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• Evaristo Marcial Ramirez Torales

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Mantenimiento de Transformadores de Potencia

Ing.Humberto Neira

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MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Mantenimiento Introducción

Fuentes:

Objetivos Actividades de seguimiento -La compra

IEEE Std C57.93-1995 Guide for Installation and Maintenance of Liquid-Immersed Power Transformers

-Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas

IEEE Std C57.91-1995, IEEE Guide for loading Mineral-Oil Immersed Transformers Part 5.

Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura

IEEE Std C57.12.90-1999 Standard Test Code for LiquidImmersed Distribution, Power, and Regulating Transformers

- Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento

IEEE Std C57.106-2002 IEEE Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil in Equipment

Disposición final

GUIA DEL CLIENTE SIEMENS

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Causas de Fallas en Transformadores Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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INTRODUCCION Mantenimiento Introducción Objetivos

El mantenimiento es requisito indispensable para el correcto funcionamiento de una máquina.

Actividades de seguimiento -La compra

Objetivos del mantenimiento

-Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

„Asegurar

la disponibilidad del equipo „Optimización de costos de operación „Maximización de la vida de la máquina

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Introducción Mantenimiento Introducción

Tipos de mantenimiento

Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía

„Mantenimiento

Correctivo

„

No planeado „ Planeado

+Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

„Mantenimiento „

Preventivo

Periódico (Basado en el tiempo) „ Predictivo (Basado en la condición)

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Objetivos del Mantenimiento Correctivo Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura

El mantenimiento correctivo de los transformadores de potencia está dirigido a: Planeado Eliminar humedad en el transformador. Restaurar las propiedades del aceite. Corregir eventuales fugas de aceite. Disminuir las temperaturas de trabajo del transformador. Rehabilitar el transformador (en fábrica) Pintar el transformador.

- Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

No planeado Restaurar la operación del transformador luego de haber ocurrido una salida no programada.

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Objetivos del Mantenimiento Preventivo Mantenimiento Introducción Objetivos

El mantenimiento preventivo de los transformadores de potencia debe orientarse hacia el logro de los siguientes objetivos :

Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía

„Mantener

la operación eficiente del equipo por el mayor tiempo posible y sin interrupciones imprevistas.

+Diagnóstico -Pruebas Aceite

„Prevenir

las fallas prematuras del equipo.

Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

„Conservar

adecuadamente la inversión representada por el transformador y el sistema eléctrico asociado a sus operaciones.

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Actividades de seguimiento a transformadores de potencia Mantenimiento Introducción

Las actividades de mantenimiento se pueden clasificar en:

Objetivos Actividades de seguimiento

PARTE 1 - DIAGNÓSTICO

-La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas

1 2 3

Pruebas al aceite Pruebas eléctricas al transformador Pruebas al equipo asociado al transformador

Aceite Eléctricas

PARTE 2 - MANTENIMIENTO

+Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

3 4 5 6 7 8 9

Procesos al aceite Mantenimiento a la pintura del transformador Mantenimiento a los pasatapas Mantenimiento al conmutador Mantenimiento al equipo de refrigeración Mantenimiento a los accesorios y cableado Registro de las actividades de diagnóstico y mantenimiento

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PRUEBAS AL ACEITE Función del aislamiento líquido Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento

„Aislar

y refrigerar la parte activa del transformador

-La compra -Periodo de garantía

„Dispersar

el calor producido por el transformador

+Diagnóstico -Pruebas Aceite

„Aislar

las partes energizadas

Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

„Conservar

las partes metálicas internas del transformador libres de oxidación

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PRUEBAS AL ACEITE Objetivos de las pruebas Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento

El aceite dieléctrico se somete a pruebas fisicoquímicas y de cromatografía de gases, cuya finalidad es determinar las siguientes condiciones anormales:

-La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

„Humedad

dentro del transformador „Grado de contaminación del aceite „Degradación del papel „Puntos calientes „Descargas parciales o arcos internos „Efecto corona „Sobrecalentamiento del papel „Sobrecalentamiento del aceite

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PRUEBAS AL ACEITE Resumen de las pruebas Mantenimiento Introducción

Pruebas Físico-químicas

Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

FISICAS „Aspecto visual „Color „Gravedad específica „Punto de anilina „Punto de fluidez „Punto de inflamación „Tensión interfacial „Conteo de partículas Ver cartilla administración de vida útil en transformadores

QUIMICAS „Azufre corrosivo „Contenido de agua „No. de neutralización „Contenido de PCBs „Estabilidad a la Oxidación ELECTRICAS „Factor de potencia „Tensión de ruptura dieléctrica ESPECIALES „Contenido de 2FAL-similar al grado de polimerización del papel „DGA „Conteo de partículas Metálicas ( Fe,Al,Mg,Mn etc.)

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PRUEBAS AL ACEITE Cromatografía de Gases (DGA) Mantenimiento Introducción

Pruebas de cromatografía de gases

Objetivos Actividades de seguimiento -La compra

NOMBRE DEL GAS Hidrógeno

-Periodo de garantía

Oxígeno*

02

Nitrógeno*

N2

Metano

CH4

Monóxido de carbono

CO

Etano

C2H6

Extensión de vida

Dióxido de carbono*

CO2

Programación de mantenimiento

Etileno

C2H4

Acetileno

C2H2

+Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas

Disposición final

*NO ES GAS COMBUSTIBLE

SIMBOLO H2

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PRUEBAS AL ACEITE Cromatografía de Gases (DGA) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas

Gases producidos por diferentes fallas Falla en el aceite Arco eléctrico Descarga Parcial Sobrecalentamiento

Gases Acetileno ( C2H2 ) Hidrógeno, Metano ( CH4 ) Etileno ( C2H4 )

Falla en el papel Descarga Parcial Sobrecalentamiento

Hidrógeno, CO CO, CO2

Electrólisis de Agua

Hidrógeno

Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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PRUEBAS AL ACEITE Cromatografía de Gases (DGA) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento

Los gases combustibles se producen a causa de los esfuerzos eléctricos y mecánicos aplicados sobre los componentes internos del transformador.

-La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico

La presencia y cantidad de cada gas indican el tipo y condición responsables de su producción.

-Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura

La velocidad de producción de cada gas permite indicar la magnitud de la condición. Si la velocidad es alta, puede indicar una falla interna. Velocidades bajas generalmente indican una operación normal del equipo.

- Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Interpretar los resultados de acuerdo a IEC C57.104-1991

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Cromatografía de Gases (DGA) ANSI C57.106 Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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DGA. Generación de gas combustible vs. Temperatura Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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DGA. Gas Clave Diagrama de evaluación Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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DGA. Tipos de Fallas Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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Cromatografía de Gases (DGA) ANSI C57.106 Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

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PRUEBAS AL ACEITE Tensión de ruptura dieléctrica (ASTM D 877) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Definición: Es el valor de la diferencia de Potencial máxima aplicada entre dos electrodos sumergidos en aceite, separados una distancia determinada antes de que ocurra un arco entre ellos. Se debe realizar en sitio antes y después de hacer el llenado de aceite o de intervenir el transformador. Refleja la resistencia del aceite al paso de la corriente. >50kV para trafos nuevos de 115kv >60kv para trafos nuevos de 230 kv Propósito: Cuando se ha reducido de su valor normal, indica la presencia de partículas polares conductoras y especialmente la presencia de agua disuelta en el aceite.

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PRUEBAS AL ACEITE Número de neutralización (ASTM D 974) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Definición: Es el número de miligramos de hidróxido de Potasio (KOH), necesario para neutralizar el ácido contenido en un gramo de aceite. Cuando un aceite se oxida en agua, los productos de esta reacción son de naturaleza ácida, por lo tanto el número de neutralización es una medida de la cantidad de ácidos orgánicos formados en el aceite durante su tiempo de servicio. Propósito: En los aceites para transformadores es un requisito indispensable que sean neutros, ya que la presencia de ácidos en el mismo supone mayor polaridad y la posibilidad de que sea corrosivo. 40 dynas /cm. (aceite nuevo) EN SERVICIO

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PRUEBAS AL ACEITE Color (ASTM D 1500, ASTM D 1524) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento

Definición: El valor del color se obtiene mediante la comparación de la luz transmitida a través de una muestra de aceite y la transmitida a través de un vidrio de color estandarizado en una escala de colores que va desde 0,5 a 8.

-La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento

Propósito: La coloración en un aceite nuevo es la indicación de su grado de refinación, indicando el hidrocarburo predominante. Así por ejemplo las fracciones parafínica ó Isoparafínicas son blancas transparentes, color Agua. Las nafténicas varían de color amarillo claro a amarillo verdoso. Cuando la norma fija el valor 0,5 para determinar aceites nuevos para transformador está buscando que predominen las bases nafténicas. No se ha establecido relación entre el color y las propiedades fisicoquímicas del aceite, PERO AYUDA A ESTABLECER SOSPECHA CUANDO EL CAMBIO ES ACELERADO

Disposición final

No hay relación entre el color y las propiedades físicas del aceite.

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PRUEBAS AL ACEITE Examen visual (ASTM D 1524) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Definición: Esta prueba clasifica los aceites según su aspecto visual. Ofrece una rápida valoración de la calidad del aceite. Los aceites aislantes tienden a oscurecerse debido a la oxidación y/o presencia de contaminación. Para aceites nuevos debe ser: Claro y Brillante

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PRUEBAS AL ACEITE Gravedad específica (ASTM D 1298) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento

Definición: Relación entre pesos y volúmenes iguales de aceite y agua como patrón de comparación, para 15OC/15OC y factores de corrección por presión atmosférica.

-La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas

Propósito: La gravedad específica es aplicable en la determinación de la conveniencia para el uso en situaciones específicas. En climas fríos, la gravedad específica se puede utilizar para determinarse si el hielo que resulta del agua que congela en el aceite flotará en el aceite.

+Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Para aceites nuevos debe ser: Alrededor de 0.91

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PRUEBAS AL ACEITE Factor de potencia (ASTM D 924) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Definición: El factor de la potencia es una medida de las pérdidas dieléctricas en un líquido aislador debido a la disipación de calor cuando el líquido se coloca en un campo eléctrico de CA. Estas pérdidas se deben a compuestos polares del aceite que causan aumentos de temperatura. Propósito: El factor de potencia se realiza generalmente conjuntamente con otras pruebas de la calidad del aceite para determinar el estado del líquido del aislante. aprox. 0.05 % en aceites nuevos EN SERVICIO

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PRUEBAS AL ACEITE Contenido de Humedad (Karl Fischer) Mantenimiento Introducción Objetivos Actividades de seguimiento -La compra -Periodo de garantía +Diagnóstico -Pruebas Aceite Eléctricas +Mantenimiento - Pintura - Pasatapas Extensión de vida Programación de mantenimiento Disposición final

Definición: Prueba realizada para medir el contenido de humedad en aceite. Propósito: El contenido de agua en el aceite de transformador proporciona una indicación sobre el contenido de agua en el material de papel. Un nivel demasiado alto de agua en el aceite denota que el papel también tiene gran cantidad de agua; ello afectara al envejecimiento del papel, es decir, provocará la descomposición de sus fibras, lo cual ocasiona daños irreversibles que pueden conducir a una descarga eléctrica en el transformador. Debe ser