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NUEVA METODOLOGÍA PARA CONTROL DE PROCESOS DE
SECADO EN FÁBRICA DE TRANSFORMADORES DE
POTENCIA
Jimmy. A. Vasquez Maca Department of Electrical Tests
Transformadores de Colombia, TRACOL Cali, Colombia E-mail: [email protected]
A. Céspedes, D. F. García
School of Electrical and Electronic Engineering Universidad del Valle Cali, Colombia
E-mail: [email protected], [email protected]
TABLA DE CONTENIDO
1. INTRODUCCIÓN
2. CARACTERISTICAS DE LOS AISLAMIENTOS DEL TRANSFORMADOR
2.1Humedad en los aislamientos del transformador
2.2Métodos de medición de humedad del aislamiento del transformador
2.3Métodos de secado de transformadores
3.DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN TRANSFORMADORES CON LA TÉCNICA FDS
3.1Modelo del transformador en FDS
3.2 Modelos a escala del transformador
3.3Secado de modelos a escala
3.4Modelos planos y cilíndricos del transformador
4.SECADO DE TRANSFORMADOR EN HORNO DE CONVECCIÓN
4.1Comparación transformador y modelo en horno de convección
4.2Determinación de humedad final en horno de convección
5. HUMEDAD NORMATIVA DE TRANSFORMADORES
6. METODOLOGÍA PARA SECADO EN HORNO DE CONVECCIÓN
7.CONCLUSIONES
1. INTRODUCCIÓN
La vida del transformador está asociada a la vida útil del aislamiento
(condición mecánica del papel)
2. CARACTERÍSTICAS DEL AISLAMIENTO DEL TRANSFORMADOR
PAPEL
Sólido Soporte mecánico Mayor Permitividad dieléctrica Viabilidad de recuperación nula Reemplazo costoso hidrófiloA
CEIT
E
Líquido refrigerante Menor Permitividad dieléctrica Recuperación Viable Fácil reemplazo hidrófobo2.2 Métodos de medición de humedad del aislamiento del
transformador
✓
Punto de roció
✓
Medición de factor de potencia
✓
Método de Karl Fischer (KF) en el aceite y curvas de equilibrio
✓
Resistencia de aislamiento
✓
Método de voltaje de recuperación (RVM)
✓
Espectroscopia en el dominio de la frecuencia (FDS)
✓
Corriente de Polarización y despolarización (PDC)
2.3 Métodos de secado de transformadores
EN FÁBRICA
▪
Horno de convección (aire)
▪
Vacío
▪
Vapour phase (vacío mas vapor de keroseno)
EN CAMPO
▪
Circulación de aceite caliente (hot-oil)
▪
Circulación de aire caliente
▪
Vacío fuerte con aplicación de calor
▪
Vacío con spray de aceite caliente (hot-oil spray)
3. DETERMINACIÓN DE HUMEDAD EN TRANSFORMADORES
CON LA TÉCNICA FDS
Se mide capacitancia / factor de potencia en una rango de frecuencia
entre 1MHZ-0,1 mHZ
3.1 Modelado del transformador en FDS
PAPEL - ACEITE
PAPEL - AIRE
3.2
M
odelo
s
a esc
al
a
del
tr
ans
formador
DISEÑO MODELO MEDICIÓN CURVA FDS3.
2
Mod
elos
a esc
al
a
del
tr
ans
formador
MODELO X-Y3.3 Secado de modelos a escala
MODELO SECADO EN HORNO DE CONVECCIÓN SECADO EN HORNO DE VACIÓ3.4 Modelos planos y cilíndricos del transformador
DE TRANSFORMADOR A BOBINA MO DEL O P LAN O Y C ILI N DR IC O4. SECADO DE TRANSFORMADOR EN HORNO DE
CONVECCIÓN
TRAFO A BOBINA
4.1 Comparación transformador y modelo en horno de convección
4.2 Determinación de humedad final en horno de convección
DETERMINACION DE HUMEDAD FINAL
MASA DE LA MUESTRA (mg) PERDIDA DE
MASA (mg) PERDIDAD DE MASA (mg) HUMEDAD FINAL (%) TRANSFORMADOR MUESTRA INICIAL AMBIENTE SECADO EN HORNO DE CONVECCIÓN SECADO EN CAMARA DE VACÍO CONVECCION -VACÍO AMBIENTE -CONVECCIÓN EN HORNO DE CONVECCIÓN 1,6 MVA 23349,9 21651,8 21444,1 207,7 1698,1 0,97 24034,6 22414,2 22194,8 219,4 1620,4 0,99 4 MVA 56125,8 52214,6 51621,6 593 3911,2 1,15 2 MVA 57305,5 53285,7 52717,4 568,3 4019,8 1,08 1,5 MVA 53287,5 49439,3 48845,2 594,1 3848,2 1,21 10 MVA 56125,8 52214,6 51621,6 593 3911,2 1,14 HUMEDAD CURVA D E COM P ARA CIÓN
5. HUMEDAD NORMATIVA DE TRANSFORMADORES
Porcentajes permisibles de humedad
Interpretación del
contenido de
humedad en el
aislamiento solido
dado en % en peso
de agua Por peso
seco
ME
TOD
OL
OGIA
DE
SE
CADO FDS
7. CONCLUSIONES
✓ Se desarrolla metodología de secado en horno de convección en base a la técnica FDS para transformadores de potencia (1-10 MVA)
✓ Se desarrolla software de aplicación en Excel para determinar el fin del proceso de secado en un horno de convección a partir de curvas de referencia de modelos a escala almacenadas en forma de base de datos.
✓ Los transformadores puede ser representados con un modelo a escala que emula perfectamente su comportamiento dieléctrico al usar capacitores planos o cilíndricos.
✓ Los transformadores objeto de estudios muestran una humedad final en la celulosa alrededor del 1% .
✓ Determinar el punto óptimo de secado permite no exceder el transformador en el secado o en su defecto que quede húmedo, garantizándose la buena condición del aislamiento y vida útil del transformador.
✓ Al determinar el secado óptimo se reduce el consumo del recurso energético sin necesidad, lográndose un beneficio económico ambiental.
✓ Los modelos a escala pueden ser útiles para sacar curvas de referencia dieléctricas de transformadores de mayores potencias a 10 MVA, analizar su grado de polimerización y comportamiento característico.
8. REFERENCIAS
[1] M. Koch, S. Raetzke and M. Krueger, "Moisture diagnostics of power transformers by a fast and reliable dielectric response method," 2010 IEEE International Symposium on Electrical Insulation, San Diego, CA, 2010, pp. 1-5.
[2] S. Singh, A. Kumar, S. K. Singh and R. K. Jarial, “Dielectric response analysis and diagnosis of oil-filled power transformers calculation of paper moisture in power transformer”. 2015 International Conference on Energy, Power and Environment: Towards Sustainable Growth (ICEPE), Shillong, 2015, pp. 1-4.
[3] A. Pradhan, B. Chatterjee, and S. Chakravorti, “Estimation of paper moisture content based on dielectric dissipation factor of oil-paper insulation under non-sinusoidal excitations,” IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., vol. 22, no. 2, pp. 822–830, 2015.
[4] M. Bagheri, M. S. Naderi, S. Member, T. Blackburn, B. T. Phung, and S. Member, “Dean-Stark vs FDS and KFT Methods in Moisture Content Recognition of Transformers,” no. December, pp. 2–5, 2012.
[5] Megger. “Transformer life management bulletin: Moisture in power transformers”. TLM Bulletins. Megger Limited, Dover, CT17 9EN, UK, pp. 1–9
