1
SFRA Análisis de la Respuesta de Barrido de Frecuencia
2
Mecánica del TransformadorUn transformador esta diseñado para soportar ciertas cargas mecánicas. Los limites de diseño pueden ser excedidos debido a:
Fuerte impacto mecánicoTransporteMovimientos sísmicos
Fuertes impactos eléctricosFallas en el sistemaFallas en los conmutadores Falla de sincronización
La resistencia mecánica del transformador se debilita con el paso del tiempo
Aminora la capacidad de soportar estrés mecánicoIncrementa el riesgo de fallas por problemas mecánicosIncrementa el riesgo de problemas de aislamiento
3
Para detectar posibles desplazamientos del núcleo y deformaciones en los devanados debido a:
Grandes fuerzas electromagnéticas por corrientes defallaTransporte y reubicación de la unidad
Si estas fallas no se detectan a tiempo, el problema puede evolucionar y terminar en fallas térmicas o dieléctricas que provoque la perdida del transformadorPeriodicidad en las pruebas es esencial
Por qué se analiza la condición mecánica?
4
Detección de Fallas con SFRAFallas en devanados
DeformaciónDesplazamientoCorto circuito
Fallas de núcleoMovimientoPuesta a tierra
Fallas/ cambios mecánicosEstructuras de fijaciónConexiones
5
Fundamentos de la Prueba SFRAPrueba con el equipo fuera de servicioEl transformador se analiza como como un circuito de filtro RLC complejoLa respuesta del circuito de filtro se mide en un gran numero de frecuencias sobre un extenso rango de frecuencias y se lo grafica como una curva de magnitud de respuestaLos cambios en el circuito de filtro pueden detectarse y mediante comparación en el tiempoEste método es único por su capacidad para detectar una variedad de fallas en los devanados o en el núcleo en una sola prueba
6
Una serie de señales de bajo voltaje se aplican al transformador en varias frecuenciasSe mide amplitud y fase en las señales de entrada y salidaLa relación entre las dos señales provee la respuesta de frecuencia o función de transferencia del transformadorDe la función de transferencia se pueden derivar una serie de términos como una función de frecuencia:
MagnitudFaseImpedancia / admitanciaCorrelación
SFRA Cómo funciona?
7
El circuito RLC posee una impedancia diferente a diferentes frecuencias.La función de transferencia para todas las frecuencias es la medida de la impedancia efectiva del circuito RLC.Cualquier deformación en la geometría del sistema, cambia el circuito RLC, el cual a su vez cambia su impedancia y por ende, su función de transferencia a diferentes frecuencias.Estos cambios dan una advertencia sobre posibles daños en el transformador.
SFRA Cómo funciona (2)
8
SFRA Resultados Regiones de FrecuenciaProblemas en el transformador pueden detectarse en diferentes rangos de frecuencia
Problemas en el núcleoDevanados abiertos/corto circuitoMalas conexiones/incremento resistenciaCambios en la impedancia de Corto-circuito
Deformaciones en los devanadosDesplazamiento de devanados
frecuenciasMovimiento de los devanados y conexionado del conmutador
Winding interaction and deformation
Winding and tap leads
Core + windings
9
101 102 103 104 105 106 107-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
Frequency, Hz
Mag
nitu
de,
dB
A phaseB phaseC phase
Core influence
Interaction between windings
Winding structure influence
Earthing leads
influence
10
Rangos de frecuencia para medición SFRA CIGRE 342
Categoría Limite de Baja Frecuencia
Limite de Alta Frecuencia
Transformadores de Potencia, Uw < 100 kV < 50 Hz 2 MHz
Transformadores de Potencia, Uw > 100 kV < 50 Hz 1 MHz
Comparación de mediciones anteriores y/o métodos/practicas que
no se ciñen at estándar de CIGRE< 50 Hz 500 kHz
11
Rangos de frecuencia para medición SFRA Ejemplos
Limite de Baja Frecuencia
Limite de Alta Frecuencia
Eskom 20 Hz 2 MHz
ABB 10 Hz 2 MHz
100 Hz 1 MHz
Por defecto el instrumento debe cubrir el rango 20 Hz 2 MHz
12
Comparative testsTransformador A
Transformador A Transformador B
Basado en Tiempo
Basado en el Tipo Constructivo
Basado en Diseño
13
Comparaciones
Basadas en Tiempo (Las pruebas se levan a cabo en el mismo transformador en diferentes periodos de tiempo)
Esta es la prueba mas eficazDesviaciones entre curvas son fácil de detectar
Basadas en el Tipo Constructivo (Las pruebas se llevan a cabo en transformadores de un diseño similar)
Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificacionesDesviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad
Basado en Diseño (Las pruebas se realizan en los terminales de los devanados y boquillas de idéntico diseño)
Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificacionesDesviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad
14
Filosofía de las Mediciones SFRA
Nuevas mediciones = Medición de Referencia
Entra en Servicio
Se requiere pruebas adicionales
15
Mediciones de Referencia
Cuando el transformador es nuevoSe adquiere los datos durante las pruebas de puesta en marcha de unidades nuevas
Cuando se conoce que el transformador esta en buenas condiciones
Se adquiere los datos durante una parada programada (pruebas de rutina donde no se encuentren problemas en la unidad)
Mantenga la información para comparación a futuro
16
Cuándo se realizan las mediciones SFRA?
Pruebas de FabricaControl de Calidad en el proceso de manufacturaVerificación de la unidad después de la prueba de corto-circuitoAntes del envío
Instalación/puesta en servicioReubicaciónLuego de una falla pasante en el sistemaParte de las pruebas de diagnostico de rutinaEventos catastróficos
Movimientos sísmicosHuracanes / Tornados
En pruebas por alarmas de la unidadBuchholzDGAAlta Temperatura
Antes-después de mantenimiento correctivo
17
Configuraciones de Medición SFRA
18
SFRA configuración
19
Circuito de Medición
20
La Conexión de Puesta a tierra asegura la repetitividad de la prueba en altas frecuencias
Práctica recomendada Práctica incorrecta
21
Calidad de la Medición y Repetitividad
La base de las mediciones SFRA es la comparación y la repetitividad es de extrema importanciaPara asegurar la repetitividad;
Seleccione un instrumento de calidad, alta precisión con un amplio rango dinámico e impedancia de entrada/salida que sea apropiada para el tipo de cable coaxial (típico 50 Ohm)Asegure una buena señal de conexión y conecte la pantalla de los cables coaxiales a la brida de la boquilla usando la técnica de
Use el mismo voltaje de prueba en todas las mediciones SFRATenga cuidado de las pruebas de resistencia de devanados y otras pruebas que puedan magnetizar el núcleo.Documente su prueba apropiadamente, tome fotografías y detalle la configuración de conexiones y posición de conmutadores
22
Tipos de Pruebas- Admitancia de circuito abierto (CA)
Se realiza entre los extremos o terminales de un mismo devanado, con todos los demás terminales flotantes. La impedancia de magnetización del transformador es el principal parámetro que caracteriza la respuesta de baja frecuencia (bajo la primera resonancia) en esta configuraciónComúnmente se la usa por su simplicidad y la facilidad de analizar cada devanado por separado
Configuración de la Prueba SFRA en circuito abierto
23
Admitancia de Circuito Abierto- EjemploBajas Frecuencias
Puede variar entre mediciones que se están magnetizandoRespuesta típica de doble-hundimientoFase B normalmente aparece por debajo de las fases A y C (Y)
24
Tipos de Pruebas- Admitancia de cortocircuito (CC)
Se realiza entre los extremos o terminales de un mismo devanado, mientras el devanado de bajo voltaje es cortocircuitado.La influencia del núcleo desaparece por debajo de aproximadamente 10-20 kHz porque la respuesta de baja frecuencia se caracteriza por la impedancia de cortocircuito / reactancia de fuga en lugar de la inductancia de magnetizaciónLa respuesta en altas frecuencias es similar a la prueba de admitancia en circuito abierto.
Configuración de la Prueba SFRA en cortocircuito
25
Admitancia de cortocircuito (CC) - Ejemplo
Bajas FrecuenciasTodas las fases deben ser muy similares. Variaciones > 0.25 dB sugieren problemas de reactancia de fuga/resistencia de devanados/ conexionado/ conmutadores
26
Tipos de Pruebas Capacitivo interdevanados (ID)
Se realiza desde uno de los extremos de un devanado a otro, con todos los otros terminales flotando. En la respuesta de esta configuración en bajas frecuencias predomina la influencia de la capacitancia entre devanados.
Configuración de la Prueba SFRA en capacitiva entre devanados
27
Tipo de Pruebas Admitancia transferida (VT):
Se realiza desde una fase de uno de los devanados a la misma fase de otro devanado, con sus respectivos extremos aterrizados. Los demás terminales que no están bajo prueba deben permanecer flotantes. El rango de baja frecuencia se define por la relación de transformación de los devanados
Configuración de la Prueba SFRA en voltaje transferido
28
Admitancia Transferida - EjemploEn bajas frecuencias la respuesta de la prueba interdevanados es capacitiva (línea roja)AT (línea negra) refleja la característica de relación de transformación en bajas frecuencias (135 MVA, 160/16 Dd0)Similar response at high frecuencias
29
SFRA Análisis
30
Herramientas de análisis para SFRA
Visual análisis graficoValores iniciales dBLa forma esperada de configuraciones -Comparación de huellas tomadas en:
El mismo transformadorTransformadores de construcción y propiedades similaresFases Simétricas
Nuevas frecuencias de resonancia
Análisis de CorrelaciónEstándar DL/T 911 2004Especifico de fabrica y usuario final
31
Respuest Tipica de un Transformador en buen estado
HV [abierto] segun lo esperado para un trans-r
Minima desviacion entre fases en todas las pruebas no hay defectos de devanados
HV [cortocircuito] identico entre fases
LV [abierto] segun lo esperado para un trans-r Y
32
Transformador con serios Problemas
Grandes desviaciones entre fases en los rangos de meadia y altas frecuencias son indicativos de fallas en los devanados
Grandes desviaciones entre fases para BT (abierto) en bajas frecuencias es indicativo de cambios en el circuito magnetico, defectos del nucleo
33
SFRA Estándares y Recomendaciones
Frequency Response Analysis on Winding Deformation of Power Transformers, DL/T 911-2004, The Electric Power
Mechanical-Condition Assessment of Transformer Windings Using Frequency Response Analysis (FRA), CIGRE report 342, 2008
-Use Guide for the Application and Interpretation of Frequency Response Analysis for Oil Immersed Transformers, 2009 (Draft)Internal standards by transformer manufacturers, e.g. ABB FRA Standard v.5
Top Related