esta configuracin Comnmente se la usa por su simplicidad y la facilidad de analizar cada devanado por separado

Configuracin de la Prueba SFRA en circuito abierto

34

Admitancia de Circuito Abierto- Ejemplo Bajas Frecuencias Puede variar entre mediciones por efecto de magnetizacin Respuesta tpica de doble-hundimiento en fases simtricas Fase B normalmente aparece por debajo de las fases A y C (Y)

35

Tipos de Pruebas- Admitancia de cortocircuito (CC) Se realiza entre los extremos o terminales de un mismo devanado, mientras el devanado de bajo voltaje es cortocircuitado. La influencia del ncleo desaparece por debajo de aproximadamente 10-20 kHz porque la respuesta de baja frecuencia se caracteriza por la impedancia de cortocircuito / reactancia de fuga en lugar de la inductancia de magnetizacin La respuesta en altas frecuencias es similar a la prueba de admitancia en circuito abierto.

Configuracin de la Prueba SFRA en cortocircuito

36

Admitancia de cortocircuito (CC) - Ejemplo Bajas Frecuencias Todas las fases deben ser muy similares. Variaciones > 0.25 dB sugieren problemas de reactancia de fuga/resistencia de devanados/ conexionado/ conmutadores

37

Tipos de Pruebas Capacitivo interdevanados (ID) Se realiza desde uno de los extremos de un devanado a otro, con todos los otros terminales flotando. En la respuesta de esta configuracin en bajas frecuencias predomina la influencia de la capacitancia entre devanados.

Configuracin de la Prueba SFRA en capacitiva entre devanados38

Capacitivo inter-devanados Ejemplo

39

Tipo de Pruebas Admitancia transferida (VT): Se realiza desde una fase de uno de los devanados a la misma fase de otro devanado, con sus respectivos extremos aterrizados. Los dems terminales que no estn bajo prueba deben permanecer flotantes. El rango de baja frecuencia se define por la relacin de transformacin de los devanados

Configuracin de la Prueba SFRA en voltaje transferido

40

Admitancia Transferida (VT)

41

Comparacin de resultados de Prueba

Ncleo sin aterrizar

Ncleo Aterrizado

Repetitividad es la clave del xito!42

Ejemplo de Repetitividad 105 MVA, Transformador monofsico Elevador (GSU) Mediciones SFRA con FRAX 101 antes y despus de un severo corto-circuito en el generador Dos unidades de prueba diferentes Dos tcnicos distintos Prueba realizada en fechas distintas

43

Antes (2007-05-23) y post-falla (2007-08-29)

Bobina BT

Bobina AT

44

105 MVA, Monofasico GSU Las mediciones antes y despus del evento resultaron virtualmente idnticas Excelente correlacin entre la referencia y la medicin post-falla. Conclusin: No existe indicativos de danos mecnicos internos en el transformador El transformador puede ser puesto en servicio

45

Factores que Influyen la calidad de la medicin Calidad de la conexin de la seal de medicin Practica de aterrizaje Rango dinmico interno del equipo, piso de ruido Comprensin de la condicin del ncleo en la prueba de circuito abierto

46

Mala conexin Mala conexin se refleja en la distorsin a mayores frecuencias

47

Terminales de conexin Abrazaderas tipo C aseguran la calidad del contacto Penetra capas no conductivas Conexin solida a la brida del buje

48

La Conexin de Puesta a tierra asegura la repetitividad de la prueba en altas frecuencias

Prctica recomendada

Prctica incorrecta

49

Influencia del tipo de Puesta a Tierra

C. Homagk et al, Circuit design for reproducible on-site measurements of transfer function on large power transformers using the SFRA method, ISH2007

50

Calidad del Equipo de Pruebas Los transformadores tienen alta impedancia en su primera resonancia El ruido interno del equipo es principalmente el limitante mas critico, no el ruido de la subestacin Verifique el piso de ruido de su instrumento realizando una prueba de puntas abiertas

51

Nivel de Ruido Interno Piso de ruido

Rojo = Otra marca Verde = FRAX 101

52

Ejemplo de problema de ruido interno

H1 H2 mediciones circuito abierto y corto Negro = Otra marca Rojo = FRAX 101

53

Por que se require por lo menos -100 dB..?

Westinghouse 40 MVA, Dyn1, 115/14 kV, HV [open]

54

Influencia del ncleo Trate de minimizar el efecto, de todas maneras algunas diferencias se vern y deben aceptarse. De preferencia: Realice las mediciones SFRA antes de la prueba de resistencia de devanados (o des-magnetice el ncleo antes de la prueba SFRA) Use el mismo nivel de voltaje en todas las mediciones SFRA.

55

Prueba de resistencia de devanados

H1-H2 [open] Luego de prueba de resistencia de devanados

Luego de la desmagnetizacin

56

SFRA Efecto del cambiador de tomas

Efecto a bajas frecuencias

Efecto en bobinas

57

Efecto del Voltaje Aplicado

H1-H0 [open] 0.1 V peak-to-peak

10V peak-to peakEl efecto es mayor en los devanados de BT

58

Voltaje de Medici on variable

59

Calidad de la Medicin y Repetitividad La base de las mediciones SFRA es la comparacin y la repetitividad es de extrema importancia Para asegurar la repetitividad; Seleccione un instrumento de calidad, alta precisin con un amplio rango dinmico e impedancia de entrada/salida que sea apropiada para el tipo de cable coaxial (tpico 50 Ohm) Asegure una buena seal de conexin y conecte la pantalla de los cables coaxiales a la brida de la boquilla usando la tcnica de la trenza mas corta. Use el mismo voltaje de prueba en todas las mediciones SFRA Tenga cuidado de las pruebas de resistencia de devanados y otras pruebas que puedan magnetizar el ncleo. Documente su prueba apropiadamente, tome fotografas y detalle la configuracin de conexiones y posicin de conmutadores

60

SFRA Anlisis

61

Herramientas de anlisis para SFRA Visual anlisis grafico Valores iniciales dB La forma esperada de configuraciones Comparacin de huellas tomadas en: El mismo transformador Transformadores de construccin y propiedades similares Fases Simtricas Nuevas frecuencias de resonancia Estndar DL/T 911 2004 Especifico de fabrica y usuario final

Anlisis de Correlacin

62

Respuest Tipica de un Transformador en buen estado

HV [cortocircuito] identico entre fasesLV [abierto] segun lo esperado para un trans-r YMinima desviacion entre fases en todas las pruebas no hay defectos de devanados

HV [abierto] segun lo esperado para un trans-r Y Doble endidura

63

Transformador con serios Problemas

Grandes desviaciones entre fases para BT (abierto) en bajas frecuencias es indicativo de cambios en el circuito magnetico, defectos del nucleo

Grandes desviaciones entre fases en los rangos de meadia y altas frecuencias son indicativos de fallas en los devanados

64

Transformador con espiras del devanado en corto Es la falla mas sencilla de reconocer con SFRA Tpicamente se produce por una falla de corriente pasante Las espiras adyacentes pierden papel y se fusionan resultando en una vuelta solida alrededor del ncleo SFRA provee un diagnostico claro de la espira en corto La respuesta de SFRA por cortos de espiras no requiere de referencia pues su variacin en las bajas frecuencias es evidente

65

Espira en Corto CircuitoRango de Frecuencia 20 Hz 10 kHz Corto Circuito entre espiras Considerando que no existan otras fallas: Prueba de Circuito Abierto: La falla de corto circuito remueve el efecto de la reluctancia del ncleo de la prueba de circuito abierto. La respuesta de FRA en circuito abierto toma un comportamiento similar al de la prueba de corto circuito. La bobina afectada muestra la mayor variacin. Este tipo de falla afecta tambin aunque de menor manera las respuestas de otras bobinas. Prueba de Corto Circuito: Los resultados no son comparables con datos anteriores o entre fases. La bobina afectada esta generalmente fuera del trazado. Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: En este rango se produce un desplazamiento o nuevos puntos de resonancia.Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: En este rango se produce un desplazamiento o nuevos puntos de resonancia. Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: En este rango se produce un desplazamiento o nuevos puntos de resonancia.

5 kHz 100 kHz

50 kHz 1 MHz

> 1 MHz

66

Transformador con espiras en Corto10 0 -10 -20Response (dBs)

100

1000

10000

100000

1000000

-30 -40 -50 -60 -70 -80 Frequency (Hz)

HV [open]; fase-B (rojo) debe tener una menor respuesta en comparacion con las fases A y C pero presenta mayor magnitud / menor impedancia

67

Corto circuito entre EspirasLa impedancia decrece en las bajas frecuencias en la prueba de circuito abierto

La impedancia decrece en las bajas frecuencias en la prueba de AT corto circuito (solo si el corto esta en AT)

68

Deformacin Radial de la BobinaRango de Frecuencia 20 Hz 10 kHz Deformacin Radial de la Bobina Considerando que no existen otras fallas: Prueba de Circuito Abierto: Esta regin (ncleo) generalmente no se ve afectada por deformacin radial. Prueba de Corto Circuito: Resulta en un incremento de impedancia. El trazado de FRA por la fase afectada generalmente muestra una ligera atenuacin en la zona inductiva.Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito:

5 kHz 100 kHz

El rango que representa las bobinas puede desplazarse o se pueden producir otros nuevas resonancias dependiendo de la severidad del problema. De todas formas, esta variacin es difcil de identificar. Los cambios son mayores en la bobina afectada, pero es posible observar cambios en la bobina opuesta. Esta respuesta debe usarse como evidencia secundaria para corroborar el anlisis. 50 kHz 1 MHzPruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito:

La deformacin radial de la bobina es mas evidente en este rango. Puede desplazarse o producir nuevas resonancias dependiendo de la severidad de la deformacin. Los cambios son mayores en la bobina afectada, pero es posible observar cambios en la bobina opuesta. > 1 MHzPruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito:

Este rango generalmente no se ve afectado, aunque una deformacin muy severa puede reflejarse en este rango.

69

Deformacin Radial de la Bobina...

Cambios de Resonancia en las frecuencias medias y altas en la prueba de Circuito Abierto

Pequeo pero significativo incremento de impedancia en las bajas frecuencias en la prueba de Corto Circuito

70

Deformacin Axial de la BobinaRango de Frecuencia 20 Hz 10 kHz Deformacin Axial de la Bobina Considerando que no existan otras fallas: Prueba de Circuito Abierto: Esta regin no se ve generalmente afectada durante la deformacin axial de la bobina. Prueba de Corto Circuito: Resulta en un cambio de impedancia. El trazado de FRA en la bobina afectada causa una diferencia entre fases o resultados previos en la zona inductiva. Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: La deformacin axial de la bobina es mas evidente en este rango. Puede desplazarse o producir nuevas resonancias dependiendo de la severidad de la deformacin. Los cambios son mayores en la bobina afectada, pero es posible observar cambios en la bobina opuesta Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: La deformacin axial de la bobina presenta desplazamiento o produce resonancias dependiendo de la severidad de la deformacin. Los cambios son mayores en la bobina afectada, pero es posible observar cambios en la bobina opuesta

5 kHz 100 kHz

50 kHz 1 MHz

> 1 MHz

Pruebas de Circuito Abierto y Corto Circuito: La respuesta por deformacin axial es impredecible en este rango.

71

Defromacion Axial de la Bobina...

Cambios de Resonancia en las frecuencias medias y altas en la prueba de Circuito Abierto

Pequeo pero significativo incremento de impedancia en las bajas frecuencias en la prueba de Corto Circuito

72

Defectos del NcleoDefectos del ncleo causan variaciones en el circuito magntico del ncleo Calentamiento de laminas del ncleo Corto entre laminas del ncleo Mltiples puntos a tierra Prdida del punto de conexin a tierra del ncleo.

73

Defectos del NcleoRango de Frecuencia 20 Hz 10 kHz Defecto del Ncleo Considerando que no existan otras fallas: Prueba de Circuito Abierto: Este tipo de fallas afectan la regin de baja frecuencia, generalmente 1 MHz

74

Defectos del Ncleo - EjemploImportantes (e inesperadas) diferencias entre fases en las bajas frecuencias en la prueba de circuito abierto BT No hay diferencia entre fases en altas frecuencias No hay defectos de bobinas...

75

Defectos del Ncleo...

Variaciones importantes en el circuito magntico en la primera resonancia en la prueba de circuito abierto

76

FRAX Unidad de Medicin SFRA

77

FRAX 101 Frequency Response Analyzer

78

FRAX 101 Frecuencia Response AnalizarAlimentacin 11-16VDC, Batera incorporada (FRAX 101) Puerto USB Terminales: Generador Referencia Medicin

Bluetooth en FRAX101

Carcasa de aluminio protegida

79

SFRA configuracinGenerador y Referencia Medicin

80

Bsqueda en la base de DatosArchivos de datos guardados en formato XML La funcin de indexacin guarda la informacin relevante en una pequeabase de datos La funcin de bsqueda despliega y administra los archivos en diferentes ubicaciones

81

Formatos de Importacin

82

Anlisis de Correlacin

83

SFRA Ejemplos de Aplicacin

84

Ejemplo Comparacin basada en Tiempo Transformador elevador monofsico, 400 kV Mediciones SFRA antes y despus de mantenimiento programado El transformador se supona estar en buenas condiciones y listo para entrar en operacin

85

Ejemplo Comparacin basada en Tiempo

DL/T911-2004 indica Distorsin Obvia (falta conexin a tierra del ncleo)

86

Ejemplo Comparacin basada en Tiempo (reparado)

DL/T911-2004 indica condicin Normal (conexin a tierra del ncleo reparada)87

Comparacin de Unidades GemelasParmetros que Identifican Unidades Gemelas: Fabricante Especificaciones Tcnicas Originales No reparaciones o renovaciones Ao de Produccin o +/-1 ao para unidades grandes La unidad es parte de una serie de ordenes

88

Comparacin de Unidades Gemelas - Ejemplo Tres unidades de 159 MVA, 144 KV monofsicas fabricadas en 1960 Salen fuera de servicio para mantenimiento/reparacin luego de una alarma de alta temperatura del DGA Unidades idnticas Las pruebas de Corto Circuito indicaban alta resistencia en una unidad (confirmado por medicin de resistencia de devanados)

89

Comparacin de Unidades Gemelas 3x HV [open]

90

Comparacin de Unidades Gemelas 3x HV [short]

91

Comparacin de Unidades Gemelas 3x LV [open]

92

Comparacin en Base a Diseo Los defectos mecnicos en los devanados del transformador usualmente generan desplazamientos asimtricos Comparando resultados FRA de columnas probadas por separado puede ser un mtodo apropiado para asesorar la condicin mecnica Dependencia del tipo y tamao del transformador, el rango de frecuencia para comparaciones basadas en diseo va hasta 1 MHz aproximadamente

93

Comparacin en Base a Diseo- Ejemplo

40 MVA, 114/15 kV, fabricado en 2006 Sale de servicio para quedar como reserva Se desconocen fallas No existe referencia de mediciones FRA de fabrica La prueba SFRA, comparando fases simtricas result OK Los resultados pueden usarse como referencia para futuras mediciones94

Comparacin en Base a Diseo HV [open]

95

Comparacin en Base a Diseo HV [short]

96

Comparacin en Base a Diseo LV [open]

97

Comparacin en Base a Diseo Luego de una posible Falla Transformador de potencia, 25MVA, 55/23kV, fabricado en 1985 Por error, el transformador fue energizado con el lado de BT aterrizado Al energizar nuevamente el transformador, opera el interruptor (opera la proteccin del transformador!) Se decide entonces realizar una prueba de diagnostico

98

Comparacin en Base a Diseo Luego de una posible Falla10 0 -10 -20Response (dBs)

100

1000

10000

100000

1000000

-30 -40 -50 -60 -70 -80 Frequency (Hz)

AT-0, BT abierto Fases A y C OK, desviacin pronunciada en la fase B (espira en corto?)99

Comparacin en Base a Diseo Luego de una posible Falla10 0 100 1000 10000 100000 1000000 -10

Response (dBs)

-20

-30

-40

-50

-60 Frequency (Hz)

AT-0 (BT corto circuito) Fases A y C OK, desviacin en la fase B

100

Y como se vea la columna intermedia?Columna del ncleo Casquillo de aislamiento

Bobina BT

101

Anlisis de la Respuesta de Barrido de FrecuenciaReferencias Tcnicas

102

SFRA Guas y Recomendaciones Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformers, DL/T 911-2004, The Electric Power Industry Standard of Peoples Republic of China Mechanical-Condition Assessment of Transformer Windings Using Frequency Response Analysis (FRA), CIGRE report 342, 2008 IEEE PC57.149/D8 Draft Trial-Use Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil Immersed Transformers, 2009 (Draft) Internal standards by transformer manufacturers, e.g. ABB FRA Standard v.5103

Por que se requiere al menos -100 dB...

Westinghouse 40 MVA, Dyn1, 115/14 kV, HV [open]

104

Comparacin del rango de medicin

-100 dB medicin (CIGRE estndar) Negro FRAX-101 Rojo Otra marca SFRA

Medicin de ruido interno (abierto) Verde FRAX-101 Azul Otra marca SFRA

105

Verificacin del Equipo Verificacin del equipo, cables inclusive Medicin con terminales abiertos (abrazadera) debe dar una respuesta cercana al piso de ruido Medicin con los terminales en corto debe dar una respuesta cercana a 0 dB Modulo de verificacin externa con respuesta conocida (FTB-101)

Calibracin FRAX: Mnimo cada 3 aos

106

Prueba de Integridad del Sistema

Un aparato de verificacin con una respuesta de barrido de frecuencia conocida se recomienda en la publicacin de CIGRE y otras referencias tcnicas para verificar el funcionamiento optimo de los equipos antes de la prueba.

107

Conclusiones SFRA es una metodologa establecida para detectar cambios electromecnicos en transformadores de potencia Obtener curvas de referencia en unidades criticas para la operacin es una inversin!

108

109