Diagnóstico Equipos

8/17/2019 Diagnóstico Equipos

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20 August 2015

Diagnóstico de Transformadores de Potencia

Seminario DMTP Argentina 2014


2/178

Agenda

1. Introducción

2. Caracterización de fallas en transformadores

3. Diagnóstico

3.1 Técnicas tradicionales

3.2 Técnicas avanzadas

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Ampliación vida útil

Ciclo de vida de un Transformador

Introducción


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5/178

© OMICRON Page 5

Introducción

Defectos en elproceso defabricación,problemas dediseño

Daños duranteel transporte

Errores deinstalación

EnvejecimientonaturalEventos (sobre-corrientes, sobre-tensiones, sobre-temperaturas)

Pruebas enfabrica

Pruebas deaceptación

Puesta enmarcha

Pruebas periodicasde mantenimiento

Diagnóstico Monitoreo

DiagnósticoDiagnóstico Monitoreo

Diagnóstico

1

2 3

4


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© OMICRON Page 6

Introducción: Pruebas en fábrica

Frequency Response Analysis

IEC 60076-1 2011


7/178© OMICRON Page 7

Introducción: Pruebas en fábrica



Introducción: Pruebas de aceptación

Transformadores con registros deimpactos >3G deben ser revisados einspecciones adicionales sonnecesarias

•Inspección externa

•Pruebas eléctricas tradicionales (relación detransformación, resistencia de devanados, etc.)

•Registradores de impacto

•Inspecciones internas•FRA

Se realizan al final del proceso de transporte


11/178© OMICRONPage 11





Ejemplo de inspecciones internas vía endoscopia



Introducción: Pruebas periodicas de mantenimiento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1-5 6-10 11-15 16-20 21-25 26-30 31-35 36-40 41-45 46-50 51-55

age of transformers in service / years

q u a n t i t y

¿Por qué es importante pruebas periodicas de diagnóstico como parte delplan de mantenimiento?




Monitoreo: DETECCIÓN, SEGUIMIENTO

•En tiempo real (permanente)•Periodica (temporal)

Diagnóstico: VERIFICACIÓN, LOCALIZACIÓN, CAUSAS

•Técnicas tradicionales•Técnicas modernas

TOMA DE DECISIONES: Por ejemplo, programación de unmantenimiento bajo el conocimiento del lugar ocupado por eltransformador en su vida útil y las consecuencias de una falla en elmismo.


16/178© OMICRON

Caracterización de fallas en transformadores

Parte activa

Devanados Estructura Conductores

Núcleo Estructura decompresión


17/178

D e v a n a d o s

N ú c l e o

B u s h i n

g s

T a n q u e y A c e i t e

A c c e s o

r i o s

T a p C h

a n g e r

F

r e q u e n c y

Source: Cigre WG 12-05 „An international survey on failures in large power

transformers in service“, Electra No. 88, 1983

Caracterización de fallas en transformadores


18/178

Fallas de naturaleza eléctrica

Cortocircuito entre espiras y entre hebras


19/178


Cortocircuito a tierra Puntos flotantes


20/178


Cortocircuito entre laminas del núcleo

Este tipo de falla es usualmente iniciado por corriente circulantes en el núcleo,las cuales al mismo tiempo son originadas por multiple aterrizamiento delnúcleo.


21/178


Ejemplos de los efectos decorrientes circulantes

Falla a tierra del núcleo


22/178

Fallas de naturaleza térmica

Puntos de alta resistencia (carbonización de conductores)


23/178


Puntos abiertos (carbonización de conductores)


24/178


Incremento de la resistencia de contacto


25/178


Carbonización de pantallas electroestáticas


26/178

Fallas de naturaleza mecánica

Fuerzas electromagnéticas

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

Leakage flux primary windingForces

Primary winding

Secondary winding

Leakage flux secondary winding

B I L F


27/178

Video 1 Video 2


http://d/OMICRON/DMPT%20Central%20America%202011/V2_Transformer%20failures_SERGI_2.wmvhttp://d/OMICRON/DMPT%20Central%20America%202011/V2_Transformer%20failures_SERGI_2.wmvhttp://d/OMICRON/DMPT%20Central%20America%202011/V1_TRAExplosion_GE_2.wmvhttp://d/OMICRON/DMPT%20Central%20America%202011/V1_TRAExplosion_GE_2.wmv


28/178


29/178


Tilting (inclinación) causado porfuerzas de compresión

Inestabilidad axial


30/178

Falla de la estructura decompresión


Inestabilidad axial ydeformación radial


31/178


Deformación de conductores entre espaciadores de soporte


32/178


Deformación de conductores internos


33/178


Deformación radial


34/178


Deformación del núcleo


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Page 35© OMICRON

Métodos de Diagnóstico

Tradicionales

Métodosquímicos

Dissolvedgasses(DGA)

Physical-chemical and

electrical Analysis (PCEA)

Furan Analysis(FUR)

Conductivity(COND)

Degree ofpolymerisation

(DP)

KF in paper(MPKF)

ACEITE PAPEL

Métodoseléctricos

Avanzados

Excit. current(EXCU)

Mag. bal. test(MABA)

Dissip. factor50/60 Hz (DF)

Polarization index anddielectric absorption (POI/DA)

Insulation

resistance(INRE)

Static Wind.resist. (DCWR)

Core

Grounding(CGRO)

Short-circuitImped. (SCI)

Termografía (IRI)Freq. Resp.

Analysis (FRA)

Freq. Resp. StrayLoss. (FRSL)

Other non-conventionaladvanced methods:FRLI, FRCL

Diss. factor Tip-up(DFTU)

Dielec. Resp.Method (DRM)

Partial discharges(PD)

Freq. Resp. Diss.Fact. (FRDF)

Rel.

Transformación(TTR)

Diagnóstico


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Técnicas de Diagnóstico Tradicionales

> Métodos químicos en el aceite> Análisis de gases disueltos en el aceite (DGA)

Page 36© OMICRON

Gas clave Naturaleza del modo de falloH2 (hidrógeno) Eléctrica, DegradaciónCH4 (metano) Eléctrica, DegradaciónC2H4 (etileno) Térmica, DegradaciónC2H6 (etano)C3H8 (propano) Térmica, Degradación

C2H2 (acetileno) Eléctrica, Degradación

CO (monoxide) Térmica, DegradaciónCO2 (dioxide) Térmica, DegradaciónO2 DegradaciónN2 Degradación


37/178

Page 37

StatusHydrogen

(H2)

Methane

(CH4)

Acetylene

(C2H2)

Ethylene

(C2H4)

Ethane

(C2H6)

Carbon

monox.

(CO)

Carbon

diox. (CO2)TDCG

Condition

1 ≤100 ≤120 ≤35 ≤50 ≤65 ≤350 ≤2500 720

Condition2

101-700 121-400 36-50 51-100 66-100 351-570 2500-4000 721-1920

Condition

3701-1800 401-1000 51-80 101-200

101-

150571-1400 4001-10000 1921-4630

Condition

4>1800 >1000 >80 >200 >150 >1400 >10000 >4630

Individual gas concentrations and total dissolved gas concentrations according toIEEE C57.104

Análisis de gases disueltos

Analisis indi id al de


38/178

Page 38© OMICRON

Medición de DGA :determinación de

concentración de gas

Analisis individual deconcentración de gas

(IEEE, IEC y otros)

Condición

1 osuperior?

Re-muestreo para encontarrata de generación basado

en niveles TDCG

Mantener muestreonormal/rutina

MonitoreoInterpretación de ratas usando

indicadores R y TCGv

Rata de

generaciónanormal degases?

No

Si

Diagnóstico de naturaleza dela falla

Criterio de interpretaciónhíbrida (IEEE/IEC/Otros)

Si

No

IEEE-Método de gas clave

-Promedio deDoernenburg

-Promedio de Rogers

IEC-Promedio de gas

básico-Promedio adicional

Naturaleza de falla específica esdiagnosticada (Electrica Corona/Arco,

Térmica)

Combinación defallas diagnosticada

IEC-Análisis gráfico

-Esquema simplificadode interpretación

Otros criterios (usario,fabricante)

Diagnóstico de modo de falla-Métodos de diagnóstico eléctrico

Valve plug

1000


39/178

Years0 2 4 6

H2

C2H6

CH4

CO

0

200

400

800

600

C2H2

1000

Years0 1 2 3 4

H2

C2H2

C2H4

CO

0

200

400

800

600

Months0 2 4 6 8

H2

C2H2

C2H6

CH4C2H4

0

1000

2000

3000

MonoxidoHidrógenoMetanoEtano

Acetileno

MonoxidoHidrógeno

AcetilenoEtileno

EtilenoMetanoEtanoHidrógeno

Acetileno


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Análisis físico químico y eléctrico del aceite

Page 40© OMICRON

Colour andappearance

Breakdown voltage

Water content

Acidity

Dissipation factor

Inhibitor content

Group 1

Sediment andsludge

Interfacial tension

Particle count

Oxidation stability

Flash point

Compatibility

Pour point

Density

Viscosity

Polychlorinatedbiphenyls (PCBs)

Corrosive sulphur

Group 2 Group 3

Classification of tests for mineral oil according to IEC 60422

Commonly performed tests


41/178


42/178

Análisis de compuestos furánicos

Page 42© OMICRON

Full organic terminology for the six furanic species Mayers Lab

5-hydroxymethyl-2-furaldehyde 5H2FFurfuryl alcohol 2FOL2-furaldehyde 2FAL

3-furaldehyde (surrogate) 3FAL2-acetyl furan 2ACF5-methyl-2-furaldehyde 5M2F

Pruebas complementarias de confirmación deben realizarse para detectar cadenas de celulosas disueltas en el aceite que son producto de la pérdidadel dieléctrico; estas cadenas son llamadas compuestos furánicos.


43/178

Análisis de compuestos furánicos

Page 43© OMICRON

2-Furaldehyde (ppm) Degree of polymerization Extent of degradation

0-0.1 800-1200 Insignificant0.1-0.5 700-550 Significant

1.0-2.0 500-450 Cause of concern

>10


44/178

Métodos químicos en el papel

Page 44© OMICRON

Técnica Naturaleza del modo de fallo Valoración Karl Fisher en papel (KFDP) Degradación del papelGrado de polimerización (DPO) Degradación del papel


45/178

Inspección termográfica

Page 45© OMICRON

AR01 AR02

SP01

SP02


46/178

PAGE 46Source: ABB Brochure „Bushing diagnostics and conditioning“, 2750 515-142 en

Inspección termográfica


47/178

Métodos eléctricos

Page 47© OMICRON

Técnica Naturaleza del modo de falloResistencia de aislamiento (IR) DegradaciónFactor de disipación (DF) DegradaciónRelación de transformación (TTR) Eléctrica

Resistencia de devanado (DCWR) Eléctrica, TérmicaImpedancia de corto-circuito (SCI) MecánicaCorriente de excitación (EXCU) Eléctrica


48/178

Factor de disipación (Tan delta) a 50/60 Hz

L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:Cg1, C12, Cg2

UST GSTg


49/178

Qué nos dice la Capacitancia y el Factor de Potencia?

• Capacitancia:

• Bushings:

» Rupturas parciales entre capas.

» Aceite dentro de las rupturas del aislamiento solido (RBP)

• Devanados del Transformador:» Cambio de la geometría entre los devanados

(deformación y desplazamiento de los devanados debido

a una gran corriente de falla transitoria en el

transformador)


50/178

• Factor de Potencia:

• Bushings:

» Envejecimiento y descomposición del aislamiento

» Presencia de Humedad

» Defectos en las capas capacitivas o contacto del electrodo» Rupturas en el aislamiento.

» Descargas Parciales.

• Transformadores:

» Envejecimiento

» Humedad en el aceite y en el papel

» Contaminación de partículas



51/178


Page 51© OMICRON


52/178

Configuración: transformador de 2 devanados (CH,

CHL)

Terminales Prim y Sec

cortocircuitadosGST


53/178

Configuración: transformador de 2 devanados (CL,

CHL)

GST

C fi ió t f d d 3 d d (C


54/178

Configuración: transformador de 3 devanados (CH,

CHL, CHT)

GST

Configuración: transformador de 3 devanados (C


55/178

Configuración: transformador de 3 devanados (CL,

CLH, CLT)

GST

Configuración: transformador de 3 devanados (C


56/178

Configuración: transformador de 3 devanados (CT,

CHT, CLT)

GST


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© OMICRON

Prueba de devanado con transformador de potenciade tres devanados (H=alta tensión, L=baja tensión, T=terciario)

Página 4 de 6

Nº Salida AT Tierra Guarda UST VPrueba [V] IPrueba [A] C

DF [%]

medido

DF [%]

corregido Medido Modo Conexiones

1 H L T 10043,0 0,0523 16,57 nF 0,5162 0,5162 H + HL GST gB

H a HV OUTL a IN AT a IN B

2 H L + T 10047,0 0,0089 2.814 nF 1,2432 1,2431 H GST gA+B

3 H T L 10046,0 0,0435 13,77 nF 0,4036 0,4036 HL UST A

4 nº 1 - nº 2 13,75 nF

5 L T H 10041,0 0,0102 3.223 nF 1,5474 1,5473 L + LT GST gA

L a HV OUTH a IN AT a IN B

6 L T + H 10042,0 0,0099 3.149 nF 1,6291 1,6289 L GST gA+B

7 L H T 10041,0 0,0002 73,79 pF 2,0545 2,0541 LT UST B

8 nº 5 - nº 6 73,50 pF

9 T H L 10043,0 0,0664 21,03 nF 1,3098 1,3097 T + TH GST gB

T a HV OUTH a IN AL a IN B

10 T H + L 10042,0 0,0394 12,49 nF 1,9452 1,9448 T GST gA+B

11 T L H 10044,0 0,0269 8.540 nF 0,3832 0,3832 TH UST A

12 nº 9 - nº 10 8.540 nF

Factor de potencia y disipación (tan delta) + capacitancia del aislamiento

del transformador

Diagnóstico de transformadores de potencia


58/178

Definiciones

© OMICRON

Las perdidas dieléctricas son causadas por:> Perdidas de conducción

> Perdidas de polarización

> Descargas parciales

0.00E+00

5.00E-04

1.00E-03

1.50E-03

2.00E-03

2.50E-03

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Serial

Parallel

Sum

Circuito paralelo Circuito serie

R P

C P

R S

C S ||

||cos:PF

1

||

||tan:DF

tot

RP

P P CP

RP

I

I

C R I

I

tot

R

S S

C

R

U

U

C RU

U

cos:PF

tan:DF


59/178

Itotal

Icond.Iabs,a

Iabs,r

Idisδ

DF=tanδ=

Iact

Irea

Iact

Irea

U

I

t a n δ

Frequency15 Hz 400 Hz

a) Typical pattern forgood condition

b) Typical pattern forpoor condition or high

temperature

a

b

Respuesta en frecuencia del factor de disipación


60/178

Respuesta en frecuencia del factor de disipación

Page 60© OMICRON

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

1.40

15 20 35 50 135 220 305 400

P o w e r F a c t o r ( % )

Frequency (Hz)

ICL

ICH

ICHL

0.0%

1.0%

2.0%

3.0%

4.0%

5.0%

6.0%

7.0%

15 30 80 130 230 330 400


Frequency (Hz)

ICH


61/178


62/178

> 04.12.20042015-08-20

Comparación de 2 Transformadores


63/178

> 04.12.20042015-08-20

Unexpected ferquency curves

-1.0 %

0.0 %

1.0 %

2.0 %

3.0 %

4.0 %

5.0 %

6.0 %

7.0 %

8.0 %

0.0 Hz 100.0 Hz 200.0 Hz 300.0 Hz 400.0 Hz 500.0 Hz

17.0 Hz

30.0 Hz

80.0 Hz

130.0 Hz

230.0 Hz

400.0 Hz

220kV Gießharzdurchführungen

0.4 %

0.45 %

0.5 %

0.55 %

0.6 %

0.65 %

0.7 %

0.75 %

0.8 %

0.0Hz 50.0Hz 100.0H

z

150.0H

z

200.0H

z

250.0H

z

300.0H

z

350.0H

z

400.0H

z

450.0H

z

Phase A

Phase B

Phase C

DF (f)

-1.5 %

-1.0 %

-0.5 %

0.0 %

0.5 %

1.0 %

0.0Hz

50.0

Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz


64/178

> 04.12.20042015-08-20

Fases no conectadas o mala conexión

Corriente a travésde devanadoscausa pérdidasinductivasadicionales

Fases conectadas


65/178

> 04.12.20042015-08-20

Fases conectadas

Todas las fases delos devanadosestán al mismopotencial

DF (f)


66/178

Mal contacto de lasconexiones de corto

circuito

-1.5 %

-1.3 %

-1.1 %

-0.9 %

-0.7 %

-0.5 %

-0.3 %

-0.1 %

0.1 %

0.3 %

0.5 %

0.7 %

0.0

Hz

50.0

Hz

100.0

Hz

150.0

Hz

200.0

Hz

250.0

Hz

300.0

Hz

350.0

Hz

400.0

Hz

450.0

Hz

DF (f)

0.0 %

0.1 %

0.2 %

0.3 %

0.4 %

0.5 %

0.6 %

0.7 %

0.8 %

0.0Hz

50.0Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz

Buen contacto de las

conexiones de cortocircuito

Di ó ti d t f d d t i


67/178

0 nF

5 nF

10 nF

15 nF

20 nF

25 nF

30 nF

0

V

2 0 0 0

V

4 0 0 0

V

6 0 0 0

V

8 0 0 0

V

1 0 0 0 0

V

1 2 0 0 0

V

1 4 0 0 0

V

H(V) HL(V) L(V)

0.2 %

0.25 %

0.3 %

0.35 %

0.4 %

0.45 %

0.5 %

0

V

2 0 0 0

V

4 0 0 0

V

6 0 0 0

V

8 0 0 0

V

1 0 0 0 0

V

1 2 0 0 0

V

1 4 0 0 0

V

H(V) HL(V) L(V)

© OMICRON

Tan delta

(barrido de tensión)

Capacitancia

(barrido de tensión)

C a p a c i t a n c i a

V

F a c t o r d e p o t e n c i a / f a c t o r d e d i s i p a c i ó n

( t a n d e l t a )

Página 5 de 6

V

Factor de potencia y disipación (tan delta) + capacitancia del aislamiento

del transformador

Diagnóstico de transformadores de potencia

Pruebas automatizadas con plantillas de pruebas y generación de informes con ExcelTM

Prueba de Factor de Potencia de 15 to 400 Hz


68/178

Page 68© OMICRON


69/178

> 04.12.20042015-08-20

Factor de Potencia (f) a transformador con aceite tratado

DF (f) H, HL, L

0.0 %

0.05 %

0.1 %

0.15 %

0.2 %

0.25 %

0.3 %

0.35 %

0.4 %

0.45 %

0.0Hz

50.0Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz

H(f)

HL(f)

L(f)


70/178

> 04.12.20042015-08-20

Factor de Potencia (f) a transformador con aceite

envejecido

DF (f) H, HL, L

0.0 %

0.1 %

0.2 %

0.3 %

0.4 %

0.5 %

0.6 %

0.0Hz

50.0Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz

H(f)

HL(f)

L(f)

Factor de Potencia (f) a transformador con alto


71/178

Factor de Potencia (f) a transformador con alto

contenido de humedad

DF (f) H, HL

0.0 %

0.2 %

0.4 %

0.6 %

0.8 %

1.0 %

1.2 %

1.4 %

1.6 %

1.8 %

0.0Hz

50.0Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz

H(f)

HL(f)


72/178

Barrido de tensión del factor de disipación (tip-UP)

Page 72© OMICRON

0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

2 4 6 8 10 1 2


Voltage (kV)

ICHL

ICH

ICL

2.1%

2.12%

2.14%

2.16%

2.18%

2.2%

2.22%

2.24%

2 4 6 8 10 12


Voltage (kV)

ICH

Bushings tipo condensador


73/178

Bushings tipo condensador

RBP - Papel con

ligamento de resina

RIP – Papel impregnado con

resina

OIP

Papel impregnado en

aceite

Capacitive Bushing of a 123kV CT


74/178

Capacitive Bushing of a 123kV CT

PAGE 74

Bushing Measuring Tap


75/178

Bushing Measuring Tap

PAGE 75

Measuring Taps


76/178

Measuring Taps

MICAFIL

ABB

PAGE 76

Measuring Taps


77/178

Measuring Taps

HSP

PAGE 77

Measuring Taps


78/178

Measuring Taps

GE

PAGE 78

Arcing at the Measurement Tap


79/178

Arcing at the Measurement Tap

PAGE 79

Source: Norbert Koch „Diagnoseverfahren an Hochspannungsdurchführungen aus Herstellersicht“, Diagnoseverfahren an Schaltanlagen und Transformatoren,HdT Essen 2013

Partly Burned Measurement Tap of a


80/178


245kV-RIP Busing

PAGE 80Source: Hubert Goebel GmbH



81/178


400kV-OIP Busing



82/178

Diseño de bornas capacitivas

E B A C C C C

1...

111

1

C E N T E R

C O N D

U C T O R

GROUNDED

LAYER/FLANGE

TAP ELECTRODE

GROUNDED

LAYER/FLANGE

Emax = high

A

without capacitive layers

Emax = smaller

with capacitive layers

A

C1 C1

C2

C A

CB

CC

CD

CE


83/178

Configuración: borna C1 (desmantelada)


84/178

Configuración: borna C2 (desmantelada)

Tensión limitada en la toma de la borna


85/178

Configuración: borna (integrada)

Cortocircuite todoslos terminales

La medición de las bornas sóloes posible con la toma de

medición.

C-Tan δ Progression of a Bushing


86/178

C Tan δ Progression of a Bushing

C Tan-Delta Progression of a 220 kV RBP (Hard Paper) Bushing

Year of Manufacturimg 1961, horizontal mounted, oil filled

-5

0

5

10

15

20

25

30

75 77 79 81 83 85 87 89

Date of Measurement

TanDeltax10-3

ChangeofCapacitance%

Tan Delta Change of Capacitance

Source: RWE

PAGE 87

Source: Volker Seitz: „Vorbeugende Instandhaltung an Leistungstransformatoren“, OMICRON Anwendertagung 2003, Friedrichshafen

Bushing Fault


87/178

Bushing Fault

Source: RWE

PAGE 88


Bushing After Explosion


88/178

us g te p os o

PAGE 89



89/178

StandardsType RIP OIP RBP

Main insulation Resinimpregnatedpaper

Oilimpregnatedpaper

Resin bondedpaper

DF / tan delta (20°C,

IEC60137)

< 0.7 % < 0.7 % < 1.5 %

PF cos phi (20°C,

IEEE C57.19.01)

< 0.85 % < 0.5 % < 2 %

Typical new values 0.3-0.4 % 0.2-0.4 % 0.5-0.6 %

PD (IEC60137) at Um

1.5 Um /3

1.05 Um /3

< 10 pC< 5 pC< 5 pC

< 10 pC< 5 pC< 5 pC < 300 pC

PAGE 90

TanDelta at Different Frequencies


90/178

Statistical Analysis of 2000 Bushings

RIP Bushings

PAGE 91

Source: Hubert Goebel GmbH, Sprockhövel , Measurements on 2000 Bushings



91/178

PAGE 92



OIP Bushings



92/178


RBP Bushings

PAGE 93


Cigre WG A2.34 Brochure 445


93/178

Guide for Transformer Maintenance

www.e-cigre.org

PAGE 94

Frequency

OIP Bushings

http://www.e-cigre.org/http://www.e-cigre.org/


94/178

Winding Machine

PAGE 95

Source: Trench Brochure „OIP Transformer Outdoor Bushings“

Breakdown in a OIP Bushing


95/178

Source: B. Heil, „Diagnose und Bewertung von Durchführungen”, OMICRON AWT Dresden 2010

PAGE 98

OIP Bushing Fault


96/178


OIP Bushing


97/178

Fault


OIP Bushing Fault


98/178


OIP Bushing (Dismantling)


99/178


OIP Bushing


100/178


OIP BushingBreakdown at the Sharp Edge of the Foil


101/178

Breakdown at the Sharp Edge of the Foil

PAGE 104

Source: Hubert Goebel GmbH

OIP Bushing


102/178

PAGE 105

Source: Hubert Goebel GmbH

123kV OIP DF Corroded Measuring Tap


103/178

PAGE 106

RIP BushingsSeismic Shock Test


104/178

Seismic Shock Test

PAGE 107

Source: HSP Germany

RIP BushingsSeismic Shock Test Close up


105/178

Seismic Shock Test Close up

PAGE 108

Source: HSP Germany

220kV RIP Bushing, Stored Outside


106/178

PAGE 111

220kV RIP Bushing, Stored Outside


107/178

0.25 %

0.35 %

0.45 %

0.55 %

0.65 %

0.75 %

0.85 %

0.0 Hz 100.0 Hz 200.0 Hz 300.0 Hz 400.0 Hz 500.0 Hz

T a n

D e l t a

after removing from TR

3 months after removing

6 months afetr removing

Minimum

Minimum

Minimum

PAGE 112

Influence of Humidity –f 123kV B hi ith Sili C t d C it I l t


108/178

PAGE 113

for 123kV Bushings with Silicone Coated Composite Insulators

Mounted Horizontally

Influence of Humidity –for 123kV Bushings with Silicone Coated Composite Insulators


109/178

PAGE 114

DF (f)

0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

0.6%

0.7%

0.8%

0.9%

1.0%

0.0Hz 50.0Hz 100.0Hz 150.0Hz 200.0Hz 250.0Hz 300.0Hz 350.0Hz 400.0Hz 450.0Hz

T31 2U2(f)

T31 2V2(f)

T31 2W2(f)

T32 2U2(f)

T32 2V2(f)

T32 2W2(f)

T33 2U2(f)

T33 2V2(f)

T33 2W2(f)



Influence of Humidityf 123kV B hi ith Sili C t d C it I l t


110/178

PAGE 115



DF (f)

0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

0.6%

0.7%

0.8%

0.9%

1.0%


A

B

C

DF (f) A, B, C

0.0%

0.1%

0.2%

0.3%

0.4%

0.5%

0.6%

0.0Hz

50.0Hz

100.0Hz

150.0Hz

200.0Hz

250.0Hz

300.0Hz

350.0Hz

400.0Hz

450.0Hz

A

B

C

Bushings withmoss and outer

humidity

Bushings cleaned,

measured at dry weather


111/178

Measurement With High Humidity With and

Without Guard


112/178

PAGE 117

Without Guard

Measurement With High Humidity With and

Without Guard


113/178

PAGE 118

Without Guard

without

Guard

with Guard

Bushings OIP


114/178

• El papel de los bushings OIP envejecenparticularmente a altas temperaturas.

• Conforme el aislamiento envejece, las

perdidas dieléctricas aumentan.

-> Incrementa el factor de potencia.

• El envejecimiento dependiente de la

temperatura descompone el papel y produce

agua adicional

-> Esto acelera el envejecimiento

Bushings OIP 123kV


115/178

Bushings OIP 123kV. Barrido de Tensión


116/178

PF (V) A, B, C

0.4%

0.5%

0.6%

0.7%

0.8%

0.9%

1.0%

1.1%

1.2%

1.3%

0 . 0

V

2 0 0 0 . 0

V

4 0 0 0 . 0

V

6 0 0 0 . 0

V

8 0 0 0 . 0

V

1 0 0 0 0 . 0

V

1 2 0 0 0 . 0

V

1 4 0 0 0 . 0

V

A

BC

Bushings OIP 123kV. Barrido de Frecuencia


117/178

PF (f) A, B, C

0.0%

0.2%

0.4%

0.6%

0.8%

1.0%

1.2%

1.4%

1.6%

1.8%

2.0%

0 . 0 H z

5 0 . 0 H z

1 0 0 . 0 H z

1 5 0 . 0 H z

2 0 0 . 0 H z

2 5 0 . 0 H z

3 0 0 . 0 H z

3 5 0 . 0 H z

4 0 0 . 0 H z

4 5 0 . 0 H z

A

BC

Interruptor en Aceite 69 kV


118/178

> 04.12.20042015-08-20

p

Factor de Potencia (f) Bushings OIP 69 kV


119/178

> 04.12.20042015-08-20


Prueba FP - C Bushings del Interruptor

V Prueba* [V] C med. FP med.[%]

10032.20 2.836E-10 0.457

10031.81 2.815E-10 0.491

10031.55 2.853E-10 0.493

10031.20 2.837E-10 0.486

10028.73 2.855E-10 0.50410030.49 2.853E-10 0.449



120/178

> 04.12.20042015-08-20

( ) g

0.0 %

0.1 %

0.2 %

0.3 %

0.4 %

0.5 %

0.6 %

*0.0 Hz *100.0 Hz *200.0 Hz *300.0 Hz *400.0 Hz *500.0 Hz

1

2

3

4

5

6


15 400H


121/178

> 04.12.20042015-08-20

15-400Hz

Corriente de excitación


122/178


L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:Lm, Rm

CORRIENTE DE EXCITACION


123/178


• Defectos de fabricación

• Cortocircuito en aislamiento entre espiras

• Problemas en los cambiadores de tap

• Aterrizamiento anormal del núcleo



124/178


La interpretación de los resultados se puede realizar comparando con pruebasprevias, sólo si las condiciones de flujo remanente son las mismas.

Se suele evaluar los resultados comparando entre fases (patrones típicos)



125/178


El patrón normal que se espera en lostransformadores trifásicos es de dos corrientes altas ymuy similares y una corriente baja:

• Fases A y C dentro de un 5% una de otra

• Fase B dentro de un 65-90% de A y C



126/178

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

E x c i t i n g C u r r e

n t [ m A ]

Tap Changer Position

Exciting Current

A

B

C




127/178

CO C C O

Ni=FR donde N = número de vueltas

i = corriente en el devanado

F flujo magnético

R = reluctancia

i

F

La reluctancia (R) en un circuito magnético es elequivalente a la resistencia en un circuitoeléctrico.

Al modelar el circuito magnético como un circuito eléctrico tendríamos:



128/178

Asumiendo que cada reluctancia es de 1W y resolviendo para el flujo magnético circulante por fA:

1W 1W

1W1W

1W 1W

1W

1W

1W

1W1W

3W

1W

1W

1W

3/4W 3 3/4W

Resolviendo para el flujo magnético circulante por fB:

1W 1W

1W 1W

1W 1W

1W 3W 1W 3W 1W 1 1/2W 2 1/2W



129/178

1 U - 1 V

1 V - 1 W

1 W - 1 U

2 U - 2 N

2 V - 2 N

2 W - 2 N

1 V - 1 W

1 U - 1 V

1 W - 1 U


Patrones típicos:

De lo anterior se nota que las fases Ay C tienen una reluctancia mayor quela fase B.

A mayor reluctancia, mayor será lacorriente para crear el FlujoMagnético F.

Por lo tanto se espera un patrón de:

2 corrientes altas e iguales en las faseexternas (A y C) y una corrientemenor en la fase del medio (B).

Relación de transformación


130/178


Page 136© OMICRON

L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:N1, N2

RELACION DE TRANSFORMACION


131/178


• Con esta prueba se puede detectar:

a. Conexiones abiertas

b. Espiras en corto o abiertas en los

devanadosc. Polaridad incorrecta

d. Verificar la relación de transformaciónsin carga del transformador en todas lasposiciones del tap



133/178

C ON NS O M C ON

• Para operación confiable y conexiones enparalelo es extremadamente importante que

la relación de transformación seadeterminada de manera precisa.

• En todo caso se requiere que la relación de

transformación esté dentro de 0.5% de larelación indicada en placa

Resistencia de devanados de CC: estática


135/178

RESISTENCIA DE DEVANADOS

• Los objetivos de la prueba son:

1. Cálculo del componente de pérdidas I2R del conductor.

2. Cálculo de la temperatura del devanado después de la prueba

de calentamiento.3. Cómo base descubrimiento de posibles daños:

a. Conexiones del cambiador o contactos trabajandoflojos (alta resistencia o abierto)

b. Conexiones de bujes flojas

c. Devanados en corto o abiertos

d. Conexiones entre devanados sueltas

Resistencia de devanados de CC: estática


136/178

Page 143© OMICRON

0.800

0.850

0.900

0.950

1.000

1.050

1.100

1.150

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

D C W i n d i n g R e s i s t a n c e ( Ω )

Tap position

0.55

0.57

0.59

0.61

0.63

0.65

1716151413121110 9 8 7 6 5 4 3 2 1

D C W i n d i n g R e

s i s t a n c e ( Ω )

Tap position

RDC Phase A

RDC Phase B

RDC Phase C


137/178

RESISTENCIA DE DEVANADOS

Consideraciones

• El devanado debe estar inmerso en el aceite de 3 a 8 horas sinexcitación.

• La tempetura ambiente debe ser lo más constante posibledurante la prueba.

• La temperatura standard o la temperatura a la cual se corrige esigual a la elevación de temperatura del devanado más 20°C. Esdecir para un transformador de 55°C de elevación detemperatura, la temperatura de corrección es de 75°C, y para

uno de 65°C de elevación de temperatura es de 85°C.• Los resultados óptimos de esta prueba deben estar dentro de

2% de los resultados de fábrica.


138/178

Principio OLTC (2)


139/178

A B

Tap Selector

Diverter

Switch

Transition

Resistors

Principio OLTC (3)


140/178

A B

Tap Selector

Diverter

Switch

Transition

Resistors

Principio OLTC (4)


141/178

Tap Selector

Diverter

Switch

Transition

Resistors

A B

Principio OLTC (5)


142/178

A B

Tap Selector

Diverter

Switch

Transition

Resistors

Principio OLTC (6)


143/178

A B

Tap Selector

Diverter

Switch

Transition

Resistors

Corriente transitoria durante el proceso de conmutación

Segundo

resistor deTa

0


144/178

1 = Diverter switch conmuta al primer resistor de transición

2 = Ambos resistores de transición en paralelo

3 = Segundo resistor de transición solo

4 = Contacto final alcanzado, restablecimiento de la corriente de prueba a la corriente nominal

Ripple

Slope

A

1Primer

resistor de

transición

2Ambos

resistores de

transición

3

transición solo

4Posición final

del diverter

switch

Ta

p

Se

le

ct

or

D

i

v

e

r

te

r

S

w

i

tc

h

T

r

a

n

s

it

i

o

nR

e

s

i

s

t

o

r s

A B

0


145/178

Diagnostico del diverter switch


146/178

Resistencia de devanados de CC: dinámica


148/178

Ripple

0.0%

0.5%

1.0%

1.5%

2.0%

2.5%

000 005 010 015 020 025 030 Taps

A UP

A DOWN

B UP

B DOWN

C UP

C DOWN

Slope de un Diverter Switch en buena condición


149/178

PAGE 156

Slope

-0.6A/s

-0.5A/s

-0.4A/s

-0.3A/s

-0.2A/s

-0.1A/s

0.0A/s

000 005 010 015 020 025 030 Taps

A UP

A DOWN

B UP

B DOWN

C UP

C DOWN

Ripple de un diverter switch desgastado


150/178

> 04.12.200420/08/2015 Ripple

3.0%

3.5%

4.0%

4.5%

5.0%

5.5%

0 5 10 15 20Taps

A UP

A DOWN

B UP

B DOWN

C UP

C DOWN


151/178


152/178

Impedancia de corto-circuito


153/178

L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:L1, L2

Prueba equivalente trifasica Prueba por fase

Esta prueba mide las contribuciones

reactivas y resistivas que resultan del

flujo de dispersión

Reactancia de Fuga (Impedancia de Corto Circuito)

> Propósito: Deformaciones en los Devanados

> Aviso: Altas corrientes de falla altas corrientes inrush


154/178

> Aviso: Altas corrientes de falla, altas corrientes inrush

> Diferencia no mayor al 5% con respecto a valores fabrica

© OMICRON

220kV Wicklung

Fuerzas

Devanado BT

Devanado AT

Flujo de

Dispersión

AT BT

LscRsc

Lsc incrementa con

mayor dispersión

Esta prueba mide las contribuciones

reactivas y resistivas que resultan del

flujo de dispersión

Mediciones de Reactancia de Fuga


157/178

Page: 164Impedancia de Corto Circuito H-X Impedancia de Corto Circuito H-Y Impedancia de Corto Circuito X-Y

Impedancia de cortocircuito


158/178

Respuesta en frecuencia de pérdidas de dispersión

(FRSL)


159/178

Page 166© OMICRON

El arreglo de medición es exactamente el mismo de la impedancia decortocircuito

L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:R1, R2

R1=R1DC+R1ACR2=R2DC+R2AC

Medición de la Respuesta a la Frecuencia por

Perdidas de Dispersión


160/178

Xs

c

Rs

c

Zsc

R

dc

© OMICRON

R (f)

Rdc representa la

resistencia de

los devanados

Rac representa las

perdidas del flujo

de dispersión


161/178

Trenzas en paralelo con conductores transpuestos


162/178

© OMICRON

Las corrientes

inducidas son

compensadas

BDevanado AT

Devanado BT

Trenzas en paralelo en corto circuito


163/178

© OMICRON

BDevanado AT

Devanado BT

Perdidas

adicionales

porcorrientes

inducidas

La resistenciade devanados

no cambia

La relación no

cambia

Comparación de las tres fases


164/178

© OMICRON

R(f )

0.0 Ohm0.5 Ohm1.0 Ohm1.5 Ohm2.0 Ohm2.5 Ohm

3.0 Ohm3.5 Ohm4.0 Ohm4.5 Ohm

0 100 200 300 400 500

Frecuencia (Hz)

A

B

C

Fase C fallada


165/178

© OMICRON

R(f)

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350 400Frecuencia [Hz]

m O h

m A

B

C

Calentamiento local


167/178

Page 174© OMICRON

0.0Ω

2.0Ω

4.0Ω

6.0Ω

8.0Ω

10.0Ω

12.0Ω


R e s i s t a n c e (

O h m )

Frequency (Hz)

Phase U Phase V Phase W

Respuesta en frequencia de péridas de dispersión

(FRSL)


168/178

Page 175© OMICRON

R(f)

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Frequency [Hz]

m O h m A

B

C

Caso de estudioTransformador 40-MVA, Y , 121 kV/12.85 kV


169/178

> 04.12.20042015-08-20

El transformador fue removido de servicio por la generaciónde gases, los cuales, según análisis, indicaba punto caliente

involucrando papel. En laboratorios, sin embargo, ninguna de

las pruebas estandards mostró falla en los devanados. De

hecho, se encontró que:

La relación de transformación estaba correcta;

La corriente de excitación fue normal;

La Resistencia estática fue normal;

La medición comparative de la impedancia en las

tres fases no mostró diferencia significativa (menos

de 3%).



170/178

> 04.12.20042015-08-20



171/178

> 04.12.20042015-08-20

Fase A: 8 de 13 bandas paralelas se habían cortocircuitado. En esta

condición, la sección perpendicular de las líneas de flujo fue más grande y por

ende, las pérdidas por corriente Eddy

Fase B: 2 bandas paralelas fueron encontradas en cortocircuito pero la falla

no fue localizada en el devanado si no hasta que se desmanteló

Fase C: No se detectó falla en los devanados

Sobrecalentamiento local


172/178

> 04.12.20042015-08-20

Resistencia de aislamiento


173/178

L1R1

Cg1

Lm

L2R2

Rm

C12Cs1 Cs2

Cg2

N1 N2

Parámetros cláves:Cg1, C12, Cg2



174/178



175/178

Extracción de la resistencia de aislamiento de medidas de respuesta dieléctrica



176/178

Resistencia de aislamiento Índice de polirización

Técnicas de Diagnóstico Avanzadas


177/178

Page 187© OMICRON

Técnica Naturaleza del modo de fallo

Análisis de Respuesta en Frecuencia (FRA) Mecánica, Eléctrica, Térmica Análisis de Respuesta Dieléctrica (RVM, PDC and FDS) Degradación del papel y delaceite

Respuesta en Frecuencia del factor de disipación (FRDF) Degradación del papel y delaceite

Barrido de tensión del factor de disipación (tip-UP)Degradación del papel y delaceite, fallas a tierra

Respuesta en Frecuencia de las pérdidas de dispersión(FRSL) Eléctrica

Descargas parciales (PD) Eléctrica


178/178

Diagnóstico Equipos

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Transcript of Diagnóstico Equipos