Ensayos, Operación y Protecciones de los Transformadores de

Instituto de la Energía
Anuncia el curso sobre
Ensayos, Operación y Protecciones de los
Transformadores de Potencia
A realizarse los días 26, 27 y 28 de junio de 2013
8 horas de clases teóricas y “16 horas de clases prácticas”,
con 74 ensayos y pruebas operativas a ejecutar por los participantes
Con el agregado de los nuevos ensayos, por ejemplo: 1 - ensayo de calentamiento de un
transformador trifásico en aceite con refrigeración ONAN, y medición y graficación digital
de seis temperaturas, 2 - verificación de los valores de actuación de quince diferentes
protecciones de un relé Siprotec conectado mediante transformadores de medición, a un
transformador Dyn11 en operación, 3 - Medición del gradiente de la temperatura de las
bobinas de un transformador durante cortocircuitos trifásicos en el secundario, con
diferentes veces de la corriente nominal, 4 - Valores de las corrientes de cortocircuito
trifásico de dos transformadores iguales en paralelo y en serie.
Cuatro pantallas con visualización simultánea.
Graficador x-y de las potencias activa y reactiva de dos transformadores
Entrega a cada participante de las guías impresas de la clase teórica, de las
pruebas y ensayos, y de un manual descriptivo de las protecciones destinadas a
transformadores, generadores y motores asincrónicos
Clases teóricas y prácticas a realizarse en la ciudad de Castelar, a 40 min. de viaje
desde el Obelisco en la Capital
Transporte y almuerzos, a cargo del Instituto de la Energía
Dictante: Ing. Luis Fonrouge
Información, Coordinación e Inscripciones: Sra. Adriana Von Rave
Tel: 011 4701 1799 Cel: 011 155 961 5449 E - mail: [email protected]
Aranceles: A consultar por mail
Instituto de la Energía email: [email protected]
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Curso
ENSAYOS, OPERACION Y PROTECCIONES DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Guía de las Clases Teóricas
Rev. 10/05/2013
1. Conceptos generales
1.1
1.2
1.3
1.4
Principio de funcionamiento.
Evolución histórica.
Parámetros eléctricos básicos.
Clasificación de los transformadores.
2. Características de los componentes principales
2.1
Núcleo magnético.
2.1.1
2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.1.6
2.1.7
2.1.8
2.1.9
2.1.10
2.2
Inducción magnética, flujo magnético.
Reluctancia.
Formas geométricas y reluctancias.
Introducción a las pérdidas en el hierro.
Pérdidas por histéresis.
Pérdidas por corrientes parásitas o de Foucault.
Pérdidas totales en el hierro.
Calidades de las chapas magnéticas.
Refrigeración del núcleo.
Características constructivas.
Bobinas
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
2.2.5
2.2.6
2.2.7
2.2.8
Calidad y características eléctricas del cobre.
Formas geométricas y ubicación de las bobinas.
Flujo de dispersión.
Reactancia de dispersión y tensión de cortocircuito.
Pérdidas en el cobre y pérdidas adicionales.
Fuerzas electrodinámicas de cortocircuito.
Canales de refrigeración.
Materiales de aislación.
2.2.8.1 Clases de los materiales de aislación de acuerdo con la
temperatura máxima de operación.
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2
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2.2.9
2.2.10
2.2.11
2.2.12
2.3
2.2.8.2 Materiales destinados a la refrigeración mediante aceite mineral.
2.2.8.3 Rigidez dieléctrica de los materiales de aislación. Distancias de
aislación internas.
2.2.8.4 Temperaturas máximas de operación y vida en función de la
temperatura de operación.
Materiales de fijación y fijación de las bobinas.
Secciones de las bobinas.
Grupos de conexión. Propiedades y aplicaciones de los diferentes grupos de
conexión.
Características y propiedades de los diferentes métodos de conexión del
centro de estrella a tierra.
Conmutadores de regulación de la tensión
2.3.1 Conmutador sin tensión.
2.3.2 Conmutador bajo carga.
2.4
Otros componentes de los transformadores en aceite
2.4.1
2.4.2
2.4.3
2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7
2.4.8
2.4.9
2.4.10
2.4.11
2.4.12
2.5
Cuba y válvulas.
Tanque de expansión.
Secador de aire.
Relé Buchholz.
Relé integral de protección.
Termostato y medidores de temperatura del aceite.
Medición de la temperatura de las bobinas.
Válvula de seguridad.
Aisladores pasantes.
Cáncamos y ruedas.
Placa de datos técnicos.
Puestas a tierra.
Características constructivas de otros transformadores
2.5.1 Transformadores secos con bobinas encapsuladas en resina epoxi.
2.5.2 Transformadores secos con bobinas barnizadas.
3. Características operativas
3.1
El transformador en vacío.
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.1.4
3.1.5
Corriente transitoria de conexión y tiempo de duración.
Parámetros eléctricos en función de la tensión aplicada.
Ensayo en vacío.
Corriente magnetizante y potencia en función de la tensión aplicada.
Potencia de pérdidas en función de las potencias y de las tensiones
nominales.
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3
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3.2
El transformador en carga.
3.2.1 Efectos de la reactancia de dispersión en el transformador en carga.
3.2.2 Ensayo en cortocircuito.
3.2.3 Medición de la temperatura de las bobinas mediante el valor de la
resistencia.
3.2.4 Separación de las pérdidas en el cobre y de las pérdidas adicionales.
3.2.5 Tensión de cortocircuito y triángulo de Kapp.
3.2.6 Variación de la tensión en el secundario en función de las cargas inductivas
resistivas y capacitivas (característica externa).
3.2.7 Diagrama de capabilidad del transformador en función de la tensión
aplicada.
3.2.8 Diagrama de Kapp de caídas de tensión, en función del tipo de carga y de la
dirección de la carga.
3.2.9 Características de los transformadores con bobina terciaria.
3.3
Transformadores en paralelo.
3.3.1 Condiciones requeridas para la puesta en paralelo de dos transformadores.
3.3.2 Repartición de cargas entre dos transformadores con igual y con diferente
tensión de cortocircuito.
4. Rendimiento
4.1
4.2
4.3
Relaciones de pérdidas en el hierro y en el cobre.
Rendimiento en función de la potencia de la carga y del factor de potencia.
Pérdidas normalizadas de los transformadores de distribución.
5. Refrigeración
5.1
Transformadores en aceite.
5.1.1
5.1.2
5.1.3
5.1.4
Temperaturas máximas del aceite y del aire de refrigeración.
Tipos de refrigeración.
Tipos de intercambiadores de calor (radiadores).
Variación de la potencia nominal en función de: la temperatura del aire
ambiente, la altura sobre el nivel del mar y las características de ventilación
del lugar de ubicación.
5.1.5 Capacidad de sobrecargas transitorias.
5.1.6 El color correcto de la pintura externa en función de: las características de la
carga, la ubicación y las condiciones ambientales.
5.2
Transformadores refrigerados con líquidos sintéticos no inflamables.
5.2.1 Características dieléctricas del refrigerante.
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4
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5.2.2 Capacidad de la transmisión del calor y comparación con la capacidad del
aceite mineral.
5.3
Transformadores refrigerados con aire.
5.3.1 Materiales de aislación y propiedades.
5.3.2 Refrigeración y control de la temperatura.
6. Protecciones Eléctricas
6.1
Descripción de catorce tipos diferentes de cortocircuitos en los transformadores
triángulo estrella
6.2
Descripción y circuitos de las protecciones: Sobretensiones de origen atmosférico Buchholz - Sobrepresión de cuba - Sobretemperatura - Protección de cuba Sobrecorriente de tiempo inverso - Sobrecorriente de tiempo definido - Cortocircuito
- Diferencial de corriente de fase - Sobrecorriente de neutro - Sobrecorriente
diferencial de neutro - Desequilibrio de tensiones - Secuencia negativa –
Subtensión - Sobretensión - Sobreexcitación.
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Curso
ENSAYOS, OPERACIÓN Y PROTECCIONES DE LOS
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Guía de las Pruebas y de los Ensayos
Rev. Mayo de 2013
1. Ensayos de recepción y pruebas conceptuales
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
Resistencia de las bobinas.
Relación de transformación.
Resistencia de aislación
Ensayo en vacío de un transformador trifásico Dy11 con bobinas apiladas.
Trazado de las siguientes curvas con 50 Hz y 60 Hz:
1.4.1 Corriente de vacío y factor de potencia en función de la tensión.
1.4.2 Potencia inductiva en función de la potencia activa, con variación del
factor de potencia y de la tensión aplicada.
1.4.3 Determinación de las pérdidas en el hierro.
Ensayo en cortocircuito.
Diagramas vectoriales de potencia activa y reactiva de entrada y de salida de
un transformador, para cargas inductiva, resistiva y capacitiva
Determinación de: la tensión de cortocircuito, de las pérdidas en el cobre y de
las pérdidas adicionales. Trazado del triángulo de Kapp.
Ensayo de calentamiento de un transformador trifásico refrigerado por aceite,
con medición de las temperaturas mediante termocuplas
1.8.1 Medición de la temperatura de las bobinas por el Método
Voltamperométrico.
1.8.2 Ensayo de calentamiento con medición de la temperatura y registro
digital con proyección, de las curvas de temperatura en función del
tiempo de: cobre de las bobinas U, V y W, aceite en la capa superior,
pared de la cuba y temperatura ambiente.
Ensayo de determinación de las pérdidas en vacío y del triángulo de Kapp, en
los siguientes transformadores trifásicos:
1.9.1 Tres columnas con bobinas concéntricas, con conexión triánguloestrella.
1.9.2 Tres columnas con bobinas concéntricas, con conexión estrellaestrella.
1.9.3 Tres transformadores monofásicos 400/231 V, con conexión triánguloestrella.
1.9.4 Autotransformador de tres columnas.
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2. Parámetros de transformadores con diferentes características
constructivas
2.1
Introducción.
Ensayos (en vacío, en cortocircuito y con carga nominal resistiva) de diez
transformadores de igual potencia y tensiones nominales y diferentes
características constructivas, a efectos de conocer los valores comparativos
de cada uno de los parámetros eléctricos y de la intensidad del flujo
magnético de dispersión.
2.2
Comparación de características de los siguientes transformadores:
-
Núcleo acorazado con bobinas concéntricas.
Núcleo acorazado con bobinas apiladas.
Núcleo toroidal con bobinas concéntricas.
Núcleo acorazado, con 32 % de reducción de hierro y bobinas
concéntricas.
Núcleo acorazado, con 50 % de reducción de hierro y bobinas
concéntricas.
Núcleo acorazado con chapas flojas.
Núcleo acorazado con entrehierro.
Núcleo acorazado con chapas de acero al carbono (SAE 1010) y sin
aislación.
Núcleo cuadrangular con bobinas apiladas en una columna.
Núcleo cuadrangular con bobinas en columnas opuestas
Núcleo cuadrangular con bobinas en columnas opuestas más shunt
magnético.
3. Variaciones de la tensión entre el primario y el secundario en los
transformadores en función de las características de la carga
3.1
3.2
3.3
Curvas de variación de la tensión en función de la carga.
3.1.1 Carga capacitiva (Efecto Ferranti).
3.1.2 Carga resistiva.
3.1.3 Carga inductiva, con factor de potencia 0,8.
3.1.4 Carga inductiva, con factor de potencia 0,3.
Interpretación del diagrama de Kapp y prueba de verificación de las
variaciones de la Tensión de salida del transformador mediante el diagrama
de Kapp.
Tensión en vacío en el terciario en función de la carga en el secundario
(variación del flujo magnético en el núcleo, en función de la carga del
secundario).
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4. Potencias nominales del transformador con diferentes valores de
la tensión y de la frecuencia
4.1
Ensayos de “valoración de las potencias nominales” de un transformador,
mediante la graficación de los diagramas de potencia reactiva en función de
la potencia activa, para los siguientes casos:
4.1.1 400 V y 50 Hz
4.1.2 360 V y 50 Hz
4.1.3 460 V y 50 Hz
4.1.4 460 V y 60 Hz
5. Transformadores trifásicos en paralelo y en serie
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
Mediciones de verificación previas a la conexión en paralelo.
Repartición de las cargas de dos transformadores iguales con iguales
tensiones de cortocircuito.
Repartición de las cargas de dos transformadores iguales con diferentes
tensiones de cortocircuito.
Transferencia de potencia reactiva en función de la relación de tensiones de
dos transformadores iguales en paralelo, con diferentes puntos de operación
de los conmutadores de tensión.
La tercera armónica en el transformador estrella - estrella, y su eliminación
mediante el bobinado terciario.
Corriente de tercera armónica en el neutro y en las fases, por interconexión
de dos transformadores iguales en paralelo y en vacío, con diferentes valores
de saturación magnética de los núcleos. Medición de la potencia de pérdidas
y su comparación con la potencia de pérdidas que se obtiene sin
interconexión de los centros de estrella.
Corriente de cortocircuito trifásico de dos transformadores iguales en paralelo.
Corriente de cortocircuito trifásico de dos transformadores iguales en serie.
6. Calentamiento y refrigeración
6.1
6.2
6.3
Ensayo de calentamiento de un transformador trifásico refrigerado por aceite
con refrigeración ONAN, con medición de las temperaturas mediante
termocuplas
6.1.1 Medición de la temperatura de las bobinas por el Método
Voltamperométrico.
6.1.2 Ensayo de calentamiento con medición de la temperatura y registro
digital con proyección, de las curvas de temperatura en función del
tiempo de: cobre de las bobinas U, V y W, aceite en la capa superior,
pared de la cuba y temperatura ambiente. Curva de enfriamiento en los
primeros minutos.
Reducción de las temperaturas mediante la refrigeración con aire forzado.
Obtención del valor de las constantes de tiempo por el método gráfico y por el
método matemático.
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7. Rendimiento del transformador
Ensayo del rendimiento de un transformador, mediante la medición de las potencias
activas y aparentes de entrada y de salida de un transformador trifásico. Trazado de
las curvas de rendimiento en función de la potencia aparente de la carga para
diferentes valores del factor de potencia
8. Solicitaciones térmicas durante los cortocircuitos
Gradiente de aumento de la temperatura en las bobinas de un transformador
producido por corrientes de cortocircuito, para los siguientes valores de veces
la corriente nominal: 2, 3 y 4, con graficación digital y proyección.
9. Pruebas vinculados con las protecciones
9.1
Interpretación del funcionamiento y ensayo del relé Buchholz.
9.1.1 Prueba mediante los pulsadores.
9.1.2 Pruebas mediante la inyección de aire en la cuba, con actuación del
flotador de acumulación de gases y del flotador de cortocircuitos.
9.1.3 Pruebas de actuación por bajo nivel de aceite.
9.2
Valores de las corrientes, las potencias activa y reactiva consumida y el factor
de potencia, en catorce diferentes cortocircuitos de un transformador
triángulo - estrella.
10. Ensayos de verificación de los valores de actuación de las
protecciones de un transformador en la operación real
Mediante un transformador trifásico con conexión Dy11n conectado a la red, se
realizan los ensayos de verificación de los valores de actuación de las siguientes
protecciones y alarmas de un relé Siemens, de la línea Siprotec: 1 - sobrecorriente
de tiempo inverso, 2 cortocircuito, 3 - sobrecarga térmica, 4 - desequilibrio de
corrientes,
5 - diferencial de corrientes, 6 - subtensión, 7 - sobretensión,
8 - subfrecuencia, 9 - sobrefrecuencia, 10 - soberexictación, 11 - retorno de
potencia, 12 - cortocircuito entre espiras, 13 - falla en la medición de la tensión,
14 - falla en la medición de la corriente, 15 falta de tensión de alimentación.
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9
Instituto de la Energía
Fechas y horarios
Clases teóricas
Lugar: Ciudad de Castelar
Día: Miércoles 26 de junio de 2013
Horario: de 9:00 hs. a 13:00 hs. y de 14:00 hs. a 18:00 hs.
Clases Prácticas
Lugar: Ciudad de Castelar
Días: Jueves 27 y viernes 28 de junio, desde 9 hs. a 13 hs. y desde 14 hs. a 18 hs.
8 hs. salida del transporte desde el Obelisco.
Horario de las prácticas en la ciudad de Castelar: desde 9 hs. a 13 hs. y desde 14 hs. a
18 hs.
19,15 hs. llegada del transporte al Obelisco.
5. Arancel
A consultar por mail.
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Antecedentes del dictante
Luis Fonrouge
Ingeniero de la Universidad Nacional de La Plata, egresado en el año 1968.
Central Térmica Necochea (DEBA)
Encargado de Instrumentación.
Central Nuclear Atucha I
Se capacitó en el Centro de Investigaciones Nucleares de Karlsruhe, Alemania.
Procesista en la redacción de los manuales operativos de la Central Atucha I en la
Consultora Tecnatom de España.
Jefe de Turno durante la puesta en marcha de la central.
Aluar
Jefe de Mantenimiento y Operaciones Eléctricas durante la puesta en marcha de la
planta. Jefe de Proyectos y Obras Eléctricas y Mecánicas. Coordinador de la puesta en marcha
de la Central Hidráulica Futaleufú y del Sistema de Transmisión.
Actividad privada
En los últimos 29 años, en las especialidades mecánica, electricidad, mediciones
industriales y control de procesos, ha realizado: proyectos, ensayos, diagnóstico y tratamiento
de averías, economía de energía, instrucciones operativas, peritajes técnicos, estudios de
fiabilidad, investigación aplicada y desarrollo y construcción de equipos e instalaciones
especiales, para ochenta y tres empresas industriales, de servicios públicos e instituciones (*) Ensayos de performance test para empresas privadas y ensayos de certificación de consumo
específico de combustible para CAMMESA, en centrales térmicas de generación de energía
eléctrica, con una potencia total aproximada de 12.000 MW - Autor de quince nuevas
metodologías sobre diagnóstico de averías y optimización operativa de procesos - Ex asesor
técnico de cooperativas eléctricas, Ebisa, Telecom Argentina, General Electric Internacional
Inc. y Puspetrol Energy. Actualmente: consultor de compañías liquidadoras de seguros,
integrante del Centro de Aplicaciones Tecnológicas de la Universidad del Salvador y consultor
técnico de Siemens Argentina y de otras empresas industriales.
Actividad docente
Ex docente de la Universidad Nacional de La Plata y de Escuelas Industriales. Ha
dictado más de ciento treinta cursos de capacitación. Actualmente, Profesor Titular de las
asignaturas Mediciones Industriales y Control de Procesos y Solución de Problemas de
Ingeniería, en la Facultad de Ciencia y Tecnología de la Universidad del Salvador.
(*) AES Juramento, AES Alicurá, AGFA Gevaert Argentina, Aguas Argentinas, Alafundi (Ecuador), Aldural,
Alinsa, Aluar, Ansaldo Argentina, Alstom Argentina, Calsa, Capime Ingeniería, Cargill, Celulosa Argentina, Central
Dock Sud, Central Costanera, Central Luis Piedrabuena, Central Puerto, Central Térmica San Nicolás, Cerro Negro,
COCyF, Cometarsa, , Confederación General Económica de la República Argentina, Coninsa, Cooperativa Eléctrica
Sebastián Demaría (Necochea y Quequén), C y K, Dupont, Ebisa, Elamsa (Ecuador), Enron, Ente Binacional
Yaciretá, Esso, Eseba, Euralim. Fabri, Gascarbo, Generadora Córdoba, General Electric International Inc. (Estados
Unidos), Gilfor, Grosch Carli y Cía, Hidro Aluminio, Hipoclor (Bolivia), Imsa (Ecuador), Invista, Justicia Nacional,
Instituto de la Energía email: [email protected]
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Jordantex, Kicsa, Landora, La Plata Cogeneración, Loma Negra, Masa Argentina, Masisa Argentina, MIG SA,
Minera Alumbrera Limited, Minetti, NEC Argentina, Nucleoeléctrica Argentina (Central Nuclear Atucha I), Papelera
Tucumán, Petrobras Energía, Petroquímica Comodoro Rivadavia, Peugeot Citröen Argentina, Pirelli Cables, Pirelli
La Rosa, Pluspetrol, Pluspetrol Energy, Pousa Pasutti Deak y Cía. Promec, Rasic Hnos. Refinerías de Metales
Uboldi, Rigolleau, SADE, Secretaría de Energía de la Nación, Sevel Argentina, Siderca, Siderar, Siemens Argentina,
TQ SA, Telecom Argentina, Termoandes, Total Austral, Tubaplas, Vinisa Fueguina, YPF.
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