Sistemas de Monitoreo de Transformadores

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Sistemas de

Monitoreo de

Transformadores

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Agenda

Introducción

Tecnologia y soluciones

Monitoreo en línea Sensores

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Escenario actual del parque instalado

 El parque instalado de transformadores está envejecido, con edades medias de:

 EE.UU. 39 años

 Alemania 35 años

 Brasil 28 años

El riesgo de fallas aumenta y depende del histórico de operación del equipamiento, no solamente de la edad  Fallas y paradas de emergencia generan costos

superiores al valor del equipamiento

 Sistemas de monitoreo auxilian en el planeamiento de las paradas y reparos

 Indican también la condición de operación de los equipamientos para evitar fallas catastróficas

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Faixa Etária Base Instalada - Brasil 5,50% 9,50% 5,70% 6,30% 9,20% 20,80% 16,20% 11,90% 10% 5% 0,00% 5,00% 10,00% 15,00% 20,00% 25,00% 0...5 anos 6...10 anos 11...15 anos 16...20 anos 21...25 anos 26...30 anos 31...35 anos 36...40 anos 41...45 anos >46 anos

Escenario actual del parque instalado en Brasil

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Por que monitorear su transformador?

Transformador: el equipo mas crítico de la subestación

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Incendio ocurrido el 4 de Julio del 2004

 En un evento registrado el 4 de Julio del 2004, a las 19:00hs en el estado de Arizona, EEUU.

 Cinco autotransformadores de 500 MVA, 525/230 Kv fueron afectados.

 Tenían 30 años en operación.

 Daños de pérdida de equipamientos.  Red indisponible.

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Agenda

Introducción

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Temp ambiente Bushings

OLTC Temp. Topo Aceite

Temp Inferior Aceite

Gas en aceite Humedad

Nivel Aceite

Flujo de aceite o agua

Control Refrigeración

Sala Comando Subestación

Intranet Cliente Corriente de carga

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Soluciones en Monitoreo en línea Características

Soluciones direccionadas

Consideración a las características de cada equipo para encontrar la

mejor solución (Distribuida o Centralizada)

Ni todos los transformadores afectan la confiabilidad de la rede da la

misma manera

Suministro de diferentes tecnologías de sensores

Integración a los diferentes tipos de fabricación y comunicación de los

sensores

Suministro de diferentes tipos de integración

 Plataformas existentes

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Principais Sensores

- Gases en aceite:

Sensor de gases disueltos e humidad en aceite; Cromotógrafo on-line para tres gases;

Cromatógrafo on-line para ocho gases; Sensor de humidad no óleo.

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- Condición de los bushings

Desvío de capacitancia y tan delta;

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- Temperaturas

Aceite superior y inferior, ambiente Medición directa por fibra óptica

- Corrientes

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Sistemas de Monitoreo pueden ser instalados en transformadores de cualquier fabricante – nuevos o en uso.

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Drivers y filtros de comunicación

Comunicación de sensores: serial, analógico y digital

Aumento de la confiabilidad con filtro de datos Standard de comunicación específica de cada sensor es incorporada

Acquisición de datos

Dado1 Dado2 Dado3

xx xx xx xx xx xx xx xx xx

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TMDS y Smart Monitor

Estrategia de Diagnóstico Central o Distribuída

TMDS

Acceso remoto - Centralizado

Smart Monitor

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Agenda

Introducción

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Transformadores Siemens para todos los niveles desde generación hasta distribución de energía

Transformador para geração Transformador de interconexão do sistema Reator shunt Transformador de distribuição à óleo GEAFOL Transformador em resina HVDC Transformador de sistema Transformadores para aplicações industriais especiais Regulador de tensão Transformador defasador retificador forno Smart Monitor Monitoramento Local TLMC Serviço de Monitoramento via GPRS TMDS Sistema de Monitoramento Remoto Especialista TLM Transformer Lifecycle Management Reparos e retrofit na fábrica e em campo Determinação estado operativo Montagem e comissionamento Tratamento de óleo Ensaios de alta e baixa tensão em campo Treinamentos Peças reserva Pós Vendas

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Monitoreo en línea

Smart Monitor: monitoreo distribuido TMDS: monitoreo centralizado

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Smart Monitor

Monitor “stand-alone”, instalación y acceso a los datos hecho

localmente;

Arquitectura distribuida, donde cada monitor es responsable por los

diagnósticos de un transformador; Puede ter acceso por la interface Web, en adición al acceso local; LEDs en el tablero para indicación externa de status.

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Smart Monitor

Visión con la puerta frontal abierta Visión frontal del Smart Monitor con señaleros indicativos

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Diagnósticos

Recomendaciones Procesamiento Acceso Local

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Topología e Accesibilidad

Pantalla del Operador

Acceso Local

Acceso Remoto (vía LAN o Internet)

Página Web

• Subestación, usina, etc. • Localidad Central

• Intranet • Internet

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Software de Smart Monitor

Software con interface amigable;

Procesa los datos

adquiridos y almacenados, generando diagnósticos on-line con cualidad y

confiabilidad;

Supera un simple

monitoreo con alarmes basados en limites fijos y posee acciones

recomendadas para un mejor estado operativo del transformador.

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Modelos de Ingeniería

• Gases combinados disueltos en aceite: Evaluación de valores limites de generación de gases en aceite;

• Cromatografía on-line para tres gases: Evaluación de valores limites de generación de gases en aceite (metano, etileno y acetileno). Análisis y indicación de fallas incipientes a través del método Triangulo de Duval;

• Cromatografía on-line para ocho gases: Evaluación de valores limites de generación de gases en aceite (metano, etileno, acetileno, etano, dióxido de carbono, hidrógeno, oxigeno y monóxido de carbono). Análisis y indicación de fallas incipientes a través del método Triangulo de Duval;

•Desvío relativo de la capacitancia de los bushings: Evaluación de la integridad del aislamiento de los bushings;

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• Humedad en el aislamiento: Evaluación de la humedad del aceite aislante y cálculo estimado de la humedad en el papel;

• Térmico: Cálculo del hot spot del transformador por los métodos normalizados IEEE/ANSI, IEC y método propietario Siemens;

• Pérdida de vida y envejecimiento relativos: Cálculo de pérdida de vida relativa del transformador y tasa de envejecimiento relativo por los métodos IEEE/ANSI, IEC;

• Volumen de aceite en el conservador: Permite indicación de defecto incipiente antes de atingir el nivel mínimo admisible, comparando el volumen estimado de aceite aislante en el conservador basado en la distribución de temperaturas del transformador con el volumen calculado basado en la indicación del sensor de nivel;

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Modelos de Ingeniería

• Sistema de refrigeración: Verifica el funcionamiento adecuado del sistema de refrigeración a través del monitoreo de la corriente de carga de los ventiladores y del flujo de aceite/agua (dependiendo del sistema de refrigeración);

• Controle de refrigeración: Solamente con la indicación de la temperatura deseada para operación del transformador, este modelo efectúa el control del sistema de refrigeración a través del cálculo del hot spot futuro en función del cargamento actual. Esta operación también considera el número de horas de uso de ventiladores y bombas, equilibrando el desgaste de cada grupo

(rotación). Adicionalmente, efectúa el ejercicio periódico de los grupos de refrigeración;

• Conmutador bajo carga: Indicación de posición del OLTC, número total de

operaciones y evaluación indirecta del esfuerzo de torsión por comparación con valores aprendidos.

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Monitoreo en línea

Smart Monitor: monitoreo distribuido TMDS: monitoreo centralizado

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Arquitetura Subestación

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TMDS

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Panel Local

Unidad de adquisición

Remota ET200s _{Fuente Universal}

24 Vcc Monitoreo de bushing Transductores de corriente Termostato e higrostato OLM - conversor eléctrico / óptico Protección contra surtos Transductores de posición OLTC Transductor de Flujo Aire / Aceite

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Manipulación eficiente del banco de dados: captura de 3 valores al envés de 24.

T e m p er at ur a

Apenas datos significantes son capturados Tiempo

V₁ V₃ V₂

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+F1, +F2

-F1, -F2 -F1, -F2 +F1, +F2

Análisis Estadístico

El análisis estadí stico se crea durante un período determinado de aprendizaje.

Média, Desvío Padrón de la población con un 95% de intervalo de confianza.

Alteraciones bruscas en los valores de la media y del desvío patrón, son

monitoreados con el objetivos de detectar cambios de comportamiento.

El Sistema es capaz de aprender, basándose en los datos históricos, evitando alarmas falsas y

pudiendo detectar cambios

estadísticos significativos, antes de que los limites críticos sean alcanzados.

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A T

Estos parámetros pueden ser establecidos utilizando:

1. Normas reconocidas por la industria, tales como las

normativas indicados por la IEEE/ANSI.

2. Cálculos basados en la evaluación off-line o de una historia de

la unidad, como puede ser por ejemplo DGAs realizados anteriormente.

3. Niveles definidos por el usuario.

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TMDS Alerta <Transformador xyz> <Subestação S>

SIEMENS TRANSFORMER MONITORING AND DIAGNOSTICS SYSTEM O sistema de monitoramento de transformadores Siemens (TMDS) detectou um evento que necessita de ação imediata. O evento foi detectado no

transformador <Transformador XYZ>, em 23/6/2008 09:15h. Descrição: Gás combustível no óleo acima do limite.

Diagnóstico: Acetileno (C2H2) foi detectado = 5 ppm.

jdoe@cliente.com.br Alertas por e-mail

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Diagnósticos

Triângulo de Duval

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Modelo comparativo - Gases outra unidade com indicação de gás? Banco monofásico? Unidades 3F semelhantes monitoradas? outra unidade com indicação de gás? sim sim sim sim não não não não Gás 1 Fim

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Un Caso Verídico: Angra 2

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Un Caso Verídico: Angra 2

 Banco de 4 transformadores

monofásicos de 490 MVA – 525/18 Kv.  TMDS instalado y en operación.

 Tendencia de generación anormal de gases detectado por el sistema.

 El sensor de gases no emite una

alarma, pues el límite para la alarma no había sido alcanzado.

 La carga fue reducida al 80%, permitiendo así una parada

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Después del incremento de potencia, empezó una taja anormal de generación de gases.

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Um Caso Verídico: Angra 2

 Inspección interna realizada.

 Problema identificado y corregido.

 Sin daños y pérdida de equipamiento. Sin daños ambientales y materiales.  La Usina regresa a la operación normal en 7 días.

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Agenda

Introducción

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Sensores

GAS-Guard: gás cromatografia em línea Simotemp: relé de protección térmica

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GAS-Guard

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GAS-Guard 8

Gás Pre cisão(1) Repetibilidade(2) Faixa(3)

Hidrogênio H2 +/-5% ou +/-2 ppm <2% 2 - 3.000 ppm

Oxigênio O2 +/-5% ou +3 0/-0 ppm <1% 30 - 5.000 ppm

Metano CH₄ +/-5% ou +/-10 ppm <1% 10 - 5.000 ppm

Monóxido de carbono CO +/-5% ou +/-3 ppm <1% 3 - 10.000 ppm

Dióxido de carb ono CO2 +/-5% ou +/-5 ppm <1% 5 - 30.000 ppm

Etileno C2H4 +/-5% ou +/-3 ppm <1% 3 - 5.000 ppm

Etano C2H6 +/-5% ou +/-5 ppm <1% 5 - 5.000 ppm

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GAS-Guard 3

Gás Precisão(1) Repetibilidade(2) Faixa(3)

Metano CH4 +/-5% ou +/-10 ppm <2% 10 - 5.000 ppm

Etileno C2H4 +/-5% ou +/-3 ppm <1% 3 - 5.000 ppm

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Sensores

GAS-Guard: gás cromatografia em línea Simotemp: relé de protección térmica

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Monitoreo y control del sistema de enfriamiento

Monitorea el “hot-spot” de los bobinados y realiza el control

de enfriamiento del transformador, basado en normas internacionales y en el modelo propietario de

Siemens, que garantiza mas precisión y confiabilidad al relé.

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Uso inteligente de los recursos

Posee entradas digitales de status de los ventiladores para una mejor

precisión del cálculo de “hot-spot”.

Presenta medidas de contención para control del enfriamiento en casos

donde es detectada falla en los

sensores de temperatura, entrada de corriente o ambos.

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Software eficaz

Memoria de masa con capacidad de

aproximadamente 450 días.

Acceso y análisis gráfica de los datos de forma

simplificada, a través del software.

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¡Gracias por su atención!

David Scaquetti

Monitoreo de Transformadores Av. Eng. João F. G. Molina, 1745 Jundiaí, SP - Brasil

Tel: + 55 11 4585-2290 Cel: +55 11 7460-5838 E-mail: