Humedad y soluciones de secado para transformadores de potencia

1. Humedad y Soluciones de Secado para
Transformadores de Potencia
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2. Qué es un transformador?
Transec by Streamer, 2018 © 2

3. Qué es un transformador?
Transec by Streamer, 2018 © 3
• El Equipo más costoso de la cadena de sistema de energía
• Utilizado para transferir energía eléctrica entre 2 circuitos
• Utilizado en generación de energía, transmisión, distribución, industria…

4. Qué es un transformador?
• Varios tamaños y tipos de transformadores
• Desde algunos kVA a varios centenares de MVA
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5. Qué es un transformador?
• Finas placas de acero y bobinados de cobre
• Aislado con láminas y placas de cartón prensado
(material de celulosa)
• Todo esto inmerso en aceite.
• El aceite tiene características excelentes de
aislamiento y también se utiliza para enfriar el
transformador
Tanto el aceite como el papel contribuyen a
incrementar el VOLTAJE DE RUPTURA y por
tanto a la SEGURIDAD del transformador.
El voltaje de ruptura (VDR) indica cuan bien el
aceite aislante puede soportar una carga
eléctrica.
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6. Qué es un transformador?
• La ESPERANZA DE VIDA del transformador está directamente relacionada con el estado del papel
de celulosa de aislamiento
• La calidad del papel se define por el GRADO DE POLIMERIZACIÓN (DP) que representa la longitud
media de la cadena de celulosa.
• Un Transformador nuevo tiene un DP = 1000 a 1200
• Fin de la vida útil cuando el DP = 200
• La disminución puede ser rápida o lenta dependiendo de las condiciones de vida (como humanos)
• Ejemplos de elementos que afectan el papel: temperatura, HUMEDAD y acidez
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7. ¿De dónde viene?
¿Dónde está?
¿Cómo cuantificar su volumen?
HUMEDAD EN TRANSFORMADORES:
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8. Humedad en transformadores: ¿De dónde viene?
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INGRESO A TRAVÉS DEL RESPIRADOR
La capacidad de extracción de la Silica Gel
no es 100%. Varía con la temperatura. En
altas temperaturas la eficiencia es
menor.
Mientras más cambia la carga, hay más
intercambios con el exterior. Por tanto
hay mayor riesgo de ingreso.
Si el aire del exterior es muy húmedo
(>80%), es difícil secarlo hasta el 0%

9. Humedad en transformadores: ¿De dónde viene?
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ENVEJECIMIENTO
ACELERADO
DEPOLIMERIZACIÓN DEL PAPEL

10. Humedad en transformadores: ¿Dónde está?
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INCREMENTO DE CARGA REDUCCIÓN DE CARGA

11. Humedad en transformadores: ¿Dónde está?
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Mientras más caliente esta el
aceite, más agua es soluble en
él
Las curvas de Temperatura y
PPM en un transformador se
"siguen“ entre ellas.

12. Humedad en transformadores: ¿Cómo cuantificarlo?
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MAGUA/MAISLAMIENTO PAPEL IN %
NEW
TRANSFORMER
EXCESIVAMENTE HÚMEDO
WET
MODERATELY WET
DRY
GOOD/NEW

13. Humedad en transformadores: ¿Cómo cuantificarlo?
Transec by Streamer, 2018 © 13
Qué es peor?
25PPM @70°C
or
12PPM @40°C?
PPM(V) = partes por millón(por volumen) = 1 litro de agua/ 1,000,000 litros de aceite
Es crucial vincular este valor con la temperatura del aceite (diapositiva anterior).
Entonces se puede utilizar las curvas de para definir el contenido de AGUA EN EL
PAPEL.

14. Humedad en transformadores: ¿Cómo cuantificarlo?
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EJEMPLO
Transformador 36 MVA
• 15’000 litros de aceite (13.2 toneladas)
• 1.5 toneladas aislamiento de celulosa
• 12 PPM @40°C Temperatura promedio del aceite
12 PPM de agua en aceite = 0.000012kg x 13’200kg = 0.16kg = 0.16 litros de agua
2.7% humedad en celulosa = 2.7% x 1’500kg = 40.5 kg = 40.5 litros de agua
40.5 lt
EN LA CELULOSA
0.16 lt
EN EL ACEITE

15. Porqué es la HUMEDAD una
preocupación en el TRANSFORMADOR?
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16. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
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…the more water is
concentrated in the
oil
The breakdown
voltage decreases…

17. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
Transec by Streamer, 2018 © 17
La humedad afecta el Voltaje de Ruptura (VDR)
Bajo Voltaje de ruptura = Riegos de daños, fallas, etc.
Cambio de temperatura = Intercambio de humedad papel/aceite = disturbios del VDR
Más agua en el transformador = Efecto más fuerte en el VDR
Temperature and breakdown voltage in oil for different temperature gradients
(nuevo)
(humedad límite)
(húmedo)
Voltaje de
Ruptura
Temperatura

18. Porqué es la humedad una preocupación?
SEGURIDAD
• Cuando aumenta la T °, al mismo tiempo los PPM aumentan (agua del papel al aceite)
• Cuando disminuye la T °, las PPM disminuyen después de un retardo (agua del aceite al papel)
 Cuando disminuye la temperatura, aumenta la Saturación de Humedad Relativa (% RS) = VDR
menor = Peligro
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19. Porqué es la humedad una preocupación?
EXPECTATIVA DE VIDA
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Un aumento de humedad del 1% en el papel duplica la velocidad de la depolimerización.
Cada 1% humedad adicional reducirá la esperanza de vida residual por un factor de 2
Fin de la vida del transformador
Example:
• Transformador de 30 años
• @3% humedad
• 10 años expectativa de
vida residual
• @1% humedad
• 23 años expectativa de
vida residual

20. ¿CUÁLES SON LAS SOLUCIONES
para secar un transformador de
potencia y cuando usarlas?
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21. ¿Cuáles son las soluciones para secar
un transformador?
Transec by Streamer, 2018 © 21
SECADO DE ACEITE SECADO AL
VACÍO
V

22. Soluciones para secar un transformador
de potencia: CIRCULACIÓN DE ACEITE
• Proceso en línea
• Flujo: Varios miles de litros por hora
Transec by Streamer, 2018 © 22
VENTAJAS
• Bajo costo
• Gasto operativo bajo
• Técnica Simple
DESVENTAJAS
• Muy pobre calidad de secado
• Disturbio del flujo de aceite
• La operación en línea no se puede
mantener mucho (días).
• Disturbios de los DGA
• Largos tiempos de secado
• Se requieren intervalos de secado
más cortos.
• Equipo especial requerido para
proceso en línea

23. Soluciones para secar un transformador
de potencia: SECADO EN VACIO OR LFH
• Proceso Off-line
• Mantenimiento por unos pocos días
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VENTAJAS
• Método de secado en sitio más
eficiente
• Gran cantidad de agua eliminada
rápidamente.
• Temperaturas de secado y resultados
uniformes
• Ideal para el secado de emergencia o
después de mantenimiento
DESVENTAJAS
• Interrupción necesaria por
alrededor de una semana.
• Alto costo.
• Riesgo para transformadores
antiguos debido al vacío.
• Pérdida de historia de DGA.
• Se necesita operario experimentado

24. Soluciones para secar un transformador
de potencia: SECADO EN LÍNEA
• Instalación y proceso completo On-line
• Mantenimiento continuo y preventivo
(largo plazo)
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VENTAJAS
• Bajo costo
• Buena eficiencia de secado.
• Proceso en línea – sin
interrupción.
• Sin pérdidas de DGA
• No se requiere operador
• Largo plazo: esperanza de vida
más larga y segura.
DESVENTAJAS
• No es ideal para secado de
emergencia.
• Los cilindros deben cambiarse
cuando se saturan (cada 2 años
en promedio)

25. Soluciones para secar un transformador de
potencia:
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Not critical Concerning Urgent
Mantenimiento de
emergencia
HighMediumLow
Presupuesto
disponible
Circulación
de aceite
Si la
desconexión
no es posible
Si la desconexión es
posible: Vacío /
Secado LHF
SISTEMA DE SECADO EN LÍNEA

26. Qué es el sistema de secado en
línea?
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27. Transec by Streamer, 2018 © 27
Video explicativo

28. Transec by Streamer, 2018 © 28
Principio de funcionamiento
Humedad
en papel VDR
Expectativa
de vida
Tamiz
Molecular
Humedad
Aceite

29. Transec by Streamer, 2018 © 29
Principio de funcionamiento
Humedad
en papel VDR
Expectativa
de vida
Tamiz
Molecular
Humedad
Aceite

30. Transec by Streamer, 2018 © 30
Principio de funcionamiento
Humedad
en papel VDR
Expectativa
de vida
Tamiz
Molecular
Humedad
Aceite

31. Transec by Streamer, 2018 © 31
Modelos del producto
IDEAL PARA TRANSFORMADOR <10 MVA
CAPACIDAD DE EXTRACCIÓN DE AGUA = 4
litros
PESO = 90kg
IDEAL PARA TRANSFORMADOR> 10 MVA
CAPACIDAD DE EXTRACCIÓN DE AGUA = 12
litros
PESO = 200kg

32. Transec by Streamer, 2018 © 32
Modelos del producto

33. Transec by Streamer, 2018 © 33
Unidad de Monitoreo
Características Generales
 Mide los PPM de agua y los niveles de T ° de
entrada y salida
 Caja de acero inoxidable IP65
 Protección de sobrecarga de la bomba
 Pantalla LCD
 Salida Análoga 0-20mA or 4-20mA y/o
protocolo Modbus
 Posibilidad de integración IEC61850 a través
de Ethernet o fibra óptica
Características especiales
• Medición del flujo
• Cálculo del % de humedad en papel
• Alarma de Saturación de cilindros
• Cambio manual de parámetros de alarma
• Software para Monitoreo remoto
• Capacidad de descarga de los archivos de
registro de PPM en cualquier período de
tiempo determinado.

34. Transec by Streamer, 2018 © 34
Unidad de monitoreo
REGISTROS
DESCARGABLES
COMPROBACIÓN COMPLETA
DEL ESTADO
PPM + T ° IN / OUT
% AGUA EN PAPEL
SATURACIÓN DE CILINDROs

35. Subestación Gandaria Jakarta - Indonesia
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VALORESRECOGIDOSENMONITOREO
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
2
4
6
8
10
12
14
16
PPM&%Humedad
PPM (IN) Transec PPM (OUT) % Moisture Transec T (IN) T (OUT)
Temperature
Temperatura
PPM In
PPM Out
%Humedad
15ppm
6ppm
• 30MVA – 69kV/20kV – OLTC
• Revisión de Julio 2016 a Julio 2017

36. Subestación Gandaria Jakarta - Indonesia
• 30MVA – 69kV/20kV – OLTC
• Revisión de Julio 2016 a Julio 2017
Transec by Streamer, 2018 © 36
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
% Humedad en el papel
2.2%
Tendencia del % de Humedad
3.2%
Todas las tendencias y valores registrados muestran disminución del %
de humedad en papel y del contenido de agua en aceite.

37. Gracias. Preguntas?
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