8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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20 August 2015
Diagnóstico de Transformadores de Potencia
Seminario DMTP Argentina 2014
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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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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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Introducción: Pruebas en fábrica
Frequency Response Analysis
IEC 60076-1 2011
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Introducción: Pruebas en fábrica
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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
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Introducción: Pruebas de aceptación
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Introducción: Pruebas de aceptación
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Introducción: Pruebas de aceptación
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Introducción: Pruebas de aceptación
Ejemplo de inspecciones internas vía endoscopia
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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?
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Introducción: Pruebas periodicas de mantenimiento
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Introducción: Pruebas periodicas 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.
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Caracterización de fallas en transformadores
Parte activa
Devanados Estructura Conductores
Núcleo Estructura decompresión
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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
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Fallas de naturaleza eléctrica
Cortocircuito entre espiras y entre hebras
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Fallas de naturaleza eléctrica
Cortocircuito a tierra Puntos flotantes
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Fallas de naturaleza eléctrica
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.
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Fallas de naturaleza eléctrica
Ejemplos de los efectos decorrientes circulantes
Falla a tierra del núcleo
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Fallas de naturaleza térmica
Puntos de alta resistencia (carbonización de conductores)
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Fallas de naturaleza térmica
Puntos abiertos (carbonización de conductores)
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Fallas de naturaleza térmica
Incremento de la resistencia de contacto
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Fallas de naturaleza térmica
Carbonización de pantallas electroestáticas
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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
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Video 1 Video 2
Fallas de naturaleza mecánica
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
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Fallas de naturaleza mecánica
Tilting (inclinación) causado porfuerzas de compresión
Inestabilidad axial
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Falla de la estructura decompresión
Fallas de naturaleza mecánica
Inestabilidad axial ydeformación radial
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Fallas de naturaleza mecánica
Deformación de conductores entre espaciadores de soporte
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Fallas de naturaleza mecánica
Deformación de conductores internos
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Fallas de naturaleza mecánica
Deformación radial
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Fallas de naturaleza mecánica
Deformación del núcleo
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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)
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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
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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
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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
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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
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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
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Análisis de compuestos furánicos
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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.
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Análisis de compuestos furánicos
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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
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Métodos químicos en el papel
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Técnica Naturaleza del modo de fallo Valoración Karl Fisher en papel (KFDP) Degradación del papelGrado de polimerización (DPO) Degradación del papel
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Inspección termográfica
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AR01 AR02
SP01
SP02
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PAGE 46Source: ABB Brochure „Bushing diagnostics and conditioning“, 2750 515-142 en
Inspección termográfica
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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
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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
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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)
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• 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
Qué nos dice la Capacitancia y el Factor de Potencia?
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Qué nos dice la Capacitancia y el Factor de Potencia?
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Configuración: transformador de 2 devanados (CH,
CHL)
Terminales Prim y Sec
cortocircuitadosGST
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Configuración: transformador de 2 devanados (CL,
CHL)
GST
C fi ió t f d d 3 d d (C
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Configuración: transformador de 3 devanados (CH,
CHL, CHT)
GST
Configuración: transformador de 3 devanados (C
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Configuración: transformador de 3 devanados (CL,
CLH, CLT)
GST
Configuración: transformador de 3 devanados (C
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Configuración: transformador de 3 devanados (CT,
CHT, CLT)
GST
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Prueba de devanado con transformador de potenciade tres devanados (H=alta tensión, L=baja tensión, T=terciario)
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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
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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
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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
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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
P o w e r F a c t o r ( % )
Frequency (Hz)
ICH
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> 04.12.20042015-08-20
Comparación de 2 Transformadores
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> 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
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> 04.12.20042015-08-20
Fases no conectadas o mala conexión
Corriente a travésde devanadoscausa pérdidasinductivasadicionales
Fases conectadas
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> 04.12.20042015-08-20
Fases conectadas
Todas las fases delos devanadosestán al mismopotencial
DF (f)
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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
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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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
68/178
Page 68© OMICRON
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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)
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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)
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
P o w e r F a c t o r ( % )
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
P o w e r F a c t o r ( % )
Voltage (kV)
ICH
Bushings tipo condensador
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
74/178
Capacitive Bushing of a 123kV CT
PAGE 74
Bushing Measuring Tap
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
75/178
Bushing Measuring Tap
PAGE 75
Measuring Taps
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
76/178
Measuring Taps
MICAFIL
ABB
PAGE 76
Measuring Taps
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
77/178
Measuring Taps
HSP
PAGE 77
Measuring Taps
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
78/178
Measuring Taps
GE
PAGE 78
Arcing at the Measurement Tap
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
80/178
Partly Burned Measurement Tap of a
245kV-RIP Busing
PAGE 80Source: Hubert Goebel GmbH
Partly Burned Measurement Tap of a
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
81/178
Partly Burned Measurement Tap of a
400kV-OIP Busing
PAGE 81Source: Hubert Goebel GmbH
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
83/178
Configuración: borna C1 (desmantelada)
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
84/178
Configuración: borna C2 (desmantelada)
Tensión limitada en la toma de la borna
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
87/178
Bushing Fault
Source: RWE
PAGE 88
Source: Volker Seitz: „Vorbeugende Instandhaltung an Leistungstransformatoren“, OMICRON Anwendertagung 2003, Friedrichshafen
Bushing After Explosion
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
88/178
us g te p os o
PAGE 89
Source: Volker Seitz: „Vorbeugende Instandhaltung an Leistungstransformatoren“, OMICRON Anwendertagung 2003, Friedrichshafen
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
90/178
Statistical Analysis of 2000 Bushings
RIP Bushings
PAGE 91
Source: Hubert Goebel GmbH, Sprockhövel , Measurements on 2000 Bushings
TanDelta at Different Frequencies
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
91/178
PAGE 92
Source: Hubert Goebel GmbH, Sprockhövel , Measurements on 2000 Bushings
Statistical Analysis of 2000 Bushings
OIP Bushings
TanDelta at Different Frequencies
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
92/178
Statistical Analysis of 2000 Bushings
RBP Bushings
PAGE 93
Source: Hubert Goebel GmbH, Sprockhövel , Measurements on 2000 Bushings
Cigre WG A2.34 Brochure 445
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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/
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
94/178
Winding Machine
PAGE 95
Source: Trench Brochure „OIP Transformer Outdoor Bushings“
Breakdown in a OIP Bushing
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
95/178
Source: B. Heil, „Diagnose und Bewertung von Durchführungen”, OMICRON AWT Dresden 2010
PAGE 98
OIP Bushing Fault
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
96/178
PAGE 99Source: Hubert Goebel GmbH
OIP Bushing
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
97/178
Fault
PAGE 100Source: Hubert Goebel GmbH
OIP Bushing Fault
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
98/178
PAGE 101Source: Hubert Goebel GmbH
OIP Bushing (Dismantling)
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
99/178
PAGE 102Source: Hubert Goebel GmbH
OIP Bushing
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
100/178
PAGE 103Source: Hubert Goebel GmbH
OIP BushingBreakdown at the Sharp Edge of the Foil
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
101/178
Breakdown at the Sharp Edge of the Foil
PAGE 104
Source: Hubert Goebel GmbH
OIP Bushing
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
102/178
PAGE 105
Source: Hubert Goebel GmbH
123kV OIP DF Corroded Measuring Tap
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
103/178
PAGE 106
RIP BushingsSeismic Shock Test
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
104/178
Seismic Shock Test
PAGE 107
Source: HSP Germany
RIP BushingsSeismic Shock Test Close up
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
105/178
Seismic Shock Test Close up
PAGE 108
Source: HSP Germany
220kV RIP Bushing, Stored Outside
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
106/178
PAGE 111
220kV RIP Bushing, Stored Outside
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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)
for 123kV Bushings with Silicone Coated Composite Insulators
Mounted Horizontally
Influence of Humidityf 123kV B hi ith Sili C t d C it I l t
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
110/178
PAGE 115
for 123kV Bushings with Silicone Coated Composite Insulators
Mounted Horizontally
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
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
111/178
Measurement With High Humidity With and
Without Guard
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
112/178
PAGE 117
Without Guard
Measurement With High Humidity With and
Without Guard
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
113/178
PAGE 118
Without Guard
without
Guard
with Guard
Bushings OIP
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
115/178
Bushings OIP 123kV. Barrido de Tensión
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
118/178
> 04.12.20042015-08-20
p
Factor de Potencia (f) Bushings OIP 69 kV
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
119/178
> 04.12.20042015-08-20
Factor de Potencia (f) Bushings OIP 69 kV
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
Factor de Potencia (f) Bushings OIP 69 kV
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
Factor de Potencia (f) Bushings OIP 69 kV
15 400H
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
121/178
> 04.12.20042015-08-20
15-400Hz
Corriente de excitación
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
122/178
Corriente de excitación
L1R1
Cg1
Lm
L2R2
Rm
C12Cs1 Cs2
Cg2
N1 N2
Parámetros cláves:Lm, Rm
CORRIENTE DE EXCITACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
123/178
CORRIENTE DE EXCITACION
• Defectos de fabricación
• Cortocircuito en aislamiento entre espiras
• Problemas en los cambiadores de tap
• Aterrizamiento anormal del núcleo
Corriente de excitación
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
124/178
Corriente de excitación
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)
CORRIENTE DE EXCITACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
125/178
CORRIENTE DE EXCITACION
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
Corriente de excitación
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
Corriente de excitación
CORRIENTE DE EXCITACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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:
CORRIENTE DE EXCITACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
Corriente de excitación
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
Corriente de excitación
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
130/178
Relación de transformación
Page 136© OMICRON
L1R1
Cg1
Lm
L2R2
Rm
C12Cs1 Cs2
Cg2
N1 N2
Parámetros cláves:N1, N2
RELACION DE TRANSFORMACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
131/178
RELACION DE TRANSFORMACION
• 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
Relación de transformación
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
132/178
Relación de transformación
Page 138© OMICRON
TTR(%) = Ratiomeasured − RationominalRationominal
× 100
RELACION DE TRANSFORMACION
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
134/178
Page 141© OMICRON
L1R1
Cg1
Lm
L2R2
Rm
C12Cs1 Cs2
Cg2
N1 N2
Parámetros cláves:R1, R2
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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
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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.
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Principio OLTC (2)
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A B
Tap Selector
Diverter
Switch
Transition
Resistors
Principio OLTC (3)
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A B
Tap Selector
Diverter
Switch
Transition
Resistors
Principio OLTC (4)
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Tap Selector
Diverter
Switch
Transition
Resistors
A B
Principio OLTC (5)
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A B
Tap Selector
Diverter
Switch
Transition
Resistors
Principio OLTC (6)
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A B
Tap Selector
Diverter
Switch
Transition
Resistors
Corriente transitoria durante el proceso de conmutación
Segundo
resistor deTa
0
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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
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Diagnostico del diverter switch
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Resistencia de devanados de CC: dinámica
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Ripple de un Diverter Switch (ruptor) en buena
condición
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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
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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
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> 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
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Impedancia de corto-circuito
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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
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> Aviso: Altas corrientes de falla, altas corrientes inrush
> Diferencia no mayor al 5% con respecto a valores fabrica
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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
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Reactancia de Fuga (Impedancia de Corto Circuito).Transformadores Trifásicos
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Reactancia de Fuga (Impedancia de Corto Circuito).
Auto-Transformadores Monofásicos
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Page: 164Impedancia de Corto Circuito H-X Impedancia de Corto Circuito H-Y Impedancia de Corto Circuito X-Y
Impedancia de cortocircuito
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Respuesta en frecuencia de pérdidas de dispersión
(FRSL)
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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
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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
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Trenzas en paralelo con conductores transpuestos
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© OMICRON
Las corrientes
inducidas son
compensadas
BDevanado AT
Devanado BT
Trenzas en paralelo en corto circuito
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BDevanado AT
Devanado BT
Perdidas
adicionales
porcorrientes
inducidas
La resistenciade devanados
no cambia
La relación no
cambia
Comparación de las tres fases
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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
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© 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
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Respuesta en frecuencia de pérdidas de dispersión
(FRSL)
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Page 174© OMICRON
0.0Ω
2.0Ω
4.0Ω
6.0Ω
8.0Ω
10.0Ω
12.0Ω
0.0Hz 50.0Hz 100.0Hz 150.0Hz 200.0Hz 250.0Hz 300.0Hz 350.0Hz 400.0Hz 450.0Hz
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)
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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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
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> 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%).
Caso de estudioTransformador 40-MVA, Y , 121 kV/12.85 kV
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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> 04.12.20042015-08-20
Caso de estudioTransformador 40-MVA, Y , 121 kV/12.85 kV
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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> 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
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> 04.12.20042015-08-20
Resistencia de aislamiento
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L1R1
Cg1
Lm
L2R2
Rm
C12Cs1 Cs2
Cg2
N1 N2
Parámetros cláves:Cg1, C12, Cg2
Resistencia de aislamiento
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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Resistencia de aislamiento
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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Extracción de la resistencia de aislamiento de medidas de respuesta dieléctrica
Resistencia de aislamiento
8/17/2019 Diagnóstico Equipos
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Resistencia de aislamiento Índice de polirización
Técnicas de Diagnóstico Avanzadas
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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
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