1 ExpertTalk Optimizacion de pruebas a transformadores de … · Conexiones fáciles, intuitivas,...

Todos los derechos de propiedad intelectual y en particular, los derechos

de autor de esta presentación y de los documentos, materiales didácticos

y software relacionados, son propiedad exclusiva de OMICRON. No se

permite grabar, copiar ni distribuir el contenido de esta presentación sin

el consentimiento previo por escrito de OMICRON.

Enlaces disponibles en nuestra web de

Virtual Initiatives

Nuestros canales

Síganos en LinkedIn – “OMICRON Electronics”

Manténgase actualizado en nuestro Portal del Cliente

Amplíe sus conocimientos con nuestra OMICRON Magazine

Conozca nuestro Canal de YouTube en español

Nuestra sesión de hoy

Optimización de pruebas a transformadores de potencia – 2 de marzo

Pruebas de Merging Units y Pruebas del Sistema de Control – 16 de marzo

Pruebas de protecciones usando PTL – 30 de marzo

Pruebas End-to-End con RelaySimTest – 13 de abril

Pruebas de diagnóstico a Máquinas Rotatorias – 27 de abril

Medición de imperfecciones electromagnéticas para la detección de defectos en el núcleo del estator

– 11 de mayo

Hola! seré tu presentador!

ALEX FARIAS SANTODOMINGO

Estudió ingeniería eléctrica en la Universidad del Norte en Barranquilla, Colombia, graduado en 1997.

Especialicista en Sistemas de Transmisión de Energía Eléctrica de la Universidad del Norte en Barranquilla, Colombia. 2003

Master in Business Administration de la Universidad de Phoenix, USA. 2008

Se ha desempeñado como ingeniero interventor, ingeniero de pruebas eléctricas y evaluador del mantenimiento en dos de las principales empresas del sector eléctrico en Colombia.

Termógrafo certificado Nivel II (Infraspection Institute)

Desde 2013 se desempeña como Regional Aplication Specialist(Pruebas de transformadores) en OMICRON electronics en Houston, USA.

Información de la sesión

Los micrófonos estarán desactivados para todos.

Preguntas y respuestas (Q&A/P&R)

Expanda el campo Q&A/P&R en su pantalla

Asegúrese de que la opción “All Panelists” esté seleccionada

Sesión extra

Al final del Expert Talk, con duración de 20 minutos – en estaserá posible utilizar micrófonos y cámaras para interactuar

Acceso disponible en los correos de recordatorio enviados al e-mail registrado en esta sesión actual ( )

© OMICRON

Haga clic para expandir

el campo Q&A/P&R

Escriba la pregunta

y haga clic en

Send/Enviar

Seleccione

“All Panelists”

1

2

3

Opciones de visualización 2

3

Es posible cambiar el modo de visualización dela pantalla según su preferencia

Default

Optimización de pruebas a transformadores de potenciaAlex Farias

Optimización de tiempo durante pruebas de transformadores

SEGURIDAD

- Mínima interacción

del usuario, por

ejemplo para

recableado

- Uso controlado de

altas tensiones y

corrientes

- Distancia de

seguridad entre el

objeto de prueba y

el ing de pruebas

TIEMPO

- Una sola

conexión para

todas las

pruebas

- Rápida

preparación,

ejecución y

reporte

- Reducido

tiempo de salida

de activos para

mantenimiento

MAXIMIZAR

SU

EFICIENCIA

RESULTADOS

- Resultados confiables y

exhaustivos

- Evaluación automática de acuerdo

con normas internacionales

- Fácil administración de datos

Optimización de tiempo durante pruebas de transformadores Múltiples (todas) pruebas en un solo equipo

Conexiones fáciles, intuitivas, rápidas y únicas

Duración de pruebas rápidas

Evaluación simultánea

Posibilidad de comparar con pruebas anteriores

Software amigable y completo

Capaz de importar archivos/resultados de otros fabricantes

Reporte completo con todas las pruebas ejecutadas y su evaluación

Posibilidad de tener todas las pruebas en un solo sitio (sincronización)

OPTIMIZACIÓN!

Objetivo de este Expert Talk

Pruebas

Equipos Software

OP

TIM

IZA

R

- Factor de potencia a 50/60 Hz

- Factor de potencia variando

frecuencia


tensión (tip-up)

- Corriente de excitación (Iexc)

- Relación de transformación

(TTR)

- Resistencia del devanado

(Rdev)

- Escaneo dinámico del

cambiador de tomas (DRM)

- Desmagnetización (Demag)

- Impedancia de cortocircuito

- Respuesta en frecuencia de

pérdidas de dispersión (FRSL)

- Análisis de barrido en

frecuencia (SFRA)

- Respuesta dieléctrica a la

frecuencia (DFR)

- Factor de potencia a 50/60 Hz


frecuencia


tensión (tip-up)

- Corriente de excitación (Iexc)

- Relación de transformación

(TTR)

- Resistencia del devanado

(Rdev)

- Escaneo dinámico del

cambiador de tomas (DRM)

- Desmagnetización (Demag)

- Impedancia de cortocircuito

- Respuesta en frecuencia de

pérdidas de dispersión (FRSL)

- Análisis de barrido en

frecuencia (SFRA)

- Respuesta dieléctrica a la

frecuencia (DFR)

Equipo ideal

Equipo de prueba trifásico para transformadores de potencia que permita realizar todas las pruebas eléctricas comunes

Mínimo esfuerzo de cableado yaque no es necesario el recableadoentre pruebas

Incremente la seguridad del personal de pruebas

Solución portátil y liviana

?Existe?

Software ideal

Software amigable y completo

Capaz de importar archivos/resultados de otros fabricantes

Reporte completo con todas las pruebas ejecutadas y su evaluación

Posibilidad de tener todas las pruebas en un solo sitio (sincronización)

Existe?

?

Un solo sistema, múltiples pruebas

Pruebas para cada parte del

transformador de potencia:

✓ Devanados

✓ Cambiador de tomas

✓ Borna

✓ Aislamiento

✓ Núcleo

Factor de potencia / factor de

disipación

Quick test

Desmagnetización

Prueba de enfriamiento

Verificación de

grupo vectorial

Frecuencia de pérdidas

de dispersión (FRSL)

Impedancia de cortocircuito /

Reactancia de dispersión

Escaneo dinámico OLTCResistencia del

devanado de CC

Corriente de excitación

Relación de transformación

del transformador (TTR)

Ventajas de las pruebas trifásicas

Una sola configuración puede utilizarsepara realizar diversas pruebas

+Tareas de cambio de cableado reducidas significativamente

+Se energizan a la vez las tres fases

+Se verifica el desplazamiento de fase de cualquier configuración de devanado

+Control totalmente automatizado del cambiador de tomas durante la prueba

=Acelera y simplifica las pruebas

Página 14

Pruebas

monofásicas

Pruebas

trifásicas

Du

ració

n

13

OPTIMIZACIÓN!

Pruebas trifásicas

Impedancia de cortocircuito /

Reactancia de dispersión

Resistencia del

devanado de CC


del transformador (TTR) (Iexc

a baja tensión)

Reactancia de fuga / impedancia de cortocircuito

Flujo principal

Flujo de dispersión

𝑍𝐾 = 𝑅𝐾2 + 𝑋𝐾

2

𝑋𝐾 = ൗ𝑈 𝐼 ∙ 𝑠𝑒𝑛𝜑

𝑍𝐾 = ൗ𝑈 𝐼

𝑅𝐾 = ൗ𝑈 𝐼 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑

RK

XKZK

φ

Reactancia de fugaImpedancia de cortocircuito


> La impedancia medida es normalmente

influenciada por

> El espacio entre los devanados

> El espacio entre los devanados y el tanque

> El espacio entre los devanados y el núcleo

> El espacio entre las espiras del devanado

> Si alguno de estos espacios cambia (por

ejemplo por un movimiento del devanado),

los canales de dispersión cambian por lo

tanto la impedancia medida puede cambiar

Reactancia de fuga / impedancia de cortocircuito> Cuándo?

Pruebas en fábrica (prueba de cortocircuito)

Puesta en servicio

Después de eventos de cortocircuito

En caso de sospecha de desplazamiento o deformación del devanado

Deformación de devanado causando variación de los canals de dispersión


N1 N2

Iexc

RFE XM

X1R1 R2X2I1 I2

Simplificado

V Cortocircuito

XKRK

VCC

ICC

Cortocircuito

ZK


Medición de impedancia de cortocircuito equivalente trifásica con fuente monofásica

Inyección de corriente monofásica con cortocircuito en BT para

medir 𝑍𝐴𝐵, 𝑍𝐵𝐶 y 𝑍𝐶𝐴.

Medición monofásica impedancia

cortocircuito

Impedancias

𝑍𝐴 =𝑍𝐴𝐵 − 𝑍𝐵𝐶 + 𝑍𝐶𝐴

2

𝑍𝐵 =𝑍𝐵𝐶 − 𝑍𝐶𝐴 + 𝑍𝐴𝐵

2

𝑍𝐶 =𝑍𝐶𝐴 − 𝑍𝐴𝐵 + 𝑍𝐵𝐶

2

𝑍𝐾 =𝑍𝐴 + 𝑍𝐵 + 𝑍𝐶

3

Impedancia de

cortocircuito

relativa

𝑍𝑘 % =𝑍𝐴 + 𝑍𝐵 + 𝑍𝐶

3∗𝑆𝑁

𝑈𝑁2


Medición trifásica de impedancia de cortocircuito

Inyección trifásica de corriente con cortocircuito en BT para medir

las impedancias 𝑍𝐴, 𝑍𝐵 and 𝑍𝐶 .

Medición trifásica impedancia

cortocircuito

Impedancia 𝑍𝐾 =𝑍𝐴 + 𝑍𝐵 + 𝑍𝐶

3

Impedancia de

cortocircuito

relativa

𝑍𝑘 % =𝑍𝐴 + 𝑍𝐵 + 𝑍𝐶

3∗𝑆𝑁

𝑈𝑁2

OPTIMIZACIÓN!

Relación de transformación del transformador (TTR)

> Aplicación

> Fallas entre espiras (espiras o segmentos de devanado cortocircuitados)

> Fallas del núcleo (laminados del núcleo cortocircuitados)

> Indicación de problemas mediante

> Disparo del relé Buchholz

> Tipo de prueba

> Prueba fuera de línea

> Pruebas de fábrica

> Prueba de resolución de problemas

Página 22

Devanado de transformador con falla entre vueltas severa después

de altas corrientes de cortocircuito


N1V1N2 V2

Iexc

RFE XM

La corriente de excitación (corriente sin carga) es medida también

VV~

A

> Principio de medición transformador monofásico

𝑇𝑇𝑅 =𝑁1𝑁2

=𝑉1𝑉2


N1= 10V1 = 100 V N2= 5 V2 = 50 V

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝑁1𝑁2

=𝑉1𝑉2

=100 𝑉

50 𝑉= 2

Iexc

RFE XM

Bajo condiciones sin carga (circuito abierto) la relación de espiras/vueltas puede considerarse proporcional a la relación de

voltaje

donde:

N1 = número de vueltas lado primario

N2 = número de vueltas lado secundario

V1 = voltaje primario

V2 = voltaje secundario

ejemplo:

N2= 4


N1= 10V1 = 100 V V2 = 40 V

𝑅𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =𝑁1𝑁2

=𝑉1𝑉2

=100 𝑉

40 𝑉= 2.5

falla espira-espira

Falla espira-espira en lado BT: Relación se incrementaFalla espira-espira en lado AT: Relación disminuye

ejemplo:

Iexc

RFE XM

N2


N1V1 V2

Los cambiadores de tomas cambian entre las posiciones de voltaje para variar la relación de tensión

devanado

principal

devanado

con tap

Tap AT BT

1 100 V

50 V

2 90 V

3 80 V

4 70 V

5 60 V

1

5


Relación de transformación del transformador Relación de tensión del transformador

Signo formal n u

Cálculo 𝑛 = ൗ𝑈1𝑈2 = ൗ𝑁1

𝑁2.𝑢 = ൗ

𝑈𝑈𝑉𝑈𝑢𝑣

Desfase 𝜑 = 0° 𝜑 = 𝑥 ∗ 30°

Modo de medición monofásica Trifásico

Página 27

> Ejemplo: Transformador YNd5

Figura 1. Diagrama de conexión para una

medición de la relación de transformación

monofásica realizada en la fase A.

Figura 2. Diagrama de conexión para una medición de la relación de

tensión trifásica.

U

V

W

N

U

V

W

N

w

v

u

w

v

u

N

W

U

w

v

u

OPTIMIZACIÓN!

V


Ejemplo: Transformador YNd5

Página 28

Figura 1: Diagrama de conexión para una medición

de la relación de transformación monofásica

realizada en la fase A.

Inyección de

AT

Terminales de

BTφ 𝒏 = ൗ

𝑵𝟏𝑵𝟐

𝒖 = ൗ𝑼𝑼𝑽

𝑼𝒖𝒗 n / u

Med.

monofásicaU-N w-u 0°

110𝑘𝑉

10𝑘𝑉 ∗ 3= 6.35 /

1

3Med.

trifásicaU-V u-v 150° /

110𝑘𝑉

10𝑘𝑉= 11

N

W

V

U

w

v

uU

V

W

N

w

v

u

Figura 2. Diagrama de conexión para una medición de la relación de

tensión trifásica.

Resistencia de devanados DC

1

1

2 2

3

4

> Cuándo y por qué?

> Prueba en fábrica

> Puesta en servicio

> Después de reparaciones de parte activa, selectores, cambiadores, etc para verificar conexiones

> Medición de diagnóstico

Izq: material fundido en contacto de selector. Der: interrupción parcial de un

conductor



N1 N2

Iexc

RFE XM

Tan pronto como IDC y VDC sean estables, el componente resistivoRDC se puede calcular→

IDC

V=

A

VDC

RDC


> Descarga después de una prueba de DCDespués de apagar la Fuente de corriente de DC, la energía almacenada enla inductancia del transformador necesita ser disipada (descargada) de manera segura antes de que se retire cualquier conexión!

𝑊 =𝐿

2𝐼2

W = Energía [Ws]

L = Inductancia [H]

I = Corriente [A]

PELIGRO

► Nunca interrumpa el circuito de medición mientras la

corriente esté fluyendo o antes de que el devanado esté

completamente descargado!

Efecto de un interrupción forzada de 6 A DC

Usando un mosquetón se puede liberar el esfuerzo

que puede provocar una desconexión no intencional

Resistencia de devanadosPágina 33

Esquema del circuito de medición de la resistencia

del devanado de una sola fuente.

Esquema del circuito de medición de la resistencia del devanado

de tres fuentes con la misma polaridad de corriente.

> Ejemplo: devanado primario YN

V V

V

V

Resistencia de devanadosPágina 34

> Ejemplo: devanado primario YN

Esquema del circuito de medición de la resistencia del devanado de tres fuentes con polaridad invertida de

corriente en la columna central. De esta manera se satura el núcleo y se reduce el flujo de corriente por el

neutro

Medición trifásica

(corriente invertida en la columna central)

Cálculo

𝑅1𝑝ℎ =𝑉𝐷𝐶1𝐼𝐷𝐶1

𝑅2𝑝ℎ =−𝑉𝐷𝐶2−𝐼𝐷𝐶2

𝑅3𝑝ℎ =𝑉𝐷𝐶3𝐼𝐷𝐶3

V

V

V

OPTIMIZACIÓN!

Análisis de respuesta en frecuencia (SFRA)

Por qué? Usado para verificar la integridad mecánica y eléctrica del núcleo, cables y devanados de la parte activa de los transformadores de potencia

Cómo? Cables, devanados y núcleos forman una red 3-dimensional RLC

Cualquier cambio geométrico de estoselementos dentro de esta red resulta en una respuesta a la frecuencia diferente

Elementos que forman

una huella digital única

Núcleo y devanados

Pared de

la cuba

¿Cuándo realizar análisis SFRA?Página 36

Fabricante

• Control de calidad

• Antes y después de las pruebas de cortocircuito

• Antes del transporte

• Antes y después de la prueba de impulsos

En campo

• Después del transporte

• Pruebas de rutina

• Después de fallas pasantes

• Después de mensajes de alarma y operaciones de los relés de protección

• Después de cambios en las variables monitoreadas (DGA)

• Después de detectar anormalidades con las pruebas tradicionales de diagnóstico (resistencia del devanado)

• Después de mantenimiento importante en el OLTC, bornas, devanados

SFRA frente a los métodos tradicionalesPágina 37

problemas eléctricos

• corriente de magnetización

• relación de transformación

• resistencia del devanado

• reactancia de dispersión

• FRSL

• C/TanDelta

• DGA

problemas mecánicos

impedancia de

cortocircuito

resistencia del devanado

En esta área los métodos de diagnóstico tradicionales no son confiables. El análisis

FRA es el método más sensible para detectar deformaciones mecánicas

(radiales, axiales).

Análisis de respuesta en frecuencia (SFRA)

Procedimiento de prueba (SFRA)

Plantillas (1)

Plantillas de prueba predefinidas que cumplen las normas y directrices actuales (IEEE e IEC)

Página 39

Procedimiento de prueba

Flujo de trabajo guiado

Diagramas de cableado fáciles de seguir

Instrucciones paso a paso de todo el procedimiento de medición

Comprobación de la conexión a tierra

Verificación de la configuración de prueba

Verificación de la conexión de los trenzados de tierra

Página 40


Ajustes de barrido inteligente

Acortamiento significativo de la duración de la medición

Medición de banda ancha para buscar las áreas críticas de frecuencia en las que posteriormente se centrará para lograr unos resultados de medición más precisos

Página 41


Análisis de los resultados de medición

Comparación de trazos con una prueba de referencia seleccionada basada en la norma china DL/T 911/2004 o NCPRI

Comparación una junto a otra de las diferentes pruebas para realizar un análisis detallado

Comparación basada en tiempo, tipo y fase

Página 42

Análisis de respuesta dieléctrica

Amplio barrido de frecuencia (µHz – kHz)

Incluye medición a la frecuencia del sistema

Determinación del contenido de agua de la celulosa

Bajo voltaje de prueba

No invasivo

Alta repetitibilidad

Indica si un transformador debe secarse o reemplazarse

Puede utilizarse también para verificar quétan seco están los transformadores nuevos

medición:

tan(δ)

f

contenido de agua

desconocido

comparación con

la base de datosbase de datos:

contenido de agua

conocido

tan(δ)

f

Análisis de la humedad

Paso 1: Medir la respuesta dieléctrica

Paso 2: Determinación de la humedad a través de la base de datos:

Página 44

+ → →respuesta

dieléctrica

tan(δ)

f

contenido

de agua

...%

Temp

temperatura

tan(δ)

f10 μHz 5000 Hz

60 HzºC

Espectroscopia de dominio de frecuencia (FDS)

Principio de FDS:

Medir la tan () a diferentes frecuencias

Aplicar tensión sinusoidal de diferentes frecuencias (f1, f2, ...)

Determinar la tan() a las frecuencias (f1, f2, ...)

Página 45

U(t) I(t)

t

U, I

90°-

Aislamiento

en prueba~

AI

U

Im

(f)

U

I (f)

IC (f)

IR (f)

tan(,f) =IR(f)

IC(f)

Re

Espectroscopia de dominio de frecuencia (FDS)

Ventaja del método FDS:

Rápido y exacto a frecuencias altas

Resistente a las perturbaciones

Desventaja del método FDS:

Muy lento a frecuencias bajas

Página 46

Frecuencia Duración de 1 onda

sinusoidal

5000 Hz 0,2 ms

1000 Hz 1 ms

50 Hz 20 ms

1 Hz 1 s

0,1 Hz 10 s

10 mHz 100 s

1 mHz 16,7 min

0,1 mHz 2,7 h

10 µHz 27 h

Corriente de polarización y despolarización (PDC)

Principio de PDC:

Aplicar una tensión de paso

Medir la corriente de carga en los tiempos 1, t2, ...

Calcular la tan () a las correspondientes frecuencias f1 = 1/t1, f2 = 1/t2usando la transformada de Fourier

Página 47

Aislamiento en prueba

AI

U

U(t)

I(t)

t

U, I

t1 t2 t3 t4 t5 t6

Polarización Despolarización

Combinación de FDS y PDC

Ventajas:

Preciso a frecuencias altas y bajas

Mucho más rápido que solo el método FDS

Posibilidad de frecuencias más altas que solo el método PDC

Página 48

Frecuencia en Hz

tan ()

0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000

PDCFDS

conmutación a 0,1 Hz

Corriente de polarización y despolarización (PDC)Página 49

PDC FDS

Rápido y exacto a

frecuencias bajas

Rápido y exacto a

frecuencias altas

Muy lento a frecuencias

bajas

Inexacto a frecuencias altas

Desventaja

Ventaja

Análisis de respuesta dieléctrica con DIRANA

f/Hz0.001 0.01 0.1 1.0 10 100

Dis

sip

atio

n fa

cto

r

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

0.0001

Respuesta total1%, 1pS/m, X30, Y15

1000

Aceite: carbón,

hollín, ácidos

Papel/carton:

agua, ácidos

Geometría

aislamiento

Papel/carton,

conexiones,

guarda

Análisis de respuesta dieléctrica con DIRANA

Beneficios del sistema DIRANA

Modo autómático: No se requiere conocimiento de experto- Ajuste automático de todos los parámetros (voltaje, rango de frecuencia)- Evaluación automática de resultados de acuerdo con IEC 60422

Minimo tiempo de prueba medianta combinación de FDS & PDC+

Compensación automática de influencia de subproductos de envejecimiento

PTM – Solución completa para pruebas de transformadores

Primary Test Manager

PTM

CPC 100

CP TD12/TD15

TESTRANO 600 DIRANA

DGA Analysis

FRANEO 800

OPTIMIZACIÓN!

CPC-100-presentation-ENU.pptx

En PTM – Análisis DGA

Evaluación de acuerdo con

- IEC 60599

- IEEE C57.104-2019

Visualización de

- Triángulo/pentágono de Duval

- Promedio gases 3D


Sincronización de datos

Con el módulo opcional "PTM DataSync" es posible mantener todos los datos de forma segura y disponibles en una sola ubicación

Sincronización automática

Compartir y consolidar datos de prueba de varios usuarios

Acceso a todos los datos sincronizados en campo

Página 54

OPTIMIZACIÓN!

Nuestro compañero móvil: PTMate

˃ La aplicación PTMate amplía las funciones de PTM

˃ Asistencia en sitio con funciones adicionales en su teléfono inteligente:

˃ Enviar imágenes directamente a PTM

˃ Fácil introducción de datos de localización mediante coordenadas GPS

˃ Presentación de diagramas de cableado para la configuración rápida y segura de las pruebas

˃ Detener las mediciones en curso para todas las pruebas admitidas por PTM

Página 55

Obtener la aplicación

PTMate de forma gratuita:

Nuestro compañero móvil: PTMatePágina 56

Nuestro compañero móvil: PTMatePágina 57

Obtener la aplicación

PTMate de forma gratuita:

Conclusión

Sector eléctrico exigiendo menos tiempo para mantenimiento y pruebas por lo que el tiempo de ejecución de pruebas y presentación de reportes se ha vuelto crítico

Chequeo cruzado con diferentes métodos o pruebas para identificar y confirmar modos de fallaeléctricos, mecánicos, térmicos o dieléctricos

> Formas de optimizar las pruebas de transformadores:

- Pruebas trifásicas usando TESTRANO 600

- Pruebas confiables usando FRANEO 800

- FDS & PDC+ combinado en DIRANA

- PRIMARY TEST MANAGER – Un software para

incluir todos los diagnósiticos de prueba del

transformador

GRACIAS POR SU INTERES Y SU TIEMPO!

PREGUNTAS?

Soporte técnico en Español:

Alex Farías:[email protected]

[email protected]

Por favor responder la encuesta final para

que podamos enviar los certificados

1 ExpertTalk Optimizacion de pruebas a transformadores de … · Conexiones fáciles, intuitivas,...

Documents

Transcript of 1 ExpertTalk Optimizacion de pruebas a transformadores de … · Conexiones fáciles, intuitivas,...