Smart TransformersInocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager of Monitoring SolutionTransformer Days 14 - 15 Mayo 2014, Lima, Peru

Características y requisitos de Smart Grids

Demandavs

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 deActivos

Evaluación del estadoComunicación

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Investigación con el cliente a nivel mundial

¿ Que significa Smart Grid para transformador?(validación a través de entrevistas y conferencias)

Capacidades de regulación, especialmente en transformadores de distribución

Capacidad de almacenamiento de transformadores de distribuirían

Índice de estado (sensores, gestión de datos, inteligencia)

Comunicación

Integración de las energías renovables (enfoque mas alto en Europa)

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Especificación de Smart transformersCalidad 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, LTCsy aceite)

Confiabilidad y seguridad con- Diseño- Monitoreo (parte activa, bushing,LTCs y aceite)

- Protección

Se requiere un enfoque sistémico y competencias

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)CANIEC618504-20 mA

Web &Mobile App

Interface usuario

SCADA

Asset Center

IEC 61850CanBusModBus…..

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

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Beneficio económicos - CIGRE

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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)

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Monitoreo de transformador en línea

Sala de Control

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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

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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

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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

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Modelos del TEC

TEC(desde 2003) TEC Smart

(desde 2011)

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TEC

Versión de instalación en la cuba del transformador

Básico Integrado

TEC Smart

BásicoIntegrado

Más de 1100 unidades entregadas desde 2003

TEC – Control electrónico del transformador

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Source: PPTR/AT

Listado de referencia global 2003 - 2013

SAM252 TEC

SAS74 TEC

NAS161 TEC

NAM84 TEC

NEU112 TECCEU

39 TEC

IMA43 TEC

MED204 TEC

No se necesitade computadora

especial

Con doble lenguaje

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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

WARNINGNORMAL

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RI2 losses high voltage winding kW 89.5 32.2RI2 losses low voltage winding kW 131.0 47.2RI2 losses tertiary winding kW N/A N/AEddy losses in high voltage winding kW 8.3 3.0Eddy losses in low voltage winding kW 9.55 3.4Eddy losses in tertiary winding kW N/A N/ACalculated values for type test AF AN (When applicable)

Top oil temperature rise °C 56.5 58Average oil temperature rise °C 41.5 49No load loss at test kW 124 124Load losses at test - 764 275Tap-changer position - -2X2.5%(2) -2X2.5%(2)Current high voltage winding A 510.5 306.3Current low voltage winding A 1600 960Current tertiary voltage winding A N/A N/AHot-spot temperature high volt. wind. °C 74.3 67.5Hot-spot temperature low volt. wind. °C 75.3 67.5Hot-spot temperature tertiary volt. wind. °C N/A N/ATemperature 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/AMass parametersCu-Mass of high voltage winding kgCu-Mass of low voltage winding kgCu-Mass of tertiary winding kgFree oil kgOil in insulation kgCore steel mass kgOther steel mass (tank, yoke plate, etc.) kgPaper mass kgType test values AF AN (When applicable)

Ambient temperature °CTop oil temperature rise °C

438

3337 kg/limbN/A999154000

67000

4461 kg/limb

89049

Dados del diseño – Concepto fingerprint

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Interfaz web – gráficos con los datos

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Controle de refrigeración inteligente

SeñaldeTC

Gabinete TEC

T aceiteSup.

T Bolsillo termómetro

TempHot-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

aceiteInf.

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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

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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…

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Calculo de temperatura Hot-spot – IEC & IEEE

yroh KHg

IEC-354o = Temperatura superior del aceiteHgr = Gradiente de Hot-spot aceite superiorK = 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

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Envejecimiento térmico no Hot-SpotCalculo 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]

Velocidadenvejecimiento

IEC, usado para papel normal

IEEE, usado para papel térmicamente mejorado

698T

IEC

HS

2F

273T15000

38315000

IEEE HSeF

Edad calculada del transformador

Edad calculada del transformador

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Capacidad de sobrecarga

Visualiza capacidad de sobre cargas

Bajeado en dados do transformador,temperatura ambiente e condicionesde cargamento

© ABB3/18/2010 | Slide 29

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 comparacon un modelo teórico para indicar cambios en las condiciones de refrigeracióno la generación de calor, que podrían imponer restricciones sobre la capacidadde sobrecarga

Equilibrio de temperatura del transformador

© ABB Group May 19, 2014 | Slide 30© ABB Group May 19, 2014 | Slide 30

TEC system

TCP/IP

Fiber optic

Gas sensor

Conexión con la red del cliente

Conectado en la red TCP/IP

© ABB Group May 19, 2014 | Slide 31© ABB Group May 19, 2014 | Slide 31

Monitoreo Bushing TMU 100 CapacitanciaTan delta

Dispositivo DGA 8 gases individualHumidad Sistema TEC

TérmicoCorrienteEnfriadoresOLTC

TCP/IP

Cable de fibra óptica

Conexión con la red del cliente

© ABB Group May 19, 2014 | Slide 32© ABB Group May 19, 2014 | Slide 32

Conexión con la red del cliente

Transformador nuevo

Transformador existente

Transformadores no ABB

TEC – Instalación en los transformadores

© ABB22/07/2009 | Slide 34

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.

© ABB22/07/2009 | Slide 35

Instalación del TEC en un transformador existente

Reforma del transformador

© ABB Group May 19, 2014 | Slide 36

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 transformadory ponerse en contacto con el desgaste, el cambiador de tomas, esnecesario programar el TEC con los datos históricos.

Informaciones de los refrigeradores.Para supervisar los refrigeradores, TEC necesita señal de realimentación de cadaenfriador 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 32.2RI2 losses low voltage winding kW 131.0 47.2RI2 losses tertiary winding kW N/A N/AEddy losses in high voltage winding kW 8.3 3.0Eddy losses in low voltage winding kW 9.55 3.4Eddy losses in tertiary winding kW N/A N/ACalculated values for type test AF AN (When applicable)

Top oil temperature rise °C 56.5 58Average oil temperature rise °C 41.5 49No load loss at test kW 124 124Load losses at test - 764 275Tap-changer position - -2X2.5%(2) -2X2.5%(2)Current high voltage winding A 510.5 306.3Current low voltage winding A 1600 960Current tertiary voltage winding A N/A N/AHot-spot temperature high volt. wind. °C 74.3 67.5Hot-spot temperature low volt. wind. °C 75.3 67.5Hot-spot temperature tertiary volt. wind. °C N/A N/ATemperature 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/AMass parametersCu-Mass of high voltage winding kgCu-Mass of low voltage winding kgCu-Mass of tertiary winding kgFree oil kgOil in insulation kgCore steel mass kgOther steel mass (tank, yoke plate, etc.) kgPaper mass kgType test values AF AN (When applicable)

Ambient temperature °CTop oil temperature rise °C

438

3337 kg/limbN/A999154000

67000

4461 kg/limb

89049

Reforma del transformador

TEC – Ejemplo de instalación

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Instalación en un transformador nuevo

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Instalación en un transformador existente

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Instalación en un transformador existente

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Instalación en un transformador existente

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Instalación en un transformador existente

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Instalación en un transformador existente

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Sala de control de la Subestación

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 May 19, 2014 | Slide 45