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INTRODUCCION

INTRODUCCION Entre los equipos de potencia más importantes en el proceso de transmisión de energía eléctrica, se encuentran los transformadores de potencia, los cuales requieren de una mayor inversión en su adquisición y puesta en servicio. Durante su vida útil los transformadores se ven expuestos a diferentes fenómenos naturales tales como : - Sobretensiones de origen atmosférico: - Corrosión Ambiental:

- Fallas propias de instalación y operación que afectan sus componentes y como consecuencia la confiabilidad y vida útil del equipo.

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INTRODUCCION SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO CT L

Efectos en el Transformador

CE CT L : Inductancia entre espiras

L

CE

CT

CE : Capacidad entre espiras CT : Capacidad de espira

L

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CE CT

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INTRODUCCION SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO Efectos en el Transformador

U

Final Inicial O

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INTRODUCCION SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO Efectos en el Transformador

U

Evolvente

O

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INTRODUCCION SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO Efectos en el Transformador

U

O

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INTRODUCCION  Estos fenómenos naturales tienden a envejecer prematuramente las condiciones de aislamiento de los transformadores y si no son objeto de un mínimo programa de mantenimiento que detecte situaciones de riesgo o limitación de uso; la situación resultante conducirá a averías, fallas, paradas no programadas, interrupciones de suministro que hoy en día son tan negativas ante el cliente final.

Protección diferencial 87T, Deshabilitado.

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Transformador con PCB

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INTRODUCCION CAMBIO DE POLITICA DE LAS EMPRESAS

REDUCIR LABORES ACTIVAS DE MANTTO.

REDUCIR COSTOS A CORTO PLAZO

GENERANDO UN MAYOR RIESGO DE USO DEL EQUIPO A MEDIANO Y LARGO PLAZO

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INTRODUCCION Estadísticas de la IEEE  Fallas en Devanados…………………………………..51%

60%

50%

 Fallas en el Cambiador de Tomas……..……………..19%

40% 30% 20% 10%

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Vessel & Oil

Accesories

Core

Bushings

Tap changer

 Fallas en los Bujes o Bushings……………………….9%

Winding

0%

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INTRODUCCION Estadísticas de la IEEE  Fallas en las cajas de conexión………………………..6%

60%

50%

 Fallas en el núcleo…………………..………..…….…..5%

40% 30% 20% 10%

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Vessel & Oil

Accesories

Core

Bushings

Tap changer

Winding

 Fallas misceláneas………………………………………10%

0%

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INTRODUCCION Por lo tanto es importante el Plan de Mantenimiento para que garantice la disponibilidad del transformador, que permita obtener una alta confiabilidad y continuidad de la transmisión de energía y por ende el suministro de energía eléctrica a los usuarios finales (Minería; Industrias; Comercios). TMT/DIA 6000 5000 5000

PACHAPAQUI

4500

MILPO-EL PORVENIR

4000

CHUNGAR

3000

SIMSA

3000 2000

2000 1000

CONDESTABLE RAURA

700

Cobre: US$ 8,100 TM Plomo: US$ 2,050 TM Zinc : US$ 1,930 TM

550

0

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA

MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA El aislamiento del bobinado de la gran mayoría de transformadores de potencia, está conformado por papel como aislante sólido y aceite mineral como fluido aislante y refrigerante. la vida del transformador es la vida del papel; y el objetivo es maximizar la vida útil del transformador.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Uno de los pasos más importantes que hay que tomar en cuenta, es cuando se decide iniciar un plan de mantenimiento en los transformadores, establecer una frecuencia para realizar las diferentes pruebas, que se contempla en lo siguiente:  Pruebas de campo: 1. Relación de transformación y Polaridad; ANSI/IEEE C57.12.91. 2. Resistencia de devanados; ANSI/IEEE Std. 62-1995. 3. Corriente de Excitación; ANSI/IEEE Std. 62-1995. 4. Impedancia; ANSI/IEEE Std. 62-1995. 5. Factor de potencia y capacitancia de los devanados; ANSI/IEEE Std. 62-1995. 6. Resistencia de aislamiento; ANSI/IEEE C57.12.91. 7. Respuesta de frecuencia de barrido. (FRA); IEEE C57-159/D5.

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MANTENIMIENTO TRANSFORMADORES DE POTENCIA

 IEEE 62 Guía para Pruebas de Campo (revisión IEEE C57.152)

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MANTENIMIENTO TRANSFORMADORES DE POTENCIA 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.  Control del Aceite: Físico - Químico (Según IEEE C57.106-2006). Compuestos Furanicos (Según estándar ASTM D5837, IEC 61198). Gases Disueltos por el proceso de Cromatografía (Según IEC 60599). Análisis de PCB’s (Según estándar ASTM-D4059) y Contenido de Inhibidor (Según estándar ASTM-D2668).

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    

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5-hidroximetil-2-furfural (HMF). Alcohol furfurílico (FOL). 2-furfural (FAL). 2-acetilfurano (AF). 5-metil-2-furfural (MF).

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA  Según el reporte del control del aceite dieléctrico; se programa las acciones correctivas:  Regeneración con Tierra Fuller Proceso que elimina: Compuestos ácidos; compuestos polares y sedimentos.



y Tratamiento Bajo Termo vacío Proceso que elimina: Humedad; gases disueltos; compuestos volátiles y solidos en suspensión por filtros de 0.5 micras.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Indicaciones importantes en el proceso de regeneración en caliente de aceite dieléctrico con tierra fuller

 Se debe evitar las siguientes situaciones:  Disminución del nivel de aceite del tanque de expansión para evitar señales de alarma y/o desconexión intempestiva del transformador por bajo nivel de aceite.  Acumulación de burbujas de aire en el relé Buchholz para evitar señales de alarma y/o paradas innecesarias por actuación del relé Buchholz.  Derrames de aceite en las conexiones de los equipos de tratamiento de aceite.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Indicaciones importantes en el proceso de regeneración en caliente de aceite dieléctrico con tierra fuller  Para ello se tomaran las siguientes medidas:  Cebado de las maquinas de tratamiento de aceite con aceite de reposición.  La salida de aceite del transformador hacia la maquina será por la válvula inferior de descarga y el ingreso de aceite al transformador será por la tubería de llenado del tanque conservador.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Indicaciones importantes en el proceso de regeneración en caliente de aceite dieléctrico con tierra fuller  Durante el proceso de tratamiento en caliente del aceite se mantendrá desconectado las señales de disparo del relé Buchholz y de nivel de aceite.  Mantener y registrar los valores de vacío en la cámara de alto vació < a 0.1 mbar para asegurar el optimo resultado del proceso (deshumedecido y des gasificado).  Controlar y registrar la temperatura del aceite en el transformador y en la máquina de tratamiento a fin de evitar señales de alarma por Temperatura.  Registrar el volumen de aceite que ha circulado por la máquina de termo vacío.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Indicaciones importantes en el proceso de regeneración en caliente de aceite dieléctrico con tierra fuller  Durante el proceso de Regeneración con tierra fuller se llevara el aceite a una temperatura entre 70 y 80° C.  Debido al efecto del proceso de Regeneración se pierde aceite, la misma que se lleva la tierra saturada conjuntamente con los lodos. Se debe reponer aceite nuevo y sellado para el Transformador.  Se adiciona Inhibidor de oxidación (Ionol CP) en un porcentaje de 0.3% para evitar el envejecimiento del aceite y que esta sustancia termoestable interrumpe las reacciones de oxidación del aceite. Terminado el proceso de regeneración con tierra fuller y tratamiento de termo vacío, se procede a realizar el control de calidad del aceite dieléctrico. M&P INGENIEROS S.A.C

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA EQUIPO A UTILIZAR Capacidad de flujo: 2000 l/h. Capacidad de deshidratado: 50 ppm a < 5 ppm en un ciclo y < 3 ppm en dos ciclos (ASTM-D1533). Capacidad de desgasificado: 10-12% a < 0.1% (ASTM-D2945). Capacidad de vacío: 1500 m3/h. Capacidad de filtrado: hasta el 98% en partículas _> de 0.5 micrones. Rigidez dieléctrica: hasta 70 kV. Rango de temperatura: de 0 °C - 120 °C.

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA GUIA DE PROCESOS DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE ACEITES SEGÚN SI O NO CUMPLE CON VALORES LIMITES DE ANALISIS FISICO QUIMICO Factor de potencia

Rigidez dieléctrica

Contenido de agua

Acidez

Tensión interfacial

NO

-

-

-

-

Regeneración

-

Secado aceite/parte activa.

SI

-

Secado aceite/parte activa.

NO

-

Regeneración

SI

Filtrado

NO

Regeneración

NO NO NO

SI

SI

SI

NO SI

SI SI

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-

Proceso a seguir

Regeneración/limpieza parte activa.

NO

Regeneración

SI

Ninguna

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA  El presente equipamiento del sistema multifunción, Nos permite realizar pruebas primarias para puestas en servicio de Sub Estaciones y a la vez diagnosticar la calidad del aislamiento del transformador.  Para las pruebas de campo, utilizamos la maleta de pruebas OMICRON  CPC 100 – Sistema Multifunción de Pruebas.  CP TD1 – Medición Capacitancia y Factor de Disipación.

 CP SB1 – Caja de Conmutación Trifásica.  FRA – Analizador de Respuesta en Frecuencia de barrido.

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Relación de Transformación

Resistencia de Devanados

Corriente de excitación

Factor de Potencia y Capacitancia Resistencia de Aislamiento

Respuesta de barrido de Frecuencia

Impedancia

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RELACION DE TRANSFORMACION

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación de Transformación – Resultados - Defectos de fabrica en los devanados Errores en: Espiras Polaridad Configuración del Devanado - Falla del aislamiento Corto circuito entre espiras por daño de aislamiento Fallas mayores de aislamiento: inter-devanados o devanado a tierra - Cambiador de Tomas defectuoso Montaje incorrecto de las conexiones de los devanados Conexiones de alta resistencia Configuración incorrecta del cambiador de tomas

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación de Transformación - Teoría - Para todas las mediciones de relación de transformación se considera que: La relación de voltajes en vacío es aproximadamente igual a la relación entre el numero de espiras. Relación de Transformación = Np / Ns ≈ Vp / Vs Np = Numero de espiras en el primario Ns = Numero de espiras en el secundario Vp = Voltaje Primario Vs = Voltaje Secundario

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Relación de Transformación – Configuración

d

- Excite un devanado y mida el voltaje inducido en el devanado opuesto. - El voltaje de prueba se aplica sea al devanado de alta o al de baja tensión. - La corriente generada en el devanado donde se aplica el voltaje es la corriente de excitación 10:1 Espiras

CPC 100 + CP SB1

Medición

Excitació n

10:1 Voltios M&P INGENIEROS S.A.C

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación de Transformación – Prueba La medición de relación debe realizarse con pocos voltios de excitación, de p preferencia desde el lado de AT. - Si se excita el devanado de BT 2, 5, 8 V - Si se excita el devanado de AT 80, 100 V - Una de las principales fuentes de error es la excesiva corriente de magnetización Limite el voltaje de prueba a una fracción del voltaje nominal del espécimen. Magnetismo residual en el núcleo puede generar mayores corrientes de m magnetización. Use un voltaje de prueba menor 𝑉 = 4.44 𝑥 𝑓 𝑥 𝐴 𝑥 𝑁 𝑥 𝐵

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

• Medida de relación (por toma) • Alimentación por el lado de alta • Medida en el lado de baja (fase y amplitud)

Salida 2kV Entrada V1AC

• Mediada de la corriente de excitación (amplitud y fase)

conexión para un transformador Yd

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación por Tomas

Conexión para un transformador con regulador

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Conexión para otros grupos de conexión 40

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Tarjeta de Relación

Tarjeta de Relación Ajustes

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Conmutación Trifásica

Conmutación Automática

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PRUEBAS DE CAMPO ENTRANSFORMADORES DE POTENCIA

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Control Automático del Cambiador de Tomas

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación de Transformación - Cambiadores de Tomas

 Cambiadores de Tomas Bajo Carga (CTBC)  Cambiadores de Tomas Des-energizados (CTD)

La relación de transformación se debe probar en todas las posiciones de las tomas bajo carga con el cambiador de tomas des energizado en una misma posición sea esta la posición nominal o la posición del numero máximo de espiras

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Tarjetas de Prueba Verificación del Grupo de conexión Medición de relación por tomas

Resistencia de devanado por toma

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Relación de Transformación – Resumen - La prueba de R.T se usa para validar las especificaciones de diseño: Antes de puesta en marcha del equipo Define la condición presente y se obtiene una referencia Determina si ha ocurrido algún daño - La R.T medida debe estar dentro del 0.5 % del valor de placa

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RESISTENCIA DE DEVANADOS

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Resistencia de Devanados – Resultados - Detección de fallas: Alta resistencia en contactos metálicos. Conexiones en los cambiadores de tomas. Conexionado de boquillas. Conexionado de Devanados.

Contactos deteriorados en CTBC

Conexión de Boquilla Deteriorada

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Resistencia de Devanados – Teoría - Valores de resistencias típicas en transformadores de potencia:

AT, rango de ohms Ω. BT, rango de mΩ y uΩ.

𝑅𝑤 =

𝑉 − 𝐿. 𝑑𝑖/𝑑𝑡 𝐼

V = Vdc a lo largo del devanado I = Idc a través del devanado L = Inductancia del devanado di/dt = valor variable de corriente

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Resistencia de Devanados – Prueba Corriente de Prueba Rango de corriente: Aplique del 1 al 10% del valor de la corriente nominal. El núcleo se satura aproximadamente al 1% de la corriente nominal. Nunca sobrepase el 10% de la corriente nominal : Stress innecesario. Lecturas erróneas (por calentamiento del devanado). Intervalo

Carga del devanado

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Med de Resist. Intervalo anterior

Med de Resist. final

La inductancia del devanado necesita de un tiempo para saturarse . CPC calcula cuando la inductancia se ha saturado y la resistencia puede medirse. La resistencia se mide a intervalos y la lectura se considera válida cuando no varía. 51

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Resistencia de Devanados – Resultados - Comparación con:

 Mediciones originales de fabrica  Mediciones preliminares en campo.  Comparación entre fases - IEEE 62 (6.1.1) recomienda que los valores comparativos no excedan de una diferencia del 5%.

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CORRIENTE DE EXCITACION

PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Corriente de Excitación  Detecta problemas en el núcleo: - Cortos entre laminas - Malas uniones - Corrientes circulantes

 Detecta problemas en los devanados: - Cortos entre espiras - Circuito abierto - Malas conexiones

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Corriente de Excitación - Teoría  También se le conoce como: - Prueba de circuito abierto. - Prueba en vacío.

 Realice la Prueba aplicando voltaje AC a cada uno de los devanados de AT: - Fase A, luego fase B, luego fase C - Todos los otros devanados están flotando - Configuración de prueba UST en equipo de pruebas de Factor de Potencia  Mida en el devanado: - Corriente - Voltaje - Potencia Real

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Corriente de Excitación – CTBC  Cambiadores de Tomas Bajo Carga (CTBC) La corriente de excitación se prueba a la posición intermedia del CTBC, en la posición neutral y a un paso en la dirección opuesta.

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PRUEBAS DE CAMPO EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA Corriente de Excitación – Resultados

 Para comparar las lecturas, use los mismos valores de voltaje de prueba.  La corriente de excitación en el devanado debe ser de bajo valor.

 De existir una espira en corto circuito, la corriente de excitación incrementara.  El valor de la fase central va a diferir en un sistema trifásico dependiendo de la configuración de los devanados. La lectura en la fase central será del 50 al 70% de la lectura de los exteriores.  Compare contra los resultados de fabrica o de pruebas anteriores si están disponibles: - Si la Iex