E T TR TLM
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1. diel ctrico ocasionados por contaminaci n en consideraci n a los hallazgos encontrados se encuentra una contaminaci n completa del material aislante liquido por Azufre corrosivo el cu l al contacto con el material aislante s lido de los conductores papel kraft y este con el conductor origina reacci n quimica con emisi n de sulfuro de cobre esta situaci n conlleva a la disminuci n de la resistencia diel ctrica entre conductores induciendo caminos de fuga entre espiras y conllevando a p rdida del aislamiento y ruptura diel ctrica Seite 30 SIEMENS AN LISIS SIEMENS El mecanismo de ruptura del diel ctrico encontrado esta directamente relacionado con la presencia de un ambiente corrosivo constituido por el aceite diel ctrico el cu l una vez impregnado en forma uniforme en todo el papel aislante del conductor de todos los devanados y aun en presencia de temperaturas bajas de operaci n paulatinamente contamina el aislamiento con impurezas conductoras provenientes del sulfuro de cobre produciendo descargas parciales entre espiras de devanados de muy poca energ a y pocas veces detectables en raz n a que las tensiones entre espiras de los devanados son de pocas centenas de voltios para el caso menos de 200 voltios por espira Figura de referencia B5 de la tabla de referencia 11 Relative Voltage Stresses in Core Form Transformers IEEE C57 125 1991 R2005 Winding Failure Modes for Core Form Transformers El defect2. inducida A8 RECOLECCION DE LA INFORMACION Categor a del problema Hipotesis Espiras en corto Devanados en circuito abierto Humedad Dano en el aislamiento principal Falla con danos mec nicos Calentamiento del n cleo Seite 18 Informaci n de significancia en la prueba Primera prioridad TTR fuera de tolerancia TTR Fuera de tolerancia Factor de potencia alto Factor de potencia alto Desviaciones con corrientes de excitaci n alta impedancia Anormalidad en an lisis de gases oegunda Prioridad Baja resistencia Ohmica Alta resistencia Ohmica baja rigidez diel ctrica y alta humedad en aceite Baja resistencia del aislamiento Tensi n inducida con niveles de descargas altos Resistencia aislamiento del nucleo baja SIEMENS Tercera prioridad Incremento en corriente de excitaci n Tensi n inducida con niveles de descargas altos Baja resistencia de aislamiento Tensi n inducida con niveles de descargas altos Cambio en impulso en baja tensi n Incremento en corriente de excitaci n RECOLECCION DE LA INFORMACION Aceite Materiales ajenos escombros Quemaduras decoloraci n o dep sitos P rdidas de conexi n o empalmes Condici n del TAP CHANGER Caminos de carb n Devanados o salidas Condici n de TCs N cleo Olor inusual del aceite Cantidad Paredes del tanque Barras de salida Conectores a taps Contactos Localizac
3. ASTM D1275B DOBLE IEC 62535 lt 1 0 41 37 0 0073 33 88 26 8 0 885 lt 1 0 50 5 0 005 12 56 0 2055 0 8854 0 2959 Nivel 4A Nivel 4A Corrosivo Corrosivo 3A 4A 1 4A 4A EM 98 10 100 Datos Ensayos Aceite Aislante despues de falla Seite 16 SIEMENS Aceptable Aceptable Aceptable No aceptable No aceptable Aceptable Aceptable oe re No aceptable Falla No Aceptable 2 S CE RECOLECCION DE LA INFORMACION Tipo de falla Arco el ctrico Efecto Corona Calentamiento Celulosa Calentamiento del aceite Seite 17 oignificancia de la prueba Propiedades f sicas del aceite A6 Rigidez Diel ctrica Tensi n interfacial Contenido de humedad Color Hesistencia de aislamiento y TTR A2 Estado del aislamiento principal comportamien to a la polarizaci n Detectar problemas de alineamiento de taps O de corto entre espiras T TR Factor de potencia Modelo capacitivo del aislamiento Resistencia A5 Excitaci n a bajo voltaje A3 Prueba de tensi n inducida A8 Factor de Potencia A4 Prueba de tensi n inducida A8 Impedancia A9 Prueba de tensi n inducida A8 Factor de Potencia A4 SIEMENS Hesistencia A5 Impedancia A9 Prueba de tensi n inducida A8 Hesistencia A5 Prueba de tensi n
4. E j Total grade C and tan B of the Bushings Current Dielectric mamurernert MV LV mew condition new condition mee Seite 8 SIEMENS SITRAM Correctivos en f brica despu s de un an lisis Transformador Transporte a Diagn stico Ingenier a Ejecuci n de Pruebas Inspecci n Visual F brica Planeaci n Inversa directa Fabricaci n En f brica R amp R Valoraci n de condici n v T Perr i D al Sekte 9 May 14 fuente de presentaci n T Kessler SIEMENS Seite 10 RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS Manual de servicio del transformador Reportes de prueba F brica y en campo Reportes rutinarios de inspecci n Diagrama unifilar de la instalaci n Sub estaci n Diagrama esquem tico de protecci n del trafo Registros de mantenimiento y contingencias Settings de instrumentos del transformador C mara de video fotograf a 7 Flex metro Elementos de protecci n personal Boroscopios Trabajo colaborativo Concepto de trabajo 1 tT exe Linternas Curiosidad y Magneto determinar particulas magn ticas Evitar sesgar la 1 Mayo Evitar la trampa de Hecipientes para muestras de aceite Medidores de oxigeno Seite 11 RECOLECCION DE LA INFORMACION Condiciones externas Radiadores Pararrayos Seite 12 Tormentas y rayos Tanque principal Sonidos inusuales olores Residuos expe
5. EA adim gA Aging DAS 4 5 gF Moisture ee M lt J de l es kiaii k y Total grade IE nm 40 E E oa oa By 4 o LUI B 4 E en 9 er new cosamen Seite 7 14 fuente de presentaci n T Kessler SIEMENS SITRAM Correctivos en campo despu s de un an lisis Transformador informaci n An lisis experto Reportes de condici n Balances de Plan de Mantenimiento Reparaci n Inspecci n Visual comportamiento mantenimiento P Partes Valoraci n de condici n Physical groups Compaction Elect Grade Significance j on quanti Thermal ovides informati Stresses Bushing X1 Trumfermadar TX Trapi Operador Aging due to degradation of oil a sc sula 1 Moisture estim li ture distribut ng relative Total Result Recommendation Thermal fault DGA monthly assignment no load operation or load If load then reduction Oil regeneration is recommended FTNR Trafo1 Trafo2 Trafo3 Trafo4 Trafo5 sa gE Electrical 9 0 0 291 ES gT Thermal 0 0 0 0 ep Resstades de Presta de de esperto de Gro de PRA A gS Stresses 0 0 0 0 SFRA Test Results gA Aging shor orcad impedance us gF Moisture EIU 0 0 reemiarce lomos of patema I
6. Il seminario internacional gesti n de activos de transformadores gestion de activos de transformaci n y continuidad del negocio Investigaci n y an lisis de la causa ra z de falla en transformadores Gu a IEEE SIEMENS Fernando Suesc n fernando suescun siemens com SIEMENS Gerente de Servicio Transformadores Harold Tasc n harold tascon gmail com Ingeniero Consultor 2 Hotel Hilton 28 y 30 de mayo Cartagena de Indias Colombia SIEMENS SIEMENS 1 INTRODUCCI N Seite 3 INTRODUCCION SIEMENS Aplicaci n Procedimiento utilizado para realizar an lisis de falla en transformadores de potencia de red Y de generaci n Proposito Determinar la mas probable causa de falla en forma metodol gica de un caso en particular utilizando la metodolog a descrita en la Guia IEEE Resaltar la importancia de realizar la investigaci n en forma conjunta entre el usuario y el investigador para de esa forma tener acceso a informaci n de primera mano en el proceso Seite 4 SIEMENS LA __ 7 8 er EM 2 DETERMINACI N E INVESTIGACI N DE UNA OCURRENCIA DE FALLA Seite 5 Determinaci n e Investigaci n de una ocurrencia de SIEMENS falla Pr F S 4 ICAS FORM ACION U P ESPECIF IN EBAS INFORMACION Si no PROBLEMA FUERA DE SERVICIO ES EL DAN
7. O OBVIO PRUEBAS SELECCIONADAS PRUEBAS ANALISIS DE RESULT DE PRUEBAS CANDIDATO PARA REPARACION no Si DESECHAR DESTINO FINAL PROBLEMA ENCONTRADO PRUEBAS ADICIONALES INSPECCCION INTERNA no ANALISIS REPARACION EN CAMPO no DECISION DE REPARACION EN FABRICA IEEEC57 125 1991 R2005 IEEE Guide for failure investigation documentation and analysis for Power Transfprmers and Shunt Reactors Seite 6 SIEMENS SITRAM Correctivos en campo despu s de un an lisis Transformador informaci n An lisis experto Reportes de condici n Balances de Plan de Inspecci n Visual Valoraci n de comportamiento mantenimiento Physical groups Compaction Grade Significance Electrical based on quanti 0 0 0 0 Thermal ovides informati Stresses Je t mperature r Aging d ato dig 3c ti rof ol son il DES estimates tl ji Total Result Recommendation Thermal fault DGA monthly assignment no load operation or load If load then reduction Se detecta que los puentes Oil regeneration is recommended de fleje internos en los puntos marcados con f circulos en pruebas de T 5 aislamiento y continuidad FTNR no estan seguros ru measurement Natura Ageing Trafo1 Trafo2 Trafo3 Trafo4 Trafo5 gE Electrical gT Thermal MEME NS gS Stresses Phara
8. Todos los devanados a tierra Nucleo a tierra Absorci n diel ctrica Indice de absorci n Otras pruebas comunes en campo Relaci n de transformaci n Factor de potencia del aislamiento Higidez diel ctrica en el aceite en sitio Corriente de excitaci n Hespuesta en frecuencia Otras pruebas de diagn stico de ser posible Impulso a baja tensi n Prueba de tensi n inducida y descargas parciales Medici n de Impedancia Medici n de sonido audible Seite 14 155950 Relaci n de Transformaci n SIEMENS Transformador ZTR 155950 Error 2 00 1 87 lexcitaci n mA 60 1 50 50 7 50 22 50 42 40 65 40 5 1 00 40 32 30 p 0 26 0 21 20 0 07 0 16 0 11 0 00 Sy k 10 SIEMENS 0 0 5 y BAN ac WBN ca BCN ch A R C pree Transformador ZTR a Resistencia Ohmica mQ 1 200 1 020 1 022 2 ai 1 000 800 7 o 600 500 511512 500 509510 500 400 j N 73 I 200 TB Fase A color verde 0 po color nara AN B N CN ase C color morad 8 1998 03 30 m 2011 06 05 8 2011 12 27 26 716 26 553 13 100 103 939 102 695 AN a b 12 027 11 997 8 191 8 420 13 100 BN b nn ds z 8 88 o 9 048 CN c a 53 895 53 390 i 311 412 307 557 RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS Perfil de Gases Combustible 2011 02 23 Perfil de Gases Combustible 2011 03 29 ZTR 155950 ZTR 155950 82 4 35 0 Contenido de gas combustib
9. ansici n Condici n del transformador serie Condici n de hermeticidad del tanque Condici n del deshumectador de silicagel Presencia de dep sitos de carb n Falta de partes Evidencia de partes sueltas Condici n del autotrafo preventivo reactor Condici n de interruptor de vacio Posici n de todos los contactos Evidencia de humedad Condici n de los contactos fijos Condici n del reversing switch RECOLECCION DE LA INFORMACION Dano del nucleo disrupci n diel ctrica del aislamiento del n cleo debido a Evidencias de rastros de disrupci n diel ctrica Evidencias de dano radial Seite 21 Circulaci n de corriente a trav s del n cleo Sobrecalentamiento debido a excesivo flujo magn tico aminaciones de cobre soldadas Humedad Contaminaci n Distancias diel ctricas Evoluci n de gases Est tica Descargas parciales Corona Quemaduras carbonizaciones o decoloraci n en el aislamiento Perforaciones en el aislamiento Conductores quemados Conductores fundidos Conductores transpuestos entre espaciadores radiales Conductores deformados Colapso radial hacia dentro de la bobinas Conductores transpuestos desde su condici n original RECOLECCION DE LA INFORMACION Evidencias de falla axial Evidencias de falla mec nica Evidencias de falla t rmica oeite 22 Conductores ladeados o inclinados Descarrilamiento de conductores Colapso de los apoyos finales de los devanados Evidencias de defo
10. deterioro de la superficie produciendo corrientes adicionales o descargas parciales PD Deterioro mec nico de un material resultante de esfuerzos severos o prolongados Ruptura diel ctrica conllevando a falla del diel ctrico Ocasionados por contaminaci n envejecimiento t rmico esfuerzos de voltaje excesivos y repetitivos incluye la p rdida de resistencia diel ctrica por deformaci n mec nica ANALISIS 6 ANALISIS DE CAUSA RAIZ Con toda la informaci n recopilada en la investigaci n de causa raiz que incluyo sin restricci n los items relacionados en este resumen y sus anexos se puede considerar teniendo presentes las evidencias el desarrollo de mecanismo de falla por ruptura diel ctrica tomando en consideraci n el desarrollo de los numerales 2 5 a 2 7 de este informe descrito en la guia IEEE Std 57 140 2006 Guide for the evaluation and Reconditioning of liquid Immersed Power Transformers Los mecanismos descritos llevan hacia el siguiente mecanismo de falla Corrosion resultante de una reacci n quimica en ambiente circundante en el cu l la erosi n forma deterioro de la superficie produciendo corrientes adicionales o descargas parciales PD En consideraci n a la presencia del sulfuro de cobre depositado en los aislamientos circundantes a los conductores los cuales transfieren una caracteristica de conducci n al material aislante papel de los conductores Ruptura diel ctrica conllevando a falla del
11. didos Contacto de Animales vivos muertos Objetos extranos Estado sistema antincendios Bushings Evidencia de vandalismo Disturbios del sistema Cargabilidad Ventiladores y bombas V lvulas de radiadores abiertas Conmutadores Circulaci n de aire entre rad Operaci n Condiciones f sicas Condiciones el ctricas Conexi n a tierra SIEMENS Deformado Agrietado Fugas Se ales de sobrecalentamiento Niveles de aceite Presi n de gas en man metros Estado del gabinete de control Fugas Porcelanas rotas Huecos o poros Grietas Nivel de aceite Posici n del LTC encontrada M xima posici n M nima posici n Posici n del DETC Nivel de aceite Registro de operaciones RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS Reles de protecci n Diferencial 87 Sobrecorriente 50 51 6 Corriente de fase 50 51 67 21 32 Falla a tierra SON 51N 64 Polaridad 36 32 Sobrexcitacion 81 Indicaciones de medida Sobrecargas desbalances Operacion de reles de presion 63 63FP 63SP Operacion de valvula de sobrepresion 63PR 63P Temperaturas de aceite encontrada y maxima 49 26 Temperaturas de dev encontrada y maxima 49 26 Niveles de aceite 71 Buchholz 63GD Flujo de aceite 80 74 Anunciadores de alarma 30 74 Registradores de eventos Oscilograma de secuencia de eventos Seite 13 RECOLECCION DE LA INFORMACION Resistencia de aislamiento Devanado a devanado Devanado a tierra
12. failure investigation documentation and analysis for Power Transformers and Shunt Reactors Seite 32 Muchas gracias por su atencion rag
13. i n Conectores Asimetr a Soportes Conexiones Resultados anormales de aislamiento Color Indicaciones de humedad y su ubicacion Localizacion Agua libre en el tanque y su contenido Muestra para analisis Terminales de los bushings Apantallamientos diel ctricos Conectores de cobre Flotantes Empaques Tornillos Estado de accesos Conexiones en n cleo Bushings Terminales espaciadores Apantallamientos Mecanismo Eje de acople Deformaci nes en la Danos en oalpicaduras de Cobre o wn Cantidad E superficie de aislamiento o porcelana aluminio terminales Sistema soporte y prensado piezas sueltas Decoloraciones en la superficie Distorsiones movimientos Puntos calientes Sobrecalentamientos Estado del cableado Salidas de devanados Puntos calientes Condici n de tornillos Conexiones desechos a tierra oobrecalentam Evidencia de bajo nivel de iento aceite Evidencias de bajo nivel de aceite RECOLECCION DE LA INFORMACION Quemadura inusual en contactos Arco entre contactos Arco de contacto a tierra Falla mec nica de partes Falta de alineamiento entre partes Falla en botellas de vacio Condici n del mecanismo motorizado Evidencia de nivel de aceite Condici n de tablero de conexi n Correcta operaci n de principio y final de carrera Evidencia de partes rotas Evidencia de partes deformadas Condici n de contactos m viles oeite 20 SIEMENS Condici n de resistencias de tr
14. le en rel buchholz 30 0 Contenido de gas combustible en espacio de gas inerte 0 US 20 096 Humedad del espacio de gas inerte dew point 0 15 0 IX 10 0 Pruebas de aceite uou umo EN 3 5 i 00 00 00 SN An lisis de laboratorio de comp Individuales de gases en c w Qu am C2H6 rel buchholz o en espacio de gas inerte An lisis de laboratorio de gases individuales presentes en gas disuelto en el aceite An lisis de laboratorio de aceite definidos como rutina A C2H4 49 4696 An lisis de laboratorio para an lisis de part culas y trazas ba Convenciones en la gr fica met licas PD Descarga Parcial T1 Falla t rmica menor a 300 C T2 Falla t rmica entre 300 Cy 700 T3 Falla t rmica mayor a 700 C D1 Descarga de Baja Energ a chisporroteo D2 Descarga de Alta Energ a Arco DT Mezcla de Fallas T rmicas y El ctricas PCB en aceite Azufre corrosivo en aceite IEEE C57 104 2008 IEEE C 57 106 1991 ASTM D4059 m Seite 15 RECOLECCION DE LA INFORMACION ndice Colorim trico Tensi n Interfacial Numero de Neutralizaci n Rigidez Diel ctrica Contenido de Humedad Factor de Potencia 100 C Gravedad Especifica Inhibidor de Oxidacion Azufre Corrosivo Prueba CCD Dibencil Disulfuro DBDC Indice de Calidad ASTM D1500 ASTM 0971 ASTM D974 ASTM D1816 ASTM D1533 ASTM D924 ASTM D1296
15. o del aislamiento no est relacionado con alguno proveniente de la fabricaci n del transformador sino con el material liquido aislante utilizado el cual contamin homog neamente todos los devanados debido a la misma naturaleza de funcionamiento del transformador en el cual el aceite aislante no se deposita est ticamente en contenido en todo el volumen que ocupa en el transformador Sino que por raz n a la din mica del liquido el aceite transita por todo el tanque impelido por las bombas del equipo de refrigeraci n estando en servicio por mecanismos de convecci n natural cuando el circuito de refrigeraci n esta fuera de servicio Seite 31 SIEMENS IEEE PC57 149 Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil Immersed Transformers CIGRE FRA Working Group A2 26 Valoraci n mec nica de devanados de transformadores por an lisis de frecuencia FRA IEEE C57 104 2008 Guide for Interpretation Of Gases Generated in Oil Immersed Transformers IEC 60599 Edici n 2 1 del 2007 05 Guide to the Interpretation of dissolved and free gases analysis Gu a IEEE C57 106 2006 Guide for Acceptance and Maintenance of Insulating Oil in Equipment Gu a IEEE C57 140 2006 Guide for Evaluation and Reaconditioning of Liquid Immersed Power Transformers IEC 60422 Mineral Insulating Oils in Electrical Equipment Supervision and Maintenance Guidance Guia IEEE C57 125 1991 R2005 IEEE Guide for
16. onsider ndose el primer an lisis de fur nos realizado en el ario 2008 como el punto de arranque y observando el ltimo reporte de an lisis realizado en el a o 2011 de una muestra post falla vemos en la gr fica que en los ltimos 3 anos se ha producido una generaci n relativamente baja pero importante de dos de los cinco compuestos analizados FAL 23 Rg L HMF 17 y AF 3 para un total de generaci n de compuestos de fur nos 40 Rg L o ppb lo que puede sugerir la existencia de una condici n de sobrecalentamiento activo que est causando una degradaci n lenta aprox 7 ug L x ano pero permanente del aislamiento de celulosa Seite 25 Transf U2 ZTR 155350 30 00 25 94 500 Tendencia Hist rica de la Relaci n CO2 CO 20 28 20 00 18 05 16 53 15 00 10 00 454 23159 493 3 42 3 80 3 00 7 I 0 00 5 amp 8B 28 amp 8B 38 amp 5 n 8B amp 8 amp A 2 2 E S S amp B 25 E cO2 CO Desde el inicio de las mediciones AGD la relaci n de CO2 CO ten a una tendencia creciente llegando a superar en el afio 2009 el valor considerado como l mite Los investigadores indican que una relaci n fuera del rango de 3 a 11 nos indica una falla que involucra el aislamiento de papel RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS Estudio microsc pico del papel y del conductor Muestra de conductores tomados cercanos al p
17. rmaci n del aislamiento de conductor Desplazamientos circunferenciales de conductores Evidencia de localizaci n de objetos extranos Disrupci n diel ctrica entre nucleo y tornillos compresores Sobrecalentamiento debido a excesivo flujo magn tico Desalineamiento de espaciadores devanados sueltos Elementos aislantes de bobinas fuera de lugar P rdida o da o de conexi n a tierra Cambio de color en las fases no falladas Coloraciones en los terminales de salidas de bobinas Cristalizaci n de aislamientos RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS escombros X Materiales ajenos Quemaduras decoloraci n o dep sitos A 1 Y ES he Eg B e rl zi AN E fm a Caminos de Quemaduras carb n decoloraci n o 4 7 e us E a 22 4 ac 7 e 3 4 b f Son depositos 4 ARS Caminos de E carb n Caminos Quemaduras gt 4 LIO m carbon decoloracion o EB dep sitos Seite 23 RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS DEVANADO AT Grado Polimerizaci n Promedio 913 GP medido en los devanados AT y BT del Transformador Seite 24 RECOLECCION DE LA INFORMACION SIEMENS Historial de Furanos Transformador ZTR 155950 23 Le E d at e E AE O 2008 01 01 2009 01 01 2010 01 01 2011 01 01 ms FAL FOL AF ma Lineal FAL C
18. unto de falla Devanado AT Fase C Transformador Se trata de dos conductores similares aislados de manera individual y recubiertos ambos con papel aislante Se observa las se ales de quema del abrir el par de conductores Una vez desenvuelto el papel que papel aislante externo y del papel individuales se revel un gran dep sito revestia el par de conductores la propio de cada conductor de sulfuro de cobre en el lado interior inspecci n microsc pica mostr no de ambos solo las trazas de quemaduras EMEN habituales sino la visualizaci n de Untersuchungsbericht Schutzklasse Vertraulich rastros trayectos O caminos Kalzwangor St 150 90401 Nomberg TRTLMEURDS 49911434 MLO35 12 significativos que precedieron a la disrupci n el ctrica Bearbeiter Gegenzeichnun Datum Seite H hlein Stuermer 13 02 2012 1 von 3 oeite 26 SIEMENS sg ee 4 ANALISIS Seite 27 ANALISIS SIEMENS ANALISIS oeite 29 SIEMENS Reducci n de la resistencia diel ctrica del papel y del aceite aislante debido a presencia de humedad Presencia de oxigeno y humedad como elementos aceleradores del envejecimiento del aislante liquido y o s lido P rdida de la resistencia diel ctrica a lo largo de la superficie entre componentes a diferente potencial Fatiga atribuible a fractura de material Corrosi n resultante de una reacci n quimica en ambiente circundante en el cu l la erosi n forma
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