Aplicación de Devanados en Aluminio Para Transformadores
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© ABB Group 5 de maio de 2015 | Slide 1
ABBJORNADAS TÉCNICAS 2015
5 de maio de 2015 – ING. CELIO ZIMMERMANN
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 2
ABB TransformadoresUna Empresa Global
16 000 empleados
55 fábricas en todo mundo
Presencia en mas de 100
países
Range completo de
transformadores de
distribuición y potencia
asociado a productos y
servicios.
Tension nominal hasta 1000
kV
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 3
South Boston, USA
Jefferson City, USA
Pereira, Columbia
Blumenau, Brazil
Lodz, Poland
Istanbul, Turkey
Cairo, Egypt
Riyadh, SA
Vadodara, India
Perth, Australia
Darra, AustraliaSingapore
Hanoi, Vietnam
Hefei, China
Quebec City, Canada
New Plymouth, NZ
ABB TransformadoresUna Empresa Global
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 4
Unidades de TransformadoresSuministro Para Marcado del Perú
ABB Transformadores de Potencia - SPT.
Ubicación: Pereira/CO
Capacidad de produción de equipos con
potencia hasta 63MVA y tensión de 171kV
ABB Transformadores de Distribución - DTR.
Ubicación: Blumenau/BR
Transformadores en Aceite: Capacidad de
produción de equipos com potencia hasta
10MVA y tensión 36kV
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 5
Unidades de TransformadoresSuministro Para Marcado del Perú
ABB Transformadores de Potencia – MPT /
LPT.
Ubicación: Guarulhos/BR
Capacidad de produción de equipos con
potencia hasta 1.000MVA y tensión de
800kV
ABB Servicios de Transformadores - TRES
Ubicación: Lima-Arequipa/PE
Servicios y manteniento de
transformadores de distribuición y potencia.
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 6
ABBTransformadores de Distribuición
5 de maio de 2015
PortfolioTransformadores de Distribución
Power: 500 kVA up to 10 MVA
Voltage Class: Up to 36 kV
Standards IEC, ANSI, NBR
BIL: BIL 200
Vector Group Y/d, Y/y, D/y, D/d
Tap changers DETC / OLTC
Insulation Mineral & Vegetable Oil
Dis
trib
uti
on
Tra
nsfo
rme
rs
© ABB Group June 25, 2014 | Slide 7
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 8
ISO 9001:2000
Gestión de CalidadISO 14001:2004
Gestión Ambiental
OSHAS 18001:1999
Seguridad y Salud
Ocupacional
Unidad de Transformadores de DistribuiciónBlumenau – Brasil
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 9
Transformadores de DistribuiciónMateriales ConductoresDevanado en Aluminio
5 de maio de 2015
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 10
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
Afirmación Verdadero Falso
Transformadores con cobre son mas pequeños
que los de aluminio;X
Transformadores con bobinado de aluminio
son mas ligeros que los de cobre;X
Transformadores con bobinado de cobre
soportan mejor las fuerzas de corto-circuito;X
Transformadores de aluminio tienen perdidas
mas altas;X
Transformadores con aluminio calientan mas
que los de cobre porque la conductividad
térmica es menor;
X
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 11
Diseño ABB
Para guardar la temperatura por debajo del grado de
aislamiento, el diseño de ABB utiliza conductores con una
área de 63% más grande que el cobre.
Con el incremento de la sección transversal del aluminio,
las pérdidas resistivas serán las mismas que en los
arrollamientos de cobre.
Característica Aluminio Cobre Tema
Conductividad
eléctrica
36.6 x 106 W-1m-1 59.6 x 106 W-1m-1 Se cree que la inferioridad de la
conductividad del aluminio, considerando
el hecho de que el aluminio tiene
solamente 61% de la conductividad del
cobre, causaría pérdidas más altas en
los transformadores
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 12
Diseño ABB
Esto es verdad solamente cuando se comparan
arrollamientos de cobre y aluminio de tamaño, geometría, y
diseño idénticos.
A fin de igualar la eficiencia térmica, a ABB utiliza la área
superficial, geometría del arrollamiento, conductos de
refrigeración, y la forma del conductor para producir
gradientes de temperatura aceptables sin importar el
material del arrollamiento.
Característica Aluminio Cobre Tema
Conductividad
térmica
237 W/(m.K) 401 W/(m.K) El cobre conduce mejor el
calor, reduciendo el punto más
caliente del devanado.
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 13
Diseño ABB
(M al / M cu) x (c al / c cu) = 0,488 x (0,220/0,092) =1,167
Esto significa que el aluminio cuenta con una capacidad de
disipación de 16.7% superior en comparación con devanado
de cobre.
Los efectos mecanicos de las cargas de "alto impacto“,
como corrientes de corto-circuito dependem más del
equilibrio de montagen del conjunto devanado/nucleo de
que del tipo de conductor que está utilizando.
Característica Aluminio Cobre Tema
Capacidad
calorífica
0.220 cal/gºC 0.092 cal/gºC El aluminio disipa mejor el calor
pero tiene un peso menor
(aprox. 49% del peso de un
devanado de cobre).
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 14
Unidad de Transformadores de DistribuiciónDevanados AluminioTendencia de Mercado
© ABB Group 5 de maio de 2015 | Slide 15
¿En caso de reparaciones ?
Un transformador con bobinados de aluminio puede ser
reparado con conductores de cobre dado que los
transformadores con bobinas de aluminio tienen un
espacio mayor donde puede ser alojados los bobinados de
cobre.
Respetando la inducción en el núcleo se consigue
perdidas similares en los bobinados de cobre y aluminio
por lo que el transformador puede disipar sin problemas
cuando se repara y se usa bobina de cobre.
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 16
Conclusiones
Diseños en aluminio pueden obtener pérdidas iguales que el cobre.
Considerando que las pérdidas son iguales para una misma base, no hay razón práctica para pensar que un diseño sea más eficiente que el otro.
En resumen, es mas ventajoso para el cliente dejar libre la elección del
tipo de material del bobinado al proponente, que intentará siempre
optimizar los diseños de acuerdo a las características solicitadas,
siempre considerando la disponibilidad y los costos de los materiales en
el mercado.
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
• Impulse Test
• Destructive Impulse Test
approved for Pad Mounted
Transformer (1,6 MVA)
• Short Circuit Test Approved
• Transformer 3 MVA (HV
34,5/ 25,6 and LV 13,8)
• Transformer 500 kVA (HV
13,8 and LV 220)
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 17
Short Circuit Test
Short Circuit Test
Transformadores de DistribuciónDevanados AluminioPruebas Realizadas
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 18
Algunas referencias en la
aplicación de devanados
aluminio:
Petrobras
Cia Vale do Rio Doce
Minera Horizonte
Minera Caraveli
Grupo Enel
Alston Wind
Transformadores de DistribuciónMaterial ConductorDevanados Aluminio
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 19
Transformadores de DistribuiciónTransformadores Compactos
5 de maio de 2015
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 20
Transformadores de DistribuciónTanque Corrugado – 315kVA hasta 5000kVA
• Application: Industrial , windmill & Solar Farms
• Compact Construction,
• Easy installation
© ABB Group May 5, 2015 | Slide 21
Transformadores de DistribuiciónBiodegradabilidad, seguridad y extensión de vida - Fluidos Esteres
Departamento Comercial - 5 de maio de 2015
¿ Por que el aceite vegetal es una tendencia ?
Mejor rigidez dieléctrica
Aumento de la seguridad
Extensión de la vida útil
Retrofit
Característica Aceite Mineral Silicona Vegetal
Rigidez Dieléctrica kV/mm 30 43 45
Viscosidad, cSt. 100°C 3 16 10
Viscosidad, cSt. 40°C 12 38 45
Viscosidad, cSt. 0°C 76 90 300
Punto de Fulgor °C 145 300 330
Punto de Quema °C 160 330 360
Coeficiente de Expansión /°C 7.55 x 10-4 1.04 x 10-4 6.88 x 10-4
Punto de Congelamiento °C -40 -55 De -15 a -25
© ABB Group June 25, 2014 | Slide 20
Transformadores de DistribuciónAceite Vegetal Principales características
Pruebas de EPA
California era
por CEC-L-33-A-
93 (absorción
máxima de
estiramiento en
CH CH2-CH3)
que resultó en la
clasificación 98-
100%
biodegradable
Organización
para la
Cooperación y el
Desarrollo
Económico
probado por la
OCDE 301B
(ensayo de
Sturm
modificado)
resultando en
más de un 60%
de CO2 después
de 10 días,
considerado
legible
biodegradable
© ABB Group June 25, 2014 | Slide 21
Vegetal
Transformadores de DistribuciónAceite Vegetal Teste de biodegrabilidad de 21 días (CEC L-33-A-93)