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Deshidratación del sistema de aislamiento solido
              ABB – PP Field Service

              Héctor Gonzales Yamashiro
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27-Feb-13
Secado de transformadores en campo

                       Propiedades de aislamiento solido
                       Degradación de la celulosa
                       Identificación de la Humedad en el aislamiento
                       Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
                       Proceso de secado en campo
                            Proceso de Alto Vacío
                            Proceso de Termovacio
                            Secado por ciclo combinado
                       Conclusiones
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27-Feb-13
Propiedades del Aislamiento Solido

                        El papel junto con el aceite son quizás, las partes más importantes
                         de un transformador.
                        Funciones del papel dentro del transformador:
                    1.    Resistencia eléctrica
                    2.    Resistencia mecánica a la tracción
                    3.    Resistencia térmica y buena transferencia de calor.
                    4.    Capacidad para mantener sus características en el tiempo.
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27-Feb-13
Propiedades del Aislamiento Solido

                       Video Bobina
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27-Feb-13
Degradación de la celulosa
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27-Feb-13
Degradación de la celulosa

                        Las moléculas de celulosa que forman el papel del sistema de
                         aislamiento sólido contribuyen con el envejecimiento del aceite:
                    1.    El papel actúa como catalizador.- El aceite se oxida más rápido
                          en presencia del papel que cuando no hay papel.
                    2.    El papel cuando se descompone produce ácidos orgánicos.-
                          Estos ácidos actúan de manera agresiva para destruir las
                          moléculas de la celulosa.
                    3.    El papel es un material absorbente.- El agua y los productos
                          polares de la oxidación son atraídos dentro de la estructura del
                          papel.
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27-Feb-13
Degradación de la celulosa
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27-Feb-13
Degradación de la celulosa


                                          CH2OH
                                                  O
                                                      HO
                                     H
                    CELULOSA              H
                                          OH   H
                                                           + H2O + CO + CO2 + RCOOH
                                     HO
                                                      H
                                          H    OH



                                                      CH2OH
                                  H2O                         O
                                                                  HO
                                                  H
                    CELULOSA                          H

                                 RCOOH         HO     OH    H
                                                                  H
                                                      H    OH
                                                                                CH2OH
                                                                                        O
                                                                                            HO
                                                                            H
                                O2                                              H
                    CELULOSA             RCOOH + RCHO + H2O                HO   OH   H
                                                                                            H
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                                                                                H    OH
27-Feb-13
Degradación de la celulosa
                                  Componentes Furánicos en el Aceite
                    • El deterioro del aislamiento sólido (Pressboard) de los
                    transformadores genera componentes Furánicos cuyo principal
                    indicador es el Furfural – 2.
                    • Altas concentraciones de Furfural – 2 indican la degradación de la
                    celulosa.
                    • Los componentes Furánicos son generados por eventos térmicos
                    mas no por descargas eléctricas.
                    • Hay muchos factores que influyen en el resultado de los análisis de
                    los componentes Furánicos, tales como el tipo de preservación del
                    aceite, tipo de aislamiento, tipo de transformador y tipo de
                    tratamiento del aceite de transformador.
                        • Valor Aceptable <= 1000 pbb
                        • Valor Inaceptable   250 pbb
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27-Feb-13
Degradación de la celulosa
                                 Grado de Polimerización del Papel. (DP)
                     • Esta prueba entrega información sobre el grado de envejecimiento
                     del papel y se realiza en muestras de este material.
                     • El DP proporciona un estimado del tamaño promedio de los
                     polímeros en las moléculas de la celulosa del papel y del pressboard.
                     • El papel en transformadores nuevos tiene un DP de alrededor de
                     1000.
                     • El papel envejecido tiene un DP=150 a 200 punto en el cual éste ya
                     ha perdido sus propiedades mecánicas y el riesgo de falla es
                     inminente.
                     • En razón que el envejecimiento del papel en la Parte Activa del
                     transformador no es uniforme; es necesario tomar muestras de
                     diferentes puntos para obtener un correcto diagnostico.
                     • Tiene como desventaja de que hay que desencubar la Parte Activa
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                     del transformador, para tomar la muestra.
27-Feb-13
Identificación de la Humedad en el aislamiento
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27-Feb-13
Identificación de la Humedad en el aislamiento

                        Saturación relativa en el aceite
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27-Feb-13
Identificación de la Humedad en el aislamiento

     Medición de punto de roció
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento



                     A : Temperatura en parte superior
                     C: Temperatura media
                     D: Temperatura en la parte inferior
                     Q: Temperatura media del
                     bobinado
                     P:Temperatura en el punto caliente
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento

                     Formas de Agua para el transformador
                        Disuelta en el aceite: el aceite disuelve pequeñas cantidades de
                         agua dependiendo la temperatura
                        Suspendida en el aceite: pequeñas gotas que se forman cuando
                         hay variaciones de temperatura estas gotas se mantienen
                         suspendidas en el aceite
                        Depositadas en el fondo del transformador: cuando hay cambios de
                         temperatura y mientras el aceite esta en contacto con la atmosfera,
                         es posible que el aceite absorba agua y luego lo condense
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento
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27-Feb-13
Proceso de secado en campo

                     Termovacio de aceite
                        El secado del aceite se recomienda cada vez que su rigidez
                         dieléctrica ha bajado a un nivel igual o menor que el voltaje de
                         diseño del transformador en este proceso se filtra el aceite se le
                         aplica calor por medio de resistencias y se hace circular en un
                         medio que se encuentra con una presión de vacío controlado
                        Este tipo de mantenimiento se puede realizar con el transformador
                         en servicio siempre y cuando el transformador este diseñado para
                         este tipo de mantenimiento
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27-Feb-13
Proceso de secado en campo
   Termovacio de aceite
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27-Feb-13
Proceso de secado en campo
   Termovacio de aceite
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Proceso de secado en campo
   Termovacio de aceite
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27-Feb-13
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27-Feb-13

                     Proceso de secado en campo
Proceso de secado en campo

                        Video Gases en el Aceite
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27-Feb-13
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27-Feb-13

                     Proceso de Alto vacio
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     P1   :Planta de secado
                                                     M1   :Maquina de
                                                          Termovacio
                            C1
                                                     C2   :Cisterna para      aceite
                                                     B1   :Bombas de Evacuación
                                    M1                    rápidas
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Elevación de temperatura al
                                                     transformador
                            C1



                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Evacuación de aceite por
                                                     medio de bombas de alto
                                                     caudal
                            C1



                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Proceso de secado por vacio
                                                     y secado de aceite en
                                                     cisterna
                            C1



                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Llenado de aceite por
                                                     termovacio
                            C1



                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Elevación de temperatura en
                                                     transformador
                            C1
                                                      Fin de un ciclo de Secado

                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
Proceso de Alto vacio


                                              P1
                                                     Elevación de temperatura en
                                                     transformador
                            C1
                                                      Fin de un ciclo de Secado

                                    M1
                                             TRAFO

                              B1
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27-Feb-13
© ABB Group - 37 -
27-Feb-13

                     Caso
Conclusiones
                        Durante el proceso de montaje es necesario que saber cual es el
                         porcentaje de humedad en la parte activa
                        Durante el montaje de los transformadores se debe establecer
                         controles para que no ingrese la humedad en la parte activa
                        En transformadores en servicio es necesario asegurarse del buen
                         funcionamiento de los sistemas de preservación de aceite
                        En transformadores sin sistema de preservación es necesario
                         monitorear la saturación del desecante
                        Antes de realizar el acondicionamiento del aceite es recomendable
                         realizar la prueba de furanos
                        Durante el termovacio nos da indicios de presencia de humedad en
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SECADORES DE TRANSFORMADORES POR ABB

  • 1. Deshidratación del sistema de aislamiento solido ABB – PP Field Service Héctor Gonzales Yamashiro © ABB Group - 1 - 27-Feb-13
  • 2. Secado de transformadores en campo  Propiedades de aislamiento solido  Degradación de la celulosa  Identificación de la Humedad en el aislamiento  Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento  Proceso de secado en campo  Proceso de Alto Vacío  Proceso de Termovacio  Secado por ciclo combinado  Conclusiones © ABB Group - 2 - 27-Feb-13
  • 3. Propiedades del Aislamiento Solido  El papel junto con el aceite son quizás, las partes más importantes de un transformador.  Funciones del papel dentro del transformador: 1. Resistencia eléctrica 2. Resistencia mecánica a la tracción 3. Resistencia térmica y buena transferencia de calor. 4. Capacidad para mantener sus características en el tiempo. © ABB Group - 3 - 27-Feb-13
  • 4. Propiedades del Aislamiento Solido  Video Bobina © ABB Group - 4 - 27-Feb-13
  • 5. Degradación de la celulosa © ABB Group - 5 - 27-Feb-13
  • 6. Degradación de la celulosa  Las moléculas de celulosa que forman el papel del sistema de aislamiento sólido contribuyen con el envejecimiento del aceite: 1. El papel actúa como catalizador.- El aceite se oxida más rápido en presencia del papel que cuando no hay papel. 2. El papel cuando se descompone produce ácidos orgánicos.- Estos ácidos actúan de manera agresiva para destruir las moléculas de la celulosa. 3. El papel es un material absorbente.- El agua y los productos polares de la oxidación son atraídos dentro de la estructura del papel. © ABB Group - 6 - 27-Feb-13
  • 7. Degradación de la celulosa © ABB Group - 7 - 27-Feb-13
  • 8. Degradación de la celulosa CH2OH O HO H CELULOSA H OH H + H2O + CO + CO2 + RCOOH HO H H OH CH2OH H2O O HO H CELULOSA H RCOOH HO OH H H H OH CH2OH O HO H O2 H CELULOSA RCOOH + RCHO + H2O HO OH H H © ABB Group - 8 - H OH 27-Feb-13
  • 9. Degradación de la celulosa Componentes Furánicos en el Aceite • El deterioro del aislamiento sólido (Pressboard) de los transformadores genera componentes Furánicos cuyo principal indicador es el Furfural – 2. • Altas concentraciones de Furfural – 2 indican la degradación de la celulosa. • Los componentes Furánicos son generados por eventos térmicos mas no por descargas eléctricas. • Hay muchos factores que influyen en el resultado de los análisis de los componentes Furánicos, tales como el tipo de preservación del aceite, tipo de aislamiento, tipo de transformador y tipo de tratamiento del aceite de transformador. • Valor Aceptable <= 1000 pbb • Valor Inaceptable 250 pbb © ABB Group - 9 - 27-Feb-13
  • 10. Degradación de la celulosa Grado de Polimerización del Papel. (DP) • Esta prueba entrega información sobre el grado de envejecimiento del papel y se realiza en muestras de este material. • El DP proporciona un estimado del tamaño promedio de los polímeros en las moléculas de la celulosa del papel y del pressboard. • El papel en transformadores nuevos tiene un DP de alrededor de 1000. • El papel envejecido tiene un DP=150 a 200 punto en el cual éste ya ha perdido sus propiedades mecánicas y el riesgo de falla es inminente. • En razón que el envejecimiento del papel en la Parte Activa del transformador no es uniforme; es necesario tomar muestras de diferentes puntos para obtener un correcto diagnostico. • Tiene como desventaja de que hay que desencubar la Parte Activa © ABB Group - 10 - del transformador, para tomar la muestra. 27-Feb-13
  • 11. Identificación de la Humedad en el aislamiento © ABB Group - 11 - 27-Feb-13
  • 12. Identificación de la Humedad en el aislamiento  Saturación relativa en el aceite © ABB Group - 12 - 27-Feb-13
  • 13. Identificación de la Humedad en el aislamiento Medición de punto de roció © ABB Group - 13 - 27-Feb-13
  • 14. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 14 - 27-Feb-13
  • 15. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 15 - 27-Feb-13
  • 16. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento A : Temperatura en parte superior C: Temperatura media D: Temperatura en la parte inferior Q: Temperatura media del bobinado P:Temperatura en el punto caliente © ABB Group - 16 - 27-Feb-13
  • 17. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 17 - 27-Feb-13
  • 18. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento Formas de Agua para el transformador  Disuelta en el aceite: el aceite disuelve pequeñas cantidades de agua dependiendo la temperatura  Suspendida en el aceite: pequeñas gotas que se forman cuando hay variaciones de temperatura estas gotas se mantienen suspendidas en el aceite  Depositadas en el fondo del transformador: cuando hay cambios de temperatura y mientras el aceite esta en contacto con la atmosfera, es posible que el aceite absorba agua y luego lo condense © ABB Group - 18 - 27-Feb-13
  • 19. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 19 - 27-Feb-13
  • 20. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 20 - 27-Feb-13
  • 21. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 21 - 27-Feb-13
  • 22. Efectos de la Humedad en el sistema de aislamiento © ABB Group - 22 - 27-Feb-13
  • 23. Proceso de secado en campo Termovacio de aceite  El secado del aceite se recomienda cada vez que su rigidez dieléctrica ha bajado a un nivel igual o menor que el voltaje de diseño del transformador en este proceso se filtra el aceite se le aplica calor por medio de resistencias y se hace circular en un medio que se encuentra con una presión de vacío controlado  Este tipo de mantenimiento se puede realizar con el transformador en servicio siempre y cuando el transformador este diseñado para este tipo de mantenimiento © ABB Group - 23 - 27-Feb-13
  • 24. Proceso de secado en campo Termovacio de aceite © ABB Group - 24 - 27-Feb-13
  • 25. Proceso de secado en campo Termovacio de aceite © ABB Group - 25 - 27-Feb-13
  • 26. Proceso de secado en campo Termovacio de aceite © ABB Group - 26 - 27-Feb-13
  • 27. © ABB Group - 27 - 27-Feb-13 Proceso de secado en campo
  • 28. Proceso de secado en campo  Video Gases en el Aceite © ABB Group - 28 - 27-Feb-13
  • 29. © ABB Group - 29 - 27-Feb-13 Proceso de Alto vacio
  • 30. Proceso de Alto vacio P1 P1 :Planta de secado M1 :Maquina de Termovacio C1 C2 :Cisterna para aceite B1 :Bombas de Evacuación M1 rápidas TRAFO B1 © ABB Group - 30 - 27-Feb-13
  • 31. Proceso de Alto vacio P1 Elevación de temperatura al transformador C1 M1 TRAFO B1 © ABB Group - 31 - 27-Feb-13
  • 32. Proceso de Alto vacio P1 Evacuación de aceite por medio de bombas de alto caudal C1 M1 TRAFO B1 © ABB Group - 32 - 27-Feb-13
  • 33. Proceso de Alto vacio P1 Proceso de secado por vacio y secado de aceite en cisterna C1 M1 TRAFO B1 © ABB Group - 33 - 27-Feb-13
  • 34. Proceso de Alto vacio P1 Llenado de aceite por termovacio C1 M1 TRAFO B1 © ABB Group - 34 - 27-Feb-13
  • 35. Proceso de Alto vacio P1 Elevación de temperatura en transformador C1 Fin de un ciclo de Secado M1 TRAFO B1 © ABB Group - 35 - 27-Feb-13
  • 36. Proceso de Alto vacio P1 Elevación de temperatura en transformador C1 Fin de un ciclo de Secado M1 TRAFO B1 © ABB Group - 36 - 27-Feb-13
  • 37. © ABB Group - 37 - 27-Feb-13 Caso
  • 38. Conclusiones  Durante el proceso de montaje es necesario que saber cual es el porcentaje de humedad en la parte activa  Durante el montaje de los transformadores se debe establecer controles para que no ingrese la humedad en la parte activa  En transformadores en servicio es necesario asegurarse del buen funcionamiento de los sistemas de preservación de aceite  En transformadores sin sistema de preservación es necesario monitorear la saturación del desecante  Antes de realizar el acondicionamiento del aceite es recomendable realizar la prueba de furanos  Durante el termovacio nos da indicios de presencia de humedad en el transformador © ABB Group - 38 - 27-Feb-13