09 Inocencio Solteiro - Smart Transformers

09 Inocencio Solteiro - Smart Transformers

Inocencio Solteiro, Global Marketing & Sales Manager of Monitoring Solution
Transformer Seminar 26 June 2014, Santiago de Chile, Chile
Smart Transformers
Características y requisitos de Smart Grids
Demanda
vs
Suministro
Sostenibilidad
Eficiencia
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 2
Confiabilidad
Requisitos del transformador con funciones Smart Grid
Funciones Smart Grid

Flujo de energía
Esp. de Transformadores
 Gestión de carga
(Sobrecarga y almacenamiento)

Calidad de energía

Estabilidad Red  Regulación de voltaje

Continuidad
 Confiabilidad
(Predicción de fallo detección)
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 3

Medio ambiente
 Eficiencia energética

Gestión de
Activos
 Evaluación del estado
(bajas pérdidas)
 Comunicación
Especificación de Smart Transformers
Calidad de energía con
• Regulación de voltaje
- Conmutadores de carga (LTCs)
- Regulador de voltaje
• Monitoreo de Calidad de energía
Gestión de carga / Sobrecarga con
- Diseño
- Control de la refrigeración
- Almacenamiento de energía
Eficiencia energética con
- Diseño
- Control de la refrigeración
Confiabilidad y seguridad con
- Diseño
- Monitoreo (parte activa, bushing,
LTCs y aceite)
- Protección
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 4
Evaluación del estado con
- Diseño
- Control de la refrigeración
- Monitoreo (parte activa, bushing, LTCs
y aceite)
ABB Smart Transformers
Interface usuario
Protección & Accesorios

Web &
Mobile App

SCADA

Asset Center
Buchholz / Presión / Temp. bobinado
Temp. aceite / Nivel aceite / Deshidratación
IEC 61850
CanBus
ModBus
…..
Cambiador toma en carga
 Monitoreo
Dispositivo electrónico

Gas & Humedad / Bushings
Gabinete electrónico
- Datos tratamiento previo
-Control refrigeración como
-Función de la carga
- Comunicación
ModBus (RS 485)
CAN
IEC61850
4-20 mA
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 5
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


Planificación de mantenimiento


Optimizar los costos de mantenimiento y reducir el tiempo de inactividad
Extensión de la vida


El aumento del consumo de energía, nuevos consumidores de energía
(vehículos eléctricos)
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
Monitoreo de transformador en línea
Tensión, Corriente,
Temperatura aceite y ambiente
Cambiador bajo carga,
Gases and Bushing,
etc,
Sistemas de Monitoreo “ABB”
(convierte los datos brutos en
información útil)
Sistema
Telecomunicación
© ABB
2011 | Slide 7
Monitoreo de transformador en línea
© ABB
2011 | Slide 8
Sala de Control
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 Outages
High Costs
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 9
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
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 10
Plataforma del TEC – Beneficios claves
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 11

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
Fabrica Ludvika - Suecia
TEC
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 12

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
Modelos del TEC
TEC
(desde 2003)
© ABB Group
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TEC Smart
(desde 2011)
Versión de instalación en la cuba del transformador
TEC
Básico
Integrado
TEC Smart
Integrado
Básico
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 14
TEC – Control electrónico del transformador
Más de 1200 unidades entregadas desde 2003
Listado de referencia global 2003 - 2013
NEU
CEU
NAM
112 TEC
39 TEC
84 TEC
MED
NAS
204 TEC
161 TEC
IMA
43 TEC
Source: PPTR/AT
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 16
SAM
SAS
252 TEC
74 TEC
Pantalla Principal - Amigable
No se necesita
de computadora
especial
Con doble
lenguaje
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 17
Interfaz de desplaye
Información adicional disponible en el transformador, en tiempo real
ALARM
WARNING
NORMAL
• Pulse para ver el
siguiente valor
• Pulse y mantenga
pulsado (> 3 sec)
para ver los eventos
activos.
Dados del diseño – Concepto fingerprint
RI2 losses high voltage winding
RI2 losses low voltage winding
RI2 losses tertiary winding
Eddy losses in high voltage winding
Eddy losses in low voltage winding
Eddy losses in tertiary winding
Calculated values for type test
Top oil temperature rise
Average oil temperature rise
No load loss at test
Load losses at test
Tap-changer position
Current high voltage winding
Current low voltage winding
Current tertiary voltage winding
Hot-spot temperature high volt. wind.
Hot-spot temperature low volt. wind.
Hot-spot temperature tertiary volt. wind.
Temperature gradient high volt. wind.
Temperature gradient low volt. wind.
Temperature gradient tertiary volt. wind.
Mass parameters
Cu-Mass of high voltage winding
Cu-Mass of low voltage winding
Cu-Mass of tertiary winding
Free oil
Oil in insulation
Core steel mass
Other steel mass (tank, yoke plate, etc.)
Paper mass
Type test values
Ambient temperature
Top oil temperature rise
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 19
kW
kW
kW
kW
kW
kW
°C
°C
kW
A
A
A
°C
°C
°C
°C
°C
°C
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
°C
°C
89.5
131.0
N/A
8.3
9.55
N/A
AF
56.5
41.5
124
764
-2X2.5%(2)
510.5
1600
N/A
74.3
75.3
N/A
17.8 (3)
18.8(3)
N/A
32.2
47.2
N/A
3.0
3.4
N/A
AN (When applicable)
58
49
124
275
-2X2.5%(2)
306.3
960
N/A
67.5
67.5
N/A
9.5(3)
9.5(3)
N/A
4461 kg/limb
3337 kg/limb
N/A
99915
4000
89049
67000
438
AF
AN (When applicable)
Interfaz web – gráficos con los datos
© ABB Group
26. Juni 2014 | Slide 20
Controle de refrigeración inteligente
Mejorías de enfriamiento tradicional
Gabinete TEC
ALARM
ON CABINET
Display
WARNING
• Controla hasta 6 grupos refrigeradores
• Arranca el aceite de la parte superior, punto
mas caliente y pronostico.
NORMAL
Temp
Hot-spot
Algoritmos
• Ejecución remota de los moto ventiladores
• Todos los grupos refrigeradores igualmente
utilizados.
• Tiempo de servicio se muestra en la interfaz.
T aceite
Señal
de
TC
Sup.
• Retardo del grupo moto ventiladores
T
aceite
Inf.
Bolsillo termómetro
• Reduce nivel de ruido.
• Temperatura mas estable, reducción de la
Hasta 6 grupos moto ventiladores se
puede controlar
© ABB
3/18/2010 | Slide 21
Grupo 1
Grupo 3
Grupo 5
Grupo 2
Grupo 4
Grupo 6
respiración.
Tradicional termómetro de aceite de la parte
superior se utiliza como respaldo emergencia
Cambiador de tomas bajo carga
Desgaste de los contactos calculado de acuerdo con la teoría y la experiencia
Desgaste de los contactos
7
Desgaste en
• Lado derecho del contacto fijo 4
• Contacto principal
W = C . In
6
5
4
Torque
3
2
1
I
7
6
5
Ic
4
3
2
1
I
© ABB
3/18/2010 | Slide 22
Desgaste en:
• Lado derecho del contacto fijo 4
• Contacto transición izquierdo
W = C. (I/2-Ic)n
Temperatura
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
3/18/2010 | Slide 23
Calculo de temperatura Hot-spot – IEC & IEEE
IEC-354
h  o  Hgr K
y
o = 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 Group
June 26, 2014 | Slide 24
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.
IEC, usado para papel normal
IEEE, usado para papel térmicamente mejorado
Velocidad
envejecimiento
10
1000%
1
100%
0.1
10%
0.01
1%
0.001
50
100
~0%
Temperatura Hot-Spot [ °C]
FIEC  2
 THS - 98 


6


FIEEE  e
© ABB
3/18/2010 | Slide 25
15000
15000 


(
THS  273 )
 383
Edad
calculada del
transformador
Edad
calculada del
transformador
Capacidad de sobrecarga
© ABB
3/18/2010 | Slide 26

Visualiza capacidad de sobre cargas

Bajeado en dados do transformador,
temperatura ambiente e condiciones
de cargamento
Equilibrio de temperatura del transformador
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
T Air
T Aceite superior
Enfriamiento
del tanque
Perdidas
T Aceite inferior
© ABB
3/18/2010 | Slide 27
Enfriamiento del
radiadores
Conexión con la red del cliente
Conectado en la red TCP/IP
TCP/IP
Fiber optic
Gas sensor
TEC system
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 28
Conexión con la red del cliente
TCP/IP
Monitoreo Bushing TMU 100
Capacitancia
Tan delta
Cable de
fibra óptica
Dispositivo DGA
8 gases individual
Humidad
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 29
Sistema TEC
Térmico
Corriente
Enfriadores
OLTC
Conexión con la red del cliente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 30
TEC – Instalación en los transformadores

Transformador nuevo

Transformador existente

Transformadores no ABB
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 32
Reforma del transformador
Instalación del TEC en un transformador existente
© ABB
22/07/2009 | Slide 33
Reforma del transformador
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 ?
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 34
RI2 losses high voltage winding
RI2 losses low voltage winding
RI2 losses tertiary winding
Eddy losses in high voltage winding
Eddy losses in low voltage winding
Eddy losses in tertiary winding
Calculated values for type test
Top oil temperature rise
Average oil temperature rise
No load loss at test
Load losses at test
Tap-changer position
Current high voltage winding
Current low voltage winding
Current tertiary voltage winding
Hot-spot temperature high volt. wind.
Hot-spot temperature low volt. wind.
Hot-spot temperature tertiary volt. wind.
Temperature gradient high volt. wind.
Temperature gradient low volt. wind.
Temperature gradient tertiary volt. wind.
Mass parameters
Cu-Mass of high voltage winding
Cu-Mass of low voltage winding
Cu-Mass of tertiary winding
Free oil
Oil in insulation
Core steel mass
Other steel mass (tank, yoke plate, etc.)
Paper mass
Type test values
Ambient temperature
Top oil temperature rise
kW
kW
kW
kW
kW
kW
°C
°C
kW
A
A
A
°C
°C
°C
°C
°C
°C
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
kg
°C
°C
89.5
131.0
N/A
8.3
9.55
N/A
AF
56.5
41.5
124
764
-2X2.5%(2)
510.5
1600
N/A
74.3
75.3
N/A
17.8 (3)
18.8(3)
N/A
32.2
47.2
N/A
3.0
3.4
N/A
AN (When applicable)
58
49
124
275
-2X2.5%(2)
306.3
960
N/A
67.5
67.5
N/A
9.5(3)
9.5(3)
N/A
4461 kg/limb
3337 kg/limb
N/A
99915
4000
89049
67000
438
AF
AN (When applicable)
TEC – Ejemplo de instalación
Instalación en un transformador nuevo
© ABB Group
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Instalación en un transformador existente
© ABB Group
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Instalación en un transformador existente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 38
Instalación en un transformador existente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 39
Instalación en un transformador existente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 40
Instalación en un transformador existente
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 41
Sala de control de la Subestación
© ABB Group
June 26, 2014 | Slide 42
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
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