Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager...

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

© ABB Group June 26, 2014 | Slide 2

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


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


- 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


- Almacenamiento de energía

ABB Smart Transformers


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

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

2011 | Slide 8

Monitoreo de transformador en línea

Sala de Control

© 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.


Local de desarrollo y fabricación


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 13

Modelos del TEC

TEC(desde 2003)

TEC Smart(desde 2011)

© ABB Group

26. Juni 2014 | Slide 14

TEC

Versión de instalación en la cuba del transformador

Básico Integrado

TEC Smart

Básico

Integrado

Más de 1200 unidades entregadas desde 2003

TEC – Control electrónico del transformador

© 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


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 Group

26. Juni 2014 | Slide 20

Interfaz web – gráficos con los datos

© 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


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


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 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

TEC – Ejemplo de instalación

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.


Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager...

Documents

Transcript of Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager...