Smart Transformers Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager of Monitoring Solution Transformer Seminar 26 June 2014, Santiago de Chile, Chile
Smart Transformers
Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager of Monitoring Solution
Transformer Seminar 26 June 2014, Santiago de Chile, Chile
Características y requisitos de Smart Grids
Demanda
vs
Suministro
Confiabilidad
Eficiencia
Sostenibilidad
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Requisitos del transformador con funciones Smart Grid
Funciones Smart Grid Esp. de Transformadores
Gestión de carga
(Sobrecarga y almacenamiento)
Flujo de energía
Calidad de energía
Estabilidad Red
Continuidad
Regulación de voltaje
Confiabilidad
(Predicción de fallo detección)
Eficiencia energética(bajas pérdidas)
Medio ambiente
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Gestión de
Activos Evaluación del estado
Comunicación
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 4
Especificación de Smart Transformers
Calidad de energía con
• Regulación de voltaje
- Conmutadores de carga (LTCs)
- Regulador de voltaje
• Monitoreo de Calidad de energía
Eficiencia energética con
- Diseño
- Control de la refrigeración
Evaluación del estado con
- Diseño
- Control de la refrigeración
- Monitoreo (parte activa, bushing, LTCs
y aceite)
Confiabilidad y seguridad con
- Diseño
- Monitoreo (parte activa, bushing,
LTCs y aceite)
- Protección
Gestión de carga / Sobrecarga con
- Diseño
- Control de la refrigeración
- Almacenamiento de energía
ABB Smart Transformers
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Protección & Accesorios
Buchholz / Presión / Temp. bobinado
Temp. aceite / Nivel aceite / Deshidratación
Dispositivo electrónico Gas & Humedad / Bushings
ModBus (RS 485)
CAN
IEC61850
4-20 mA
Web &
Mobile App
Interface usuario
SCADA
Asset Center
IEC 61850
CanBus
ModBus
…..
Gabinete electrónico
- Datos tratamiento previo
-Control refrigeración como
-Función de la carga
- Comunicación
Cambiador toma en carga Monitoreo
Desafío de hoy para propietarios de transformadores
Confiabilidad & Disponibilidad
La sociedad depende en gran medida el suministro de energía fiable
Integración de las energías renovables
Sobrecarga
El aumento del consumo de energía, nuevos consumidores de energía (vehículos eléctricos)
Planificación de mantenimiento
Optimizar los costos de mantenimiento y reducir el tiempo de inactividad
Extensión de la vida
Envejecimiento infraestructura – plan / posponer reemplazos
Imagen de la empresa
Fuerte enfoque en la confiabilidad
El conocimiento de la condición de la unidad permite decisiones
© ABB Group June 26, 2014 | Slide 6
© ABB
2011 | Slide 7
Tensión, Corriente,
Gases and Bushing,
etc,
Cambiador bajo carga,
Temperatura aceite y ambiente
Sistema
Telecomunicación
Monitoreo de transformador en línea
Sistemas de Monitoreo “ABB”
(convierte los datos brutos en
información útil)
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 9
Mantenimiento preventivo – Bajos costos
El sistema de control se convirtió en instrumentos electrónicos importantes, para
que la gestión de activos y mantener la operación de transformador confiable
Failures and OutagesHigh Costs
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 10
Beneficios del sistema de monitoreo
Identificación temprana de la evolución de falla.
Evita costosas interrupciones no planificadas.
Evita fallas catastróficas.
Tiempo de vida extendida del transformador.
Reduce los costos de mantenimiento del transformador.
Reducción del riesgo de la falla del transformador y blackout red.
Aumentar la disponibilidad operativa del transformador.
Reduce los costos de mantenimiento de los cambiadores bajo carga.
Reduce los costos de la póliza de seguro con la compañía de seguros.
Evaluar continuamente el estado de funcionamiento del transformador.
Capacidad de sobrecarga mejorada a través del control de refrigeración inteligente.
Colaborar en la planificación del mantenimiento.
Almacenar adecuadamente una gran cantidad de datos
Plataforma del TEC – Beneficios claves
Fácil de usar interfaz web – sin necesidad de
software adicional en ordenador del usuario
Basado en un microprocesador y el diseño
modular, posible añadir los sensores que
solicita los clientes con hardware adicional.
Muy fuerte estabilidad mecánica y resistencia
a temperatura => larga vida útil.
Tecnología fiable y probada (Unidad que mas
tiempo tiene en el campo).
Compacto y fácil de instalar.
Soporte para protocolos de comunicación
estándar, incluyendo IEC 61850 y otros.
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Local de desarrollo y fabricación
© ABB Group June 26, 2014 | Slide 12
TEC Fabrica Ludvika - Suecia
Con 100 años de experiencia transformador.
100% desarrollado y fabricado por ABB
04 años de desarrollo
02 años en el laboratorio
02 años en el sitio
Concepto Fingerprint
Monitoreo de los datos en tiempo real.
Dispositivo amistoso para el usuario
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 14
TEC
Versión de instalación en la cuba del transformador
Básico Integrado
TEC Smart
Básico
Integrado
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 16
Source: PPTR/AT
Listado de referencia global 2003 - 2013
SAM
252 TEC
SAS
74 TEC
NAS
161 TEC
NAM
84 TEC
NEU
112 TECCEU
39 TEC
IMA
43 TEC
MED
204 TEC
No se necesita
de computadora
especial
Con doble
lenguaje
© ABB Group June 26, 2014 | Slide 17
Pantalla Principal - Amigable
Interfaz de desplaye
Información adicional disponible en el transformador, en tiempo real
• Pulse para ver el
siguiente valor
• Pulse y mantenga
pulsado (> 3 sec)
para ver los eventos
activos.
ALARM
WARNING
NORMAL
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 19
RI2 losses high voltage winding kW 89.5 32.2
RI2 losses low voltage winding kW 131.0 47.2
RI2 losses tertiary winding kW N/A N/A
Eddy losses in high voltage winding kW 8.3 3.0
Eddy losses in low voltage winding kW 9.55 3.4
Eddy losses in tertiary winding kW N/A N/A
Calculated values for type test AF AN (When applicable)
Top oil temperature rise °C 56.5 58
Average oil temperature rise °C 41.5 49
No load loss at test kW 124 124
Load losses at test - 764 275
Tap-changer position - -2X2.5%(2) -2X2.5%(2)
Current high voltage winding A 510.5 306.3
Current low voltage winding A 1600 960
Current tertiary voltage winding A N/A N/A
Hot-spot temperature high volt. wind. °C 74.3 67.5
Hot-spot temperature low volt. wind. °C 75.3 67.5
Hot-spot temperature tertiary volt. wind. °C N/A N/A
Temperature gradient high volt. wind. °C 17.8 (3) 9.5(3)
Temperature gradient low volt. wind. °C 18.8(3) 9.5(3)
Temperature gradient tertiary volt. wind. °C N/A N/A
Mass parameters
Cu-Mass of high voltage winding kg
Cu-Mass of low voltage winding kg
Cu-Mass of tertiary winding kg
Free oil kg
Oil in insulation kg
Core steel mass kg
Other steel mass (tank, yoke plate, etc.) kg
Paper mass kg
Type test values AF AN (When applicable)
Ambient temperature °C
Top oil temperature rise °C
438
3337 kg/limb
N/A
99915
4000
67000
4461 kg/limb
89049
Dados del diseño – Concepto fingerprint
© ABB
3/18/2010 | Slide 21
Controle de refrigeración inteligente
SeñaldeTC
Gabinete TEC
T aceite
Sup.
T Bolsillo termómetro
Temp
Hot-spot
ON CABINET
ALARM
WARNING
NORMAL
Display
Algoritmos
Grupo 1 Grupo 3
Hasta 6 grupos moto ventiladores se
puede controlar
Grupo 2 Grupo 4
Grupo 5
Grupo 6
Mejorías de enfriamiento tradicional
• Controla hasta 6 grupos refrigeradores
• Arranca el aceite de la parte superior, punto
mas caliente y pronostico.
• Ejecución remota de los moto ventiladores
• Todos los grupos refrigeradores igualmente
utilizados.
• Tiempo de servicio se muestra en la interfaz.
• Retardo del grupo moto ventiladores
• Reduce nivel de ruido.
• Temperatura mas estable, reducción de la
respiración.
Tradicional termómetro de aceite de la parte
superior se utiliza como respaldo emergencia
aceite
Inf.
© ABB
3/18/2010 | Slide 22
Desgaste en
• Lado derecho del contacto fijo 4
• Contacto principal
W = C . In
7
6
5
4
3
2
1
I
7
6
5
4
3
2
1
I
IcIc
Desgaste en:
• Lado derecho del contacto fijo 4
• Contacto transición izquierdo
W = C. (I/2-Ic)n
Desgaste de los contactos calculado de acuerdo con la teoría y la experiencia
Cambiador de tomas bajo carga
Torque
Temperatura
Desgaste de los contactos
© ABB
3/18/2010 | Slide 23
Medición de los gas y humedad
• Kelman, Calisto 9, Hydrocal 1008, Hydran M2, otros están integrados en el TEC
• Tendencias en 3 o 8 gases
• DGA en línea seguirá…. Conocimiento ABB construido en…
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 24
Calculo de temperatura Hot-spot – IEC & IEEE
y
roh KHg
IEC-354o = Temperatura superior del aceite
Hgr = Gradiente de Hot-spot aceite superior
K = Factor de carga (Corriente de carga /corriente nominal)
y = Exponente bobinado
No precisa termómetro tradicional no bobinado
Calculo de la temperatura Hot-spot
• Bobinado Alta Tension
• Bobinado Baja Tension
• Bobinado Terciário
© ABB
3/18/2010 | Slide 25
Envejecimiento térmico no Hot-Spot
Calculo de envejecimiento da una posibilidad de comparar
envejecimiento térmico de diferentes transformadores, para la
sobrecarga o el reemplazo de planificación.
0.001 ~0%
0.01 1%
0.1 10%
1 100%
10 1000%
50 100
Temperatura Hot-Spot [ °C]
Velocidad
envejecimiento
IEC, usado para papel normal
IEEE, usado para papel térmicamente mejorado
-
6
98T
IEC
HS
2F
( )
-
273T
15000
383
15000
IEEEHSeF
Edad
calculada del
transformador
Edad
calculada del
transformador
© ABB
3/18/2010 | Slide 26
Capacidad de sobrecarga
Visualiza capacidad de sobre cargas
Bajeado en dados do transformador,
temperatura ambiente e condiciones
de cargamento
© ABB
3/18/2010 | Slide 27
Enfriamiento del
radiadoresPerdidas
T Aceite superior
T Aceite inferior
T Air
Enfriamiento
del tanque
TEC mantiene un registro de las temperaturas de transformación y los compara
con un modelo teórico para indicar cambios en las condiciones de refrigeración
o la generación de calor, que podrían imponer restricciones sobre la capacidad
de sobrecarga
Equilibrio de temperatura del transformador
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 28© ABB Group June 26, 2014 | Slide 28
TEC system
TCP/IP
Fiber optic
Gas sensor
Conexión con la red del cliente
Conectado en la red TCP/IP
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 29© ABB Group June 26, 2014 | Slide 29
Monitoreo Bushing TMU 100
Capacitancia
Tan delta
Dispositivo DGA
8 gases individual
Humidad Sistema TEC
Térmico
Corriente
Enfriadores
OLTC
TCP/IP
Cable de
fibra óptica
Conexión con la red del cliente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 30© ABB Group June 26, 2014 | Slide 30
Conexión con la red del cliente
Transformador nuevo
Transformador existente
Transformadores no ABB
TEC – Instalación en los transformadores
© ABB
22/07/2009 | Slide 32
TEC – Instalación del gabinete
1) TEC Armado en el transformador.
2) Conexión de los sensores y fuente de alimentación de acuerdo a los planos y tablas de conexión.
3) Inicia el sistema.
Nota: La pantalla indica el estado y los acontecimientos presentes.
© ABB
22/07/2009 | Slide 33
Instalación del TEC en un transformador existente
Reforma del transformador
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 34
Sensores.
Se puede usar cualquier de los sensores en los bolsillos ?
Nuevos sensores que tipo se deben utilizar ?
Nuevos sensores que están en mejores condiciones ?
Datos históricos.
Para poder visualizar correctamente el envejecimiento del transformador
y ponerse en contacto con el desgaste, el cambiador de tomas, es
necesario programar el TEC con los datos históricos.
Informaciones de los refrigeradores.Para supervisar los refrigeradores, TEC necesita señal de realimentación de cada
enfriador cuando esta activo.
Existen contactos libres en los contactores de arranque ?
Si no, como se puede proporcionar la retroalimentación ?
RI2 losses high voltage winding kW 89.5 32.2
RI2 losses low voltage winding kW 131.0 47.2
RI2 losses tertiary winding kW N/A N/A
Eddy losses in high voltage winding kW 8.3 3.0
Eddy losses in low voltage winding kW 9.55 3.4
Eddy losses in tertiary winding kW N/A N/A
Calculated values for type test AF AN (When applicable)
Top oil temperature rise °C 56.5 58
Average oil temperature rise °C 41.5 49
No load loss at test kW 124 124
Load losses at test - 764 275
Tap-changer position - -2X2.5%(2) -2X2.5%(2)
Current high voltage winding A 510.5 306.3
Current low voltage winding A 1600 960
Current tertiary voltage winding A N/A N/A
Hot-spot temperature high volt. wind. °C 74.3 67.5
Hot-spot temperature low volt. wind. °C 75.3 67.5
Hot-spot temperature tertiary volt. wind. °C N/A N/A
Temperature gradient high volt. wind. °C 17.8 (3) 9.5(3)
Temperature gradient low volt. wind. °C 18.8(3) 9.5(3)
Temperature gradient tertiary volt. wind. °C N/A N/A
Mass parameters
Cu-Mass of high voltage winding kg
Cu-Mass of low voltage winding kg
Cu-Mass of tertiary winding kg
Free oil kg
Oil in insulation kg
Core steel mass kg
Other steel mass (tank, yoke plate, etc.) kg
Paper mass kg
Type test values AF AN (When applicable)
Ambient temperature °C
Top oil temperature rise °C
438
3337 kg/limb
N/A
99915
4000
67000
4461 kg/limb
89049
Reforma del transformador
Resumen
Monitoreo en línea puede apoyar a los propietarios de los activos que necesitan mas información sobre el tiempo “real” a:
Evitar fallos inesperados (confiabilidad)
Plan de mantenimiento (disponibilidad)
Maximizar la utilización de los activos (extensión de carga / vida)
Plan de inversiones (finanzas)
etc
Filosofía de Smart Transformer de ABB es:
Utilice el menor numero posible de sensores y tecnología probada para aumentar la robustez del sistema .
Proporcione tanta información como sea posible de estos sensores con modelos inteligente.
© ABB Group June 26, 2014 | Slide 43