AUDITORIA DE PROCESOS
ELECTROMECANICOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA:
ENSAYOS MECANICOS Y ELECTRICOS –
NORMAS DE FABRICACION
2009 - I
1. EL TRANSFORMADOR
Se denomina transformador a una máquina
eléctrica que permite aumentar o disminuir la
tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna,
manteniendo constante la frecuencia.
La potencia que ingresa al equipo no varia en el
caso de un transformador ideal (sin perdidas) pero
las máquinas reales presentan un pequeño
porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño,
tamaño, etc.
Su funcionamiento se basa en el fenómeno de la
inducción electromagnética y están constituidos, en
su forma más simple, por dos bobinas devanadas
sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro
silicio.
Las bobinas o devanados se denominan primarios
y secundarios según correspondan a la entrada o
salida del sistema en cuestión, respectivamente.
También existen transformadores con más
devanados; en este caso, puede existir un
devanado "terciario", de menor tensión que el
secundario.
1.2 TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Son los que se utilizan para subestaciones y transformación de
energía en media y alta tensión. Se aplican en subestaciones,
centrales de generación y usuarios de grandes potencia.
Se construyen en potencias, voltajes y frecuencias estandarizadas
según la región o país en donde va trabajar.
A continuación detallo los dos principales tipos de transformadores
de potencia:
1.2.1 TRANSFORMADORES TIPO SECO
Se utiliza en interiores, donde los espacios reducidos
y los requerimientos de seguridad en caso de
incendios imposibilitan la utilización de
transformadores refrigerados en aceite. Su principal
característica es que son refrigerados en aire con
aislamiento clase F utilizándose resinas epoxi como
medio de protección de los arrollamientos siendo
innecesario cualquier mantenimiento posterior a la
instalación.
A continuación describimos algunas especificaciones
técnicas de las principales partes que conforman el
transformador tipo seco:
1.2.1.1 Circuito magnético
Puede ser de chapa de acero al silicio de grano
orientado, aislada por óxidos minerales y protegida
contra la corrosión mediante una capa de esmalte.
1.2.1.1 Circuito magnético
Puede ser de chapa de acero al silicio de grano orientado, aislada por
óxidos minerales y protegida contra la corrosión mediante una capa
de esmalte.
1.2.1.2 Arrollamientos de BT
Las espiras están separadas por una película aislante de clase F y
se dispondrá radialmente en el centro de las bobinas de canales de
ventilación para permitir una fácil disipación del calor.
La construcción es de banda (platina) o folio (plancha) de aluminio
para conseguir buena resistencia mecánica a los esfuerzos de corto
circuito, se impregnará con una resina de clase F bajo vacío, con el
objetivo de garantizar una buena resistencia a las agentes
ambientales y conseguir una masa homogénea.
1.2.1.3 Arrollamientos de MT
Es Independiente de los arrollamientos de BT y se realiza en banda
o folio de aluminio con aislantes de clase F sin excepción,
garantizando un diseño resistente geométricamente y un gradiente
de tensión reducido entre espiras y entre galletas, de modo que el
material aislante resulta escasamente solicitado dieléctricamente
ósea con menores esfuerzos dieléctricos y no se produce su
envejecimiento prematuro.
1.2.1.4 ACCESORIOS
Cada transformador Tipo Seco debería incluir los siguientes
accesorios básicos:
4 ruedas planas bi-orientables.
Cáncamos de elevación.
Agujeros de arrastre en el chasis.
Agujeros de arrastre.
2 tomas de puesta a tierra.
1 placa de características
1 señal de advertencia " peligro eléctrico”.
1 manual de recomendaciones para la instalación, puesta en
servicio y
mantenimiento
Protocolo de ensayos individuales.
1.2.2 TRANSFORMADORES EN ACEITE
Se caracterizan principalmente por que el núcleo ferromagnético se
encuentra totalmente sumergido en aceite, consta de un tanque
con tapa, intercambiadores de calor, bombas y cubículo para el
aceite
1.2.2.1 Núcleo
el circuito magnético es del tipo ensamblado compuesto por columnas y
yugos constituidos de laminas de acero arsilicio de grano orientado laminado
en frió y de alta permeabilidad magnética recubierto de aislamiento
morganico en ambas caras que son cortadas asegurando la ausencia de
nubosidades que permiten obtener bajos valores de corriente de excitación y
perdidas en vació.
1.2.2.2 Arrollamientos
Los devanados están formados por bobinas concéntricas de cobre
electrolítico de alta conductividad y el aislamiento es papel impregnado en
aceite (clase A). su diseño permite que el transformador pueda suministrar la
potencia nominal en cualquier posición del conmutador de derivaciones. Las
bobinas son compactas, ensambladas y aseguradas.
Las conexiones al conmutador de derivación y a los aisladores pasa tapas
de alta y baja tensión son realizadas de manera que aseguren una correcta
conexión eléctrica y mecánica a prueba de vibraciones durante el transporte
y la operación del transformador.
1.2.2.3 Tanque
El tanque es del tipo corrugado con tapa
empernada en el cual las paredes están
conformadas por aletas onduladas soldadas a la
estructura y constituyen el sistema de
refrigeración del transformador.
Con esta construcción en plancha de acero
estructural se obtiene una robustez de gran
resistencia a los esfuerzos mecánicos y se
permite el despacho de los transformadores
llenos de aceite listos para entrar en servicio. La
protección contra la intemperie incluye la
eliminación de todo oxido mediante granallado
previo a la aplicación de puntura base
anticorrosivo (2 capas) y de puntura de acabado
(2 capas).
1.2.2.4 Aceite
Es mineral constituyendo el elemento
aislante y refrigerante del transformador.
Sus características destacables son las
siguientes:
- Baja viscosidad para obtener una buena
transferencia de calor
- Alta rigidez dieléctrica
- Ausencia de ácidos inorgánicos y azufre
corrosivo, para prevenir un deterioro en los
aislamientos y los conductores.
- Resistencia a la oxidación y a la
formación de lodos
- Resistencia a emulsiones con agua
- Bajo punto de congelación.
Antes de ser introducido al tanque el aceite
se somete a proceso de filtrado y secado.
El llenado se hace bajo vació para
asegurar la eliminación de la humedad.
1.2.2.5 Sistema de conservación del aceite
Consiste en un tanque de expansión de sección circular conectado mediante
tubos al tanque del transformador. El tanque conservador cuenta con indicador
de nivel y puede equiparse con Relé Bounholz y respiradero deshidratante
lleno de costales de silicagel.
1.2.2.6 Aisladores pasatapas
Son de porcelana marrón, de material denso y homogéneo libre de
porosidades, burbujas e imperfecciones que puedan afectar sus características
eléctricas o mecánicas.
Las características eléctricas de los aisladores pasatapas cumplen con las
normas respectivas.
Los aisladores se encuentran montados sobre la tapa y pueden ser
reemplazados sin necesidad de desencubar el transformador
1.2.2.7 Accesorios normales
- Conmutador de tomas en vació con mando exterior sobre la tapa.
- Indicador de nivel de aceite.
- Placa de características.
- Válvula de Filtrado.
- Perno de puesta a tierra del tanque.
- Ganchos de suspensión.
- Pozo termometrico.
CALIDAD, NORMAS Y ENSAYOS DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA
2.1 GESTION DE CALIDAD
Definimos como gestión de calidad al conjunto de características que
cumplen con los requerimientos para satisfacer al cliente
2.2 NORMAS
La norma estipula los requisitos para
establecer un sistema de aseguramiento de
calidad o para dar confianza de que un
producto satisface los requisitos para la
calidad.
Las normas mas conocidas para los
transformadores de potencia son:
IEC (internacional electrotechnical
comisión)
ANSI (American Nacional Standarda
Institute)
IEE (The Institution of Electrical Engineers)
NEMA (National Electrical Manufacturers
Association)
Todas estas normas tienen diferente nivel
de exigencia y las empresas fabricantes y
comercializadoras de transformadores de
potencia se caracterizan por las normas que
rigen su proceso de fabricación y control de
la calidad.
2.3 PROTOCOLO DE PRUEBAS A LOS TRANASFORMADORES
Es la comprobación para la aceptación de las exigencias mínimas del
comprador
La empresa seleccionara las pruebas de acuerdo al tipo de instalaciones
que decepciona, pudiendo ampliar el numero de ellas según la considere
necesarias.
Ensayos de Rutina
a)Verificación dimensional
b)Medición de la resistencia de los arrollamientos.
c)Medición de la relación de transformación y grupo de conexión.
d)Ensayo de vacío para la determinación de perdidas de vacío y corriente
de excitación.
e)Ensayo para la determinación de perdidas y tensión de cortocircuito.
f)Ensayo dieléctrico de tensión aplicada.
g)Ensayo dieléctrico de tensión inducida.h)Ensayo de descargas parciales.
Ensayos de Tipo
a)Estos ensayos podrán solicitarse en opción pero tendrán que
acordarse previamente con el proveedor :
b)Ensayo de calentamiento por el método de simulación de puesta en
carga definido en la norma IEC 726.
c)Ensayo con tensión de impulso.
d)Ensayo de resistencia al cortocircuito franco. El proveedor deberá
presentar antecedentes de ensayo.
e)Medición del nivel de ruido según IEC 551.
2.3.1 Pruebas mecánicas
2.3.1.1 Impregnaciones de aceite.
Para el control de calidad durante la impregnación de aceite primero se
tiene qu verificar que el aceite sea el adecuado según la orden de
producción. Adicionalmente a esto se debe de verificar las propiedades
físicas químicas del aceite así como su contenido de gases, para esto
antes de ingresar el aceite al transformador se toma una muestra y se
analiza en el laboratorio determinándose si los valores están dentro de
lo que piden las normas IEEE C57.106 y IEC 60599 respectivamente.
INFORME DE ENSAYO CROMATOGRAFICO N° 05/0340
___________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
CLIENTE: PLUSPETROL
O.P.:750022
SUBESTACIÓN:
N° DE SERIE: L 750022-01
FABRICANTE:
PEABB TENSIÓN: 33 / 4.16 KV POTENCIA: 12 MVA
CONMUTADOR BAJO CARGA?: EN VACÍO
TANQUE SEPARADO?: NO
AÑO DE FABRICACION: 2005
CANTIDAD DE ACEITE: 3 600 Kg.
_____________________________________________________________________________________
FECHA DE EXTRACCIÓN: 22-08-2005 EN OPERACIÓN? :
NO
SERVICIO REALIZADO: Análisis de los gases disueltos en el aceite aislante.
GASES ANALIZADOS
VAL. LIMITES
RESULTADOS
ppmv
ppmv
HIDRÓGENO
100 (máximo)
OXÍGENO
NITRÓGENO
METANO
( H2 ):
( O2 ):
ND
879
( N2 ):
( CH4 ):
2350
ND
50
(máximo)
MONÓXIDO DE CARBONO
200 (máximo)
DIÓXIDO DE CARBONO
ETILENO
( CO ):
ETANO
ACETILENO
( CO2 ):
( C2H4 ):
ND
ND
5000 (máx.)
ND
50
( C2H6 ):
ND
50
( C2H2 ):
ND
5
(máximo)
(máximo)
(máximo)
TOTAL DE GASES COMBUSTIBLES:
TOTAL GENERAL DE GASES:
ND
3229
2.3.1.2 Prueba de vació.
La prueba de vació se realiza con la finalidad de
comprobar la resistencia mecánica de la
estructura metálica y de medir la deformación en
los principales puntos de flexión. Se aplica a la
estructura metálica después del proceso de
encubado y con todos sus accesorios montados,
el transformador deberá estar completo y sin
aceite. Esta prueba se realiza mediante la
aplicación de una presión de vació mínimo de
0.5mm de Hg. Dos horas después de la
desconexión de la bomba de vació en el
transformador la presión no debe de haber
subido en mas de 1.5mm de Hg.
Para realizar las mediciones se contara con
micrómetros radiales los cuales serán ubicados
en las zonas más críticas del tanque. Luego de
las dos horas de sometido al vació y luego de
quitar la presión, las deformaciones deberán de
volver a su estado inicial, quiere decir que el
material debe de haber sido sometido una
deformación ubicada en la zona elástica.
Procedimiento:
• la prueba se realizara durante el proceso de fabricación después de concluir
el proceso de vació del transformador.
•Realizar inspección visual en el transformador para verificar que el
transformador se encuentre completamente armado.
•Se comenzara el proceso de vació lentamente observando que no se
produzcan deformaciones (pandeos) de las paredes de la estructura, hasta
alcanzar una presión en el vacuometro de 0.5mm HG.
•Desconexión de la bomba de vació.
•Se marcaran los puntos de máxima flexión como puntos centrales de las
paredes del tanque, puntos sin refuerzos y en el centro de la tapa.
•Colocación de los micrómetros radiales en los puntos de máxima flexión
•Medición de la deformación del transformador, esta medición se hará de
manera negativa, ya que los micrómetros se colocan cuando se obtiene la
presión de vació deseada después de desconectarla la bomba.
•Después de 2 horas, verificar la presión y constatar que no haya variado en
más de 1.5mm Hg.
•La medición de la deformación debe ser menor a 3mm y nunca deberá la
estructura metálica haberse deformado permanentemente, siempre deberá de
recuperar su forma original.
2.3.1.3 Prueba de punto de roció.
En esta prueba se hará la medida de la humedad del transformador de potencia
relleno de nitrógeno (N2) para ello el transformador se llenara de N2 UHP de alta
pureza hasta conseguir una presión de 0.2Atms, después se dejara reposar por
espacio de 24 horas luego de las cuales se procederá a realizar la extracción de
las muestras para medir la humedad del transformador.
Procedimiento:
Realizar inspección visual en el transformador para verificar que el transformador
se encuentre completamente armado.
Verificar que el transformador se encuentre sin aceite.
Inyectar N2 (UHP) hasta llegar a una presión de 0.2 atmósferas.
Extracción de primera muestra para medición del punto de roció.
Dejar en reposo por 24 horas.
Extracción de segunda muestra para medición del punto de roció
2.3.1.4 Prueba de hermetismo.
En esta prueba lo que se quiere es comprobar la completa hermeticidad y
resistencia a presión de los transformadores de potencia. Se verifica que no
existan fugas entre los componentes montados del transformador como
aisladores, conmutadores, válvulas, bridas, etc. Para realizar esta prueba a el
transformador se le inyecta N2 UHP hasta una presión máxima de 3 PSI
después se dejara reposar por 12 horas y se controlara la presión y se
verificara la existencia de fugas.
Procedimiento:
Aplicar la presión progresivamente observando eventuales deformaciones del
conjunto.
Cerrar inmediatamente la alimentación de nitrógeno al percibir el inicio de
estas deformaciones.
Con la presión nominal, hacer los ajustes necesarios para eliminar las
posibles fugas de aceite.
Observar la aparición de eventuales manchas de aceite (brillo sobre la
superficie)
Después de subsanadas las fugas existentes, el tiempo del proceso de
hermetismo será de 12 horas.
2.3.2.1 Prueba de Vació.
La prueba de vació proporciona a trabes de las medidas de tensión,
intensidad y potencia en el bobinado primario, los valores directos de la
potencia en el hierro, y deja abierto el bobinado secundario. Por lo tanto, este
bobinado no será recorrido por ninguna intensidad, y no se tendrán en cuenta
los ínfimos valores de las perdidas en el cobre para este ensayo.
Los principales datos que hay que determinar en el ensayo en vació son:
las perdidas en el hierro a través de la lectura del vatimetro (W1) en el
bobinado primado, entendiendo que la P10 es la potencia medida en el
vatimetro (W1)
Pfe = P10
la intensidad en vació del primario a
trabes del amperímetro (A1)
La relación de transformación (m):
También podemos calcular, con la ayuda
de los resultados:
La impedancia
La potencia aparente
El Angulo de desfase
2.3.2.2 Prueba de Cortocircuito.
Con la prueba de cortocircuito, conseguimos las intensidades nomínales en
los dos bobinados, aplicando una pequeña tensión al primario y
cortocircuitando el secundario con un amperímetro (el amperímetro tiene una
resistencia prácticamente nula) como se muestra en la figura.
En muchos ensayos en cortocircuito la Icc supera el 25% de la intensidad
nominal
2.3.2.3 Prueba de Temperatura
Se utilizan varios métodos para medir la temperatura en el transformador:
Método por termómetro
Consiste en tomar la temperatura en el aceite refrigerante y sobre el núcleo
a aquellos transformadores que tienen cuba de aceite.
A los transformadores secos se les toma en el núcleo, en otras partes
metálicas y en el bobinado, si se tiene acceso a el, mediante unas sondas
especificas para cada punto de contacto que se introduce en la parte del
transformador que vayamos a medir y se conecta a un termómetro digital.
Método por variación de resistencias.
Consiste en medir la resistencia en frió, y
después de un tiempo estipulado de
aproximadamente cuatro horas, una vez que
el transformador esta funcionando en
régimen nominal, volver a medir las
resistencias de los bobinados y calcular la
variación de la temperatura en función de la
diferencia de resistencia en los mismos.
Método por detectores de internos de
temperatura.
Consiste en introducir durante la construcción
del transformador unos sensores de
temperatura que actúan en forma de señal al
detectar la temperatura que se le ha
marcado.
2.3.2.4 Prueba de Aislamiento
La medida de aislamiento consiste en verificar el
total aislamiento de los circuitos eléctricos del
transformador entre si, y entre estos y las partes
metálicas del transformador.
Un aislamiento defectuoso no detectado por el
comprobador de continuidad puede provocar
cortocircuito en el transformador y generar
mayores problemas en el funcionamiento,
además de poner en peligro a las personas que
estén cerca de estos. Para ello se utiliza un
aparato de medida llamado megohmetro para
que la resistencia de aislamiento cumpla los
limites establecidos por el comité electrotécnico
internacional IEC, el valor mínimo será
R = U.1000
Donde:
R = resistencia de aislamiento en Mohm con un
mínimo de 250000Mohm
U = tensión mas elevada de la maquina en voltios
2.3.2.4 Prueba de Rigidez Dieléctrica
La rigidez dieléctrica es la tensión por unidad
de espesor que aguanta el aislante sin
perforarse. Se expresa en KV/cm.
Esto no es suficiente para que el aislante sea
adecuado a la tensión de funcionamiento, ya
que existen muchos factores que pueden
complicar el aislamiento, como por ejemplo la
humedad, el envejecimiento, el calentamiento
excesivo, etc. Para ello se establecen unas
normas que deben respetarse para el buen
funcionamiento de la maquina.
La rigidez dieléctrica depende de la naturaleza
del aislante, y la tensión que este puede
soportar es el producto de la rigidez dieléctrica
por el espesor
2.3.2.5 Prueba de tablero de control
Para realizar las pruebas de los tableros de control se tiene que verificar los planos y características
principales del tablero.
Se comienza verificando los equipos que han sido inalados en el tablero mediante la verificación de la
lista de aparatos.
Después se verifica lo siguiente:
Medidas generales
Revisión de soldadura
Ejecución de las platinas de cobre
Conexiones de las platinas de cobre
Revisión de terminales de cables
Prueba de continuidad
Conexiones de bornes
Conexiones de medición
Conexiones de enclavamiento
Conexiones a tierra
Distancias mínimas de barras
Revisión de puertas
Funcionamiento eléctrico
Funcionamiento mecánico
Símbolos y placas de identificación
Espesor de pintura
Adicionalmente se verifica que el grado de protección que debe de tener el tablero según lo solicitado
por el cliente, en casos extremos como en la aplicación de la norma NEMA 250-2003 grado de
protección IP4X se deben de realizar pruebas especiales que garanticen el correcto funcionamiento y
hermeticidad del tablero.
Para los guarda motores se realizan las pruebas de accionamiento simulando las corrientes de falla
monofasicas y trifásicas.
PUESTA EN SERVICIO, OPERACION
CONTROLES DE MONTAJE
Luego del montaje o llenado del transformador con aceite, recomendamos
controlar y hacer constar en un protocolo lo siguiente:
Estanqueidad: Ausencia total de fugas de aceite.
Nivel de Aceite en el conservador del transformador.
Los desecadores de aire pueden respirar líbremente. (Silica gel seco).
Válvula de seguridad en buen estado.
Las válvulas del circuito de los radiadores, del circuito de los conservadores, se
encuentran completamente abiertas.
La cuba del transformador, gabinete de control y transformadores de
corriente puestos a tierra.
Transformadores de corriente conectados (cortocircuitados).
CUIDADO : Retirar los puentes solo en caso de efectuar conexión al
circuito externo ( carga ). No dejar en circuito abierto
Los secundarios de los transformadores de corriente cortocircuitados, en caso
de no estén conectados a un circuito de medida o protección.
Purgar el aire en los aisladores, radiadores, relé buchholz, etc.
Pozos termométricos llenos de aceite.
Pernos de anclaje instalados.
Pintura en correcto estado.
CONTROLES ELÉCTRICOS
Antes de la puesta en servicio, recomendamos controlar por lo menos los
puntos siguientes y hacer constar en un protocolo los resultados.
DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN
Se comprobará el correcto funcionamiento de todos los dispositivos de
protección del transformador tales como: protección diferencial de
sobreintensidad, puesta a tierra, etc. así como los dispositivos en el
transformador como relé buchholz, relés térmicos, etc.
MEDIDA DE LA RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
Recomendamos efectuar esta medida por medio de un puente de medida de
transformación, o si se hace con voltímetros, con una tensión por lo menos
de 5% de la tensión de servicio.
Con el conmutador en vacío, se hará la medida de transformación en todas
las posiciones. Los resultados se compararán a los del protocolo de
pruebas de la fábrica.
MEDIDA DE LA RESISTENCIA DE LOS DEVANADOS
Esta medida es al mismo tiempo un control en la medida de la bobina de baja
tensión, puesto que utilizando el método del amperímetro-voltímetro, la
resistencia de la bobina depende de la temperatura. El resultado de la
medida se comparará al del protocolo de pruebas.
PRUEBAS DE ACEITE
Antes de la puesta en servicio, se tomará una muestra de aceite para someterla a un ensayo de rigidez
dieléctrica. Si el ensayo no cumpliera con las especificaciones del aceite, habrá que secar y desgrasar el
aceite haciéndolo circular por una instalación de preparación de aceite.
Seguídamente se repetirá el ensayo de rigidez.
Si alguno de los valores medidos, incluso en pruebas repetidas se desvía en más de un 15% de los valores
especificados, es señal de que la parte activa se ha humedicido o que el aceite se ha contaminado.
INSTRUCCIONES CUANDO FUNCIONA EL RELÉ BUCHHOLZ
La señal de alarma funciona:
Desconectar de inmediato el transformador y efectuar el análisis del gas. Hay que distinguir los casos
siguientes:
Gas no inflamable, con resultado negativo del análisis del acetileno.
Gas inflamable, con resultado positivo del análisis del acetileno.
El transformador tiene un defecto al interior que debe ser atendido antes de conectarlo nuevamente.
No sale ningún gas, el nivel del aceite desciende en el relé y el aire es aspirado por la espita abierta.
El nivel de aceite está por debajo del mínimo y hay pérdidas de aceite.
Reparar los eventuales defectos de estanqueidad (fugas de aceite) y completar la dotación de aceite.
El circuito de desconexión funciona:
El transformador se ha calentado excesivamente. Después de determinar la causa del sobrecalentamiento y
del tiempo requerido para su enfriamiento, se podrá volver a conectar.
Los circuitos de alarma y desconexión funcionan casi simultáneamente.
Las causas son las mismas que las descritas en a, b, y c. Hacer el análisis del gas y luego proceder como en
los casos precedentes.
El ensayo de inflamabilidad del gas recogido en el relé debe completarse con el análisis sobre su contenido de
acetileno.
Para este efecto se hará pasar el gas a través de una solución de nitrato de plata. Si el gas contiene acetileno,
se formará un precipitado blanco en dicha solución, indicando así que en el interior del transformador hay
un defecto
MANTENIMIENTO
ACEITE
El punto más importante del programa de mantenimiento consiste en el
muestreo y prueba del aceite dieléctrico del transformador. Las muestras
deben tomarse de la parte inferior del tanque. Si éstas son tomadas libres
de contaminación, serán representativas del aceite al interior del estanque
del transformador.
Las siguientes pruebas realizadas a cada muestra, reflejarán la condición del
aceite dieléctrico:
Número de Neutralización
Tensión interfacial
Rigidez dieléctrica
Factor de potencia
Es muy importante mantener un registro con los resultados de estos análisis
al aceite, porque el valor de la prueba no está dado por un resultado
individual sino por la variación de los resultados a lo largo del tiempo.
El registro de eventos de la instalación, juntamente con el de los resultados de
las pruebas periódicas al aceite y las inspecciones regulares, ayudarán
considerablemente en el análisis y diagnóstico de cualquier problema que
se presente durante la operación del transformador.
ACCESORIOS
Bushings
Requieren muy poco mantenimiento. Las porcelanas se mantendrán limpias y libres de polución
del ambiente y deberán ser revisadas regularmente buscando rajaduras o bordes
desportilladas. El nivel de aceite de los bushings de AT deberá ser revisado periodicamente.
Ensayo de funcionamiento del Relé Buchholz
Empalmar el grifo de ensayo a una manguera de aire comprimido. Introduciendo éste lentamente
se puede comprobar el funcionamiento de la señal de alarma.
Si el aire comprimido se deja ingresar con gran presión súbitamente en cortos intervalos, el
flotador inferior es empujado haciendo actuar así el circuito de desconexión.
Es importante no dañar mecánicamente el tubo capilar del sensor de temperatura (termómetro
de aceite y bobinados). Evitar pisarlo, golpearlo o doblarlo.
Durante el servicio es necesario controlar periódicamente la temperatura del aceite, así como el
nivel de aceite del conservador principal y del conmutador bajo vacío.
Se controlará también el estado del Silica Gel de los desecadores. Si tuviese color naranja, su
estado es seco; si hubiese adquirido un color blanco, se ha humedecido y deberá secarse al
horno a 150° - 180° C hasta que recupere su color naranja original, o si es posible se
cambiará por sílicagel nuevo.
ESTUDIO ECONOMICO Y DE PERDIDAS EN LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
3.1 CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO Y COSTO
La mejor interrelación que debe de exigir entre los diversos elementos
contenidos dentro de un transformador de potencia seria:
3.1.1 Circuito eléctrico magnético
La elección del material esta influenciada por los costos y sus
características metalúrgicas y como la existencia en el mercado.
Para esta parte de diseño se requiere un elemento de alta
conductividad, la plata es el elemento de más alta conductividad pero
por su costo mas elevado (50 veces mayor que el cobre) hace que se
tome como el elemento a usar el cobre, también el aluminio es
económico pero por su mayor tamaño no suele ser adecuado.
3.1.2 Circuito Mecánico
son los medios para soportar los diferentes esfuerzos mecanicos. Las
resistencias mecánicas de las diversas partes del transformador tiene
que proporcionar una robustez suficiente para soportar las fuerzas de
cortocircuito si lo hubiera.
Además en los transformadores se fabrican piezas individuales
normalizadas.
La unión entre yugos y columnas pueden efectuarse a superficie planas
(para evitar los cortocircuitos) entre planchas); los paquetes formados
por las planchas van fuertemente unidos y cerrados mediante pernos
aislados. Los esfuerzos de presión deben alcanzar por lo menos 5 a
8Kg/cm2 con el fin de evitar el zumbido.
3.2 BALANCE DE COSTO Y FACILIDAD DE
MANTENIMIENTO
El rendimiento del transformador es el mejor
posible si la suma del costo inicial y el valor
actual de las perdidas a lo largo de toda su vida
útil prevista sea mínima.
Costo total: costo inicial + costo de perdidas
Se exceptúa la parte de los gastos de
mantenimiento pues es mínimo, debido a sus b
ajas perdidas su calentamiento es moderado,
siendo el principal componente de este
calentamiento al temperatura ambienta, sobre
todo en las instalaciones expuestas, por esta
razón la degradación de su aislamiento (aceite)
es muy lento y casi no requiere mantenimiento;
no obstante se tiene que vigilar el correcto nivel
de aceite. El ajuste de accesorios, etc. Por todas
estas razones el transformador tiene una vida útil
de aproximadamente 25 a 30 años.
3.2.1 Parámetros económicos para evaluación de
pérdidas
Las perdidas se evaluaran de acuerdo a la siguiente
formula
Cp = K1xPo + K2xPcu (U$$)
Donde:
K1 =
4.66 (coeficiente de evaluación de las perdidas
en vació)
K2 =
1.63 (coeficiente de evaluación de las
perdidas con carga)
Cp:
costo de perdidas del transformador
Po:
Perdidas en vació del transformador
3.2.3 Pérdidas que influyen en el costo
El diseñador puede fijar el precio del transformador ya que el costo de
producción es inversamente proporcional al producto de las perdidas en el
cobre y a plena carga.
Corrientemente el diseñador puede rebajar el costo del transformador y por
tanto disminuir los gastos fijos. También puede variar el diseñador la razón de
la perdida en núcleo a la perdida en el cobre a plena carga.
Como la pérdida en el núcleo existe siempre que esta accionado el
transformador. La perdida en el cobre solo tiene importancia cuando el
transformador esta cargado.
Por tanto puede deducirse una relación general para la determinación de la
razón de pérdidas más económicas. Esta así que la razón de pérdidas
constituye un factor en la determinación del costo de funcionamiento para
cualquier carga.
Si se suman las pérdidas en el núcleo y en el cobre y si se supone que la
demanda en KVA debido a las pérdidas se suma aritméticamente con la
demanda en KVA debido a la carga,
Por tanto los costos anuales de las perdidas del transformador son:
Costo anual de energia = 8760.E(Pn) + 8760.E(Wcu)
E: gasto de energía para las perdidas del transformador, dólares por KWh
Pn: perdida en el núcleo desconocidas
Pcu: perdidas en el cobre desconocidas a potencia nominal.
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Diapositiva 1 - INGENIERIAAERONAUTICA