Tecnología en Transformadores de Distribución

Transcripción

© ABB BA Transformers - 1 5/5/2009
Tecnología en Transformadores de Distribución
ABB Blumenau
Juliano Costas
1
Liderazgo en la fabricación de transformadores
Revenues $3.3 billones

Aproximadamente 14,000 empleados

57 plantas en todo el mundo

Presencia en mas de 100 países

La mas completa línea de transformadores de
potencia, distribución, accesórios y servicios.

Clase de tensión hasta 800kV
© ABB BA Transformers - 2 -

2
Ubicación de las plantas en Brasil
ABB Transformadores de Potencia
Ubicación: Guarulhos/SP
ABB Transformadores de Distribución
Ubicación: Blumenau/SC
3
BA PTPR Borderlines
Ratings
System
kV
LPT
> 275 kV
275
MPT
<=200 MVA
172 - 275 kV or BIL >650 kV
172
(for SP 1-5
max BIL 650 kV )
LPT
> 200 MVA
SPT 1-2
SPT 3-5
MPT
< 40 MVA
>72.5-171 kV
Max BIL 650 kV
40-63 MVA
>72.5 –171 kV
Max BIL 650 kV
>63– 200 MVA
>72.5 - 275 kV
>72.5 - 171 kV
72.5
MDT
LDT
=0.316- 5 MVA
< 40 MVA
<= 72.5 kV
<=36 kV
SDT
5
LDT ext
MPT
40 – 63 MVA
<=72.5 kV
40
3 Phase
Top Rating
>63 MVA
<=72.5 kV
63
200
MVA
<0.315 MVA
<=36 kV
4
Productos

Transformadores de Distribución en aceite:

Potencia:

Clase de Tensión:

5 – 10.000 kVA (Blumenau)
Hasta 36,2 kV (Blumenau)
Tipos de aceite:

Parafinico

Nafténico

Silicón

BIOTEMP o Envirotemp (vegetal).
Tipos de Productos:

Transformadores de Distribución Monofásicos hasta 100kVA (SDT)

Transformadores de Distribución Trifásicos hasta 300kVA (SDT)

Transformadores tipo Pad mounted (Pedestal) monofásicos hasta 100kVA (SDP)

Transformadores de Distribución hasta 5MVA (MDT)

Transformadores Especiales (Pad mounted, Submersibles, Auto-protegidos)
5
Capacidad de la Planta

Transformadores SDT (hasta 315 kVA):

150 piezas / día para monofásicos

100 piezas / día para MIX.
Transformadores SDP (hasta 100 kVA):

100 piezas / día (12/06)

150 piezas / día (2007)

70 piezas / día para trifásicos
240 piezas / día (2008)
Transformadores MDT (hasta 5000kVA):

Capacidad de 800 piezas/año (Potencia mediana 1000kVA)
6
Transformadores Monofásicos hasta 100kVA (SDT)

Características Standard:
Ojales de Suspensión
Terminal de Aterramiento
Placa de Características
Soporte para instalación en poste
Aceite Mineral
Cambiador de derivaciones (tap’s)

Características Opcionales:
Terminal de Aterramiento Opcional
Válvula de Sobrepresión
Soporte para instalación de pararrayos
7
Transformadores Trifásicos hasta 315kVA (SDT)

Características Standard:
Placa de Características
Soporte para instalación en poste
Aceite Mineral
Cambiador de derivaciones
Terminal de Aterramiento Opcional
Soporte para instalación de pararrayos
Dispositivo de llenado
Tanque Corrugado
8
Transformadores de Distribuición hasta 5000kVA (MDT)

Características Standard hasta 500 kVA:

Placa de Identificación

Cambiador de Derivaciones

Ruedas Unidireccionales

Dispositivo de llenado

Características Adicionales para transformadores por encima de 500 kVA:

Indicador de Nível del Aceite

Ruedas Bidireccionales

Indicador Magnético de Nível de Aceite

Relé Buchholz

Válvula de Sobrepresión Súbita

Indicador de Temperatura de Aceite

Indicador de Temperatura de Arrollamiento

Tanque Corrugado

Ventilación Forzada
9
Transformadores para Aplicaciones Especiales

Transformador Submersible (>150kVA, < 2000kVA)

Indicador de Nivel del Aceite

Aisladores de Alta Tensión Desconectables

Indicador de Temperatura de Aceite

Terminales de Aterramiento

Manómetro

Transformador tipo Padmounted

Indicador de Nivel de Aceite

Aisladores de Alta Tensión Desconectables

Transformador Auto Protegido ( < 150kVA):

Soporte para poste

Fusible de alta tensión

Disyuntor de baja tensión
10
Fotos de Transformadores– ABB Blumenau
11
Fotos de Transformadores– ABB Blumenau
12
La Evolución del Transformador
13
Tecnologia de Proyectos de Transformadores- ABB

Software especial para proyectos de transformadores de distribución
desarollados por ABB:

CDS – Common Design System (Núcleos apilados)

LWCT – Liquid Wounded Commom Technology (Núcleos arrollados)
Utilizado en 24 plantas de ABB en el mundo;

Alta confiabilidad: Ensayos de verificación realizados en vários países;

Uso del software Pro Engineer (ProE) – Modelaje en 3D - vídeo

14
Tecnologia de Fabricación de Núcleos - ABB

M4 (0.27mm), M3 (0.23mm), HiB (0.23mm e 0.27mm)

Acesita (Brasil), AKSteel (USA), Kawasaki (Japão)
Corte del núcleo apilado en 45º del tipo “Step-Lap”

Reducción de hasta 40% de la corriente de excitación;

Reducción del nível de ruído en hasta 3 db;

Reducción de las pérdidas en vacio en hasta 10%.

Chapas de acero silicio de grano orientado y pérdidas bajas:
15
Tecnologia de Fabricación de Núcleos - ABB
Corte del núcleo arrollado:

Tipo “Overlap Joint”;

Soldadura TIG en la ultima vuelta del nucleo
garantiza el cierre de los “gaps” durante el
transporte y vida útil del transformador.

16
Tecnología de Fabricación de Bobinas - ABB

Tipos constructivos utilizados en transformadores de distribución:
Retangular LH (Low-High)
Oval LH (Low-High)
Retangular LHL (Low-High-Low)
17
Tecnología de Fabricación de Bobinas - ABB

Tipos de materiales conductores utilizados:

Cobre.

Alumínio.
Tipos de conductores utilizados:

Hilo circular de cobre ò alumínio (generalmente
AT);

Hilo rectangular de cobre ò alumínio
(generalmente BT hasta 45 kVA);

Chapa de cobre ò alumínio (generalmente BT
arriba de 75 kVA).
Tipos de materiales aislantes utilizados:

Papel diamantado termoestabilizado;

Carton “presspan”

Maderas especiales.
18
Comparación entre Cobre y Aluminio
Coeficiente de Expansión (a 20ºC)

Alumínio: 23x10-6 cm/ºC
Cobre: 16.6x10-6 cm/ºC

El Aluminio se expande 30% mas que el cobre

Podria crear problemas de conexión utilizando tornillos
Utilizando arandelas de conexión apropiadas (concavas) las
conexiones proporcionan la elasticidad necesaria en el empalme
sin la compresión del aluminio, con la misma eficiencia que los
terminales de cobre.
ABB tiene larga experiencia (mas de 20 años) en la
fabricación de transformadores con bobinas de
aluminio, se tiene ya fabricado y despachado mas
de 2.000.000 de transformadores de distribución
que hoy en día operan en todo el mundo,
principalmente América del Norte Norte y Europa
19
Comparación entre Cobre y Alumínio
Conductividad Eléctrica:

Aluminio: 36.6 106 Ω-1m-1

Cobre: 59.6 106 Ω-1m-1
Para dos transformadores iguales (misma resistencia de arrollamiento para
un mismo comprimiento), la sección del arrollamiento de aluminio deberá ser
1.63 veces mas grande que la del arrollamiento de cobre:

Con un incremento de la sección transversal del alumínio, las pérdidas resistivas seran las
mismas en los dos arrollamientos;

Comparandose los dos materiales, pérdidas mas bajas seran logradas en aluminio con un
proyecto mejor optimizado.
20
Comparación entre Cobre y Alumínio
Capacidad Calorífica:

Aluminio: 0.220 cal/gºC

Cobre: 0.092 cal/gºC
Como el peso del aluminio es 0.488 el peso del cobre, tenemos:

Capacidad calorífica del Al = MAl x cAl

Capacidad calorífica del Cu = MCu x cCu
= (MAl / Mcu)x (cAl / cCu) = 0,488 x (0,220/0,092) =1,167
16,7% mas grande para el Al
O sea, el arrollamiento de aluminio posee una mejor soportabilidad a las
corrientes de corto-circuito y sobrecarga, en comparacion con los
arrollamientos de cobre.
21
Comparación entre Cobre y Aluminio

Las reservas naturales de aluminio son mas grandes que las reservas de
cobre.

Los transformadores fabricados con arrollamientos de alumínio son mas
ligeros que los transformadores fabricados con arrollamientos de cobre.
En resumen, és mucho mas ventajoso para el cliente dejar libre la
elección del material del bobinado al fabricante, que intentará siempre
optimizar los proyectos de acuerdo a las caracteristicas de los clientes,
pero considerando también los materiales disponibles en el mercado.
Eso garantizará que el cliente tendrá disponibles en sus manos
transformadores diseñados y fabricados con lo mejor que hay en el
mercado, considerando tecnologias de proyecto, fabricación, y
materiales.
22
Material Aislador
23
Tecnologia de Ensamblaje de la Parte Activa
Núcleo arrollado
core-form;

Núcleo arrollado shellform;

Núcleo apilado;

Soldadura y conexión
en cobre y alumínio.

24
Dielectric Fluids Group
- BIOTEMPTM Update
Fluido dielectrico amigable con el medio ambiente
Origen: Produccion agricola natural renovable
Aditivos: Inhibidores de oxidacion (aprobado en los niveles
utilizados)
25
- BIOTEMPTM Update
100
97
80
% Biodegradability
21 Day Test
Biodegradability Comparison
60
30
40
20
(CEC L-33-A-94)
20
5
0
BIOTEMP
Mineral Oil
RTEmp
Silicone
26
- BIOTEMPTM Update
Typical Properties of Insulating Fluids
Property
Sp. Gravity
Flash pt. OC
Fire pt. OC
Viscosity, cSt.
100oC
40oC
0oC
Pour pt. OC
Diel. Str., KV
(ASTM D877)
BIOTEMPTM BIOTEMP™ Ranking
Mineral Oil
H.T.H.
0.91
145*
160*
0.87
285
308
0.96
300
330
11.5
110*
2200*
-24
40
16
38
90
-55
43
10
45
300
-15 to -25
49
Equal
Superior*
Superior*
Equal
Superior*
0.01
2.2
1014
Desirable
20%
0.01
2.7
1014
No
0%
0.025 to 0.05
3.1
1013
Required
97%
Equal
Superior
Equal
Equal
Superior
3
12
76
-40
30*
Diss. Factor, %
.05
25oC
Permittivity
2.2
Resistivity,
1013
Oxid. Inhibitor Optional
Biodegradability <30%
Silicone
0.91
343
360
Equal
Superior*
Superior*
27
- BIOTEMPTM Update
Ventajas del BIOTEMPTM
Biodegradabilidad
Mejora de las propiedades de transferencia térmica
Mejora de la eficiencia operativa
Mejora de la seguridad operativa
Reducción de la contaminación de las aguas subterráneas
28
Referencias en Brasil

Hospital Infantil de Diabetes – Porto Alegre/RS (ago/2002)

CVRD (nov/2002)

CEMIG – Belo Horizonte/MG (ago/2003)

CPFL – Campinas/SP (fev/2004)

COELBA – Salvador/BA (ago/2004) - Retrofit

Fosfértil – Araxá/MG (nov/2004)

COSIPA – Cubatão/SP (abril/2005)

Embraco – Joinville/SC (jun/2005)

COPEL – Curitiba/PR (jun/2005)

AVON – São Paulo/SP (ago/2004)

Mineração Serra Grande – Crixás/GO (nov/2004)

Anglo Gold – Sabará/MG (mar/2005)

Cooper Tools – Sorocaba/SP (abril/2005)
29
Referencias en el Mundo

Tigre Chile S.A. – Chile (nov/2004)

EDESUR – Argentina (mar/2005)

Chilectra – Chile (set/2005) – retrofit

Essroc Cement – USA (ago/2004)

Cutler Hammer Engineering Serv – USA

Eaton Corporation - USA

GE Industrial Systems - USA

Siemens Energy & Automation - USA

Whirlpool Corporation - USA

Westinghouse Engineering Svc. - USA

Blandin Paper Company – USA

Dow Chemical, Ohio – USA (set/2004)
30
Referencias ABB-Blumenau con BIOTEMP 2006/2007
7 Transformadores Submersibles para CELESC (750 kVA – 25 kV);

4 Transformadores de distribución para Fundapark (2000 kVA – 25 kV);

16 Transformadores Submersibles para COPEL (500 kVA – 15 kV);

01 Transformador de distribución para CEMIG (30 kVA).

31
Tanque Corrugado – Transformadores Sellados
Utilizado en todo el mundo por mas de 30 años;

Transformador mas pequeño y mas ligero;

Normalmente utilizado hasta 5000 kVA;

Mas capacidad de disipación de calor.

32
Tanque Corrugado – Transformadores Sellados

Espesor de las
paredes laterales
entre 1.06 y 1.6 mm;

La elasticidad de las
paredes del tanque
corrugado permiten
una sobrepresión
interna máxima de
0.3 kgf/cm2 ;

Reduce la posibilidad
de oxidación del
aceite pues no entra
en contacto con el
aire.
33
Transformadores Pad-mounted

Transformador sellado con tapa soldada;
Vários tipos de aisladores de AT y BT;
Envolvente de Protección de las conexiones externas;
Vários tipos de protección primária y secundária;
Monofásico ò Trifásico.
34
Transformadores Pad-Mounted Monofásicos
Instalación en Residências/Parques/Plazas:
35
Transformadores Pad-Mounted Trifásicos
36
Accesorios de Transformadores Pad-Mounted
Fusibles tipo “bayoneta”:

Proteción contra falta interna (fault sensing);
sobrecarga (current sensing) o ambos (dual
element);
Generalmente en série con “limitador de
corriente”;
Acceso externo con manopla de manobra;
Baja capacidad de interrupción (rango de 4 kA)
37
Conexión de bayoneta + fusible + isolation link en el transformador

38
Conexión de bayoneta + fusible + isolation link en el transformador

39
Seccionador imnersa en aceite:
Instalación interna en el transformador;
Interrupción bajo carga en el primário.

40
Fusible Limitador de Corriente:
Alta capacidad de interrupción (rango de 40 kA).

41
Para-rayos interno en el primário:

42
Seccionador del para-rayos en el primário:

43
Accesorios de Transformadores tipo Pedestal
Para-rayos interno en el secundário:

44
45

Tecnología en Transformadores de Distribución

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