VCC: nuestra tecnología

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1 FEBRERO 1, 2018 Transformadores secos Zaragoza VCC: nuestra tecnología José Antonio López Fernández, (PG DRY)

2 Índice Transformadores secos Tecnología VCC - Vista general - Concepto - Nuestro producto - Adecuado para condiciones exigentes - Otras certificaciones - Comparación con otras tecnologías Conclusión January 30, 2018 Slide 2

3 Qué es un transformador seco? Una sencilla diferencia Transformador de aceite Emplea ACEITE como principal medio aislante y de refrigeración Transformador seco Utiliza materiales de AISLAMIENTO SÓLIDO como principal medio aislante y de refrigeración January 30, 2018 Slide 3

4 Por qué emplear transformadores secos? Tranquilidad absoluta La seguridad de la tecnología de tipo seco para todas las aplicaciones de transformación Más seguro para personas, propiedades y para el medio ambiente Reducida y sencilla obra civil y mantenimiento January 30, 2018 Slide 4

5 Tecnología VCC: vista general Proceso de encapsulado bajo vacío Puntos fuertes Mayor resistencia frente a cortocircuitos Mejor comportamiento ante los cambios en carga (térmicos) Bajos valores de descargas parciales gracias a la más avanzada tecnología de encapsulado. Los valores típicos de descargas parciales se encuentran por debajo de 5 pc (siendo el máximo permitido 10 pc). Autoextinguible en caso de fuego o arco, sin liberación de gases con peligro potencial. January 30, 2018 Slide 5

6 Tecnología VCC: vista general Proceso de encapsulado bajo vacío Otros puntos fuertes Distribución casi lineal del BIL Las descargas parciales más bajas, gracias a la más avanzada tecnología de encapsulado La más alta seguridad frente a fracturas en las bobinas Extraordinario acabado que ofrece una superficie lisa, eliminando la acumulación de polvo Fabricación de la bobina sin silicona Buen comportamiento frente a fenómenos sísmicos, soportando las condiciones más severas de sismicidad y vibración La configuración del núcleo en step-lap garantiza las más bajas pérdidas en vacío y corriente de vacío, así como los más bajos niveles de ruido January 30, 2018 Slide 6

7 Tecnología VCC: vista general Visión medioambiental Beneficios Reducida contaminación medioambiental Riesgo nulo de derrame de sustancias inflamables o peligrosas Medioambientalmente seguro en su fabricación (sistema cerrado) Muy apto para zonas de alta humedad y/o contaminación No existe riesgo de incendio Los transformadores son autoextinguibles y no prenden January 30, 2018 Slide 7

8 Tecnología VCC: vista general Evaluación económica Ahorro Necesidad de menos espacio Necesidad de menor obra civil No necesita dispositivos de seguridad (detección de incendios) Mantenimiento muy reducido Vida media más larga debido al bajo envejecimiento térmico y dieléctrico Se puede instalar en lugares próximos al punto de consumo, reduciendo así las pérdidas en carga de los cables Diseño óptimo sujeto a mejoras continuas tan pronto como se dispone de nuevos materiales Fabricado en instalaciones de ABB especializadas (Focus Factory) January 30, 2018 Slide 8

9 Tecnología VCC: vista general Zaragoza, experto en calidad para las aplicaciones más exigentes Centros de datos Energía eólica Energía solar Ferrocarriles y subestaciones de metro Subtransmisión de interior Entorno industrial January 30, 2018 Slide 9

10 Tecnología VCC: vista general Tipos y diseños Technología encapsulada al vacío para Tipos: Transformadores trifásicos estándar Transformadores de doble tensión primaria Multi transformadores (de múltiples arrollamientos) Transformadores baja-baja Auto transformadores Transformadores monofásicos Transformadores para sistemas con drives Transformadores para sistemas de excitación Transformadores de puesta a tierra Diseños estándar: Materiales de las bobinas de alta tensión: discos de cinta de aluminio/cobre Materiales de las bobinas de baja tensión: banda de aluminio/cobre Aislamiento clase: F, H January 30, 2018 Slide 10

11 Tecnología VCC: vista general Configuración de las bobinas 100% espiras 0% espiras 90% espiras Bobina de baja tensión Distribución uniforme de la tensión de arriba a abajo de la bobina January 30, 2018 Slide 11

12 Tecnología VCC: nuestro producto Especificaciones básicas del producto Potencia desde 250 kva hasta kva Alta tensión hasta 145 kv Baja tensión hasta 36 kv Frecuencias: 50 Hz / 60 Hz / 16 2/3 Hz Refrigeración: AN / ANAN / ANAF / AFWF Aislamiento F (155ºC) y H (180ºC) para AT/BT Hasta E3, C2, F1 Grados de protección de la envolvente: desde IP00 hasta IP44 Diseñado para soportar las condiciones mediomanbientales más extremas VCC ofrece una gran flexibilidad de acuerdo a las necesidades de los clientes, cumpliendo con los requirimientos más exigentes January 30, 2018 Slide 12

13 Tecnología VCC: nuestro producto Portafolio Basic VCC HiDry hi T Plus IEC EN , EN-50588, IEEE Hasta 3.15 MVA, AN hasta 36 kv Clase F/F Calentamiento 100/100K AT encapsulada/bt impregnada pd < 10pC IEC EN , EN-50629, IEEE Hasta 63 MVA, AF Hasta 145 kv Clase H/H Calentamiento 125/125K AT encapsulada/bt encapsulada pd < 10pC IEC EN , EN-50588, EN , IEEE Hasta 63 MVA, AF Hasta 145 kv Clase H/H Calentamiento 100/100K AT encapsulada/bt impregnada pd < 10pC January 30, 2018 Slide 13

14 Tecnología VCC: nuestro producto El desafío técnico: HiDry hasta 145 kv Prototipo Con la tecnología HiDry, un transformador prototipo de 5 MVA fue simulado, fabricado y ensayado con éxito. Tensiones 110 kv +8 x 2,25% Impulso tipo rayo: LI 550 kv superado con éxito. Después se ensayó hasta el límite (>600 kv) Ensayo de tension aplicada a frecuencia industrial: 230 kv superado con éxito Descargas parciales: superado con éxito por debajo de 10 pc. Ensayo de calentamiento: superado con éxito E2, C2, F1, AN, IP00 January 30, 2018 Slide 14

15 Tecnología VCC: nuestro producto Amplia experiencia Eólico Ferrocarriles Utilities Transformadores hi-t Plus personalizados para la industria eólica. Transformadores de tracción hi-t Plus (con alto factor de acoplamiento) para ferrocarriles. HiDry: transformadores secos para altas potencias y tensiones (hasta 72.5 kv) provisto de regulador en carga de tipo seco (OLTC) para utilities e industrias. January 30, 2018 Slide 15

16 Tecnología VCC: nuestro producto Proceso de fabricación Bobina de alta tensión Envolvente opcional Montaje Baja tensión Montaje de núcleo Núcleo January 30, 2018 Slide 16

17 Tecnología VCC: nuestro producto Accesorios Partes 1 Regleta de sondas 2 Sensores de control de temperatura 3 Terminales de puesta a tierra 4 Anillas de empuje 5 Ruedas 6 Ventiladores (opcional) 7 Tappings / regulador en vacío 8 Anillas de elevación 9 Placa de características 10 Protocolo y manual de instrucciones January 30, 2018 Slide 17

18 Tecnología VCC: nuestro producto Opcional: envolvente metálica January 30, 2018 Slide 18

19 Tecnología VCC: adecuado para condiciones extremas Clases Medioambiental Climática Fuego E0: Instalación normal en interior, no condensación, no polución E1: Polución limitada, condensación ocasional E2: Abundante polución, condensación frecuente E3 Condiciones intensificadas para la condensación frecuente con alta salinidad (i.e. En turbinas eólicas, como opción) Las más bajas temperaturas para... C1: Operación -5 C almacenamiento y transporte 25 C C2 : Operación -25 C almacenamiento y transporte 25 C >C2: Operación, almacenamiento y transporte hasta -50 C (opción) F0: Sin requerimientos especiales excepto características típicas para el transformador de tipo seco F1: Todos los materiales están prácticamente libres de halógenos. Formación limitada de humos. Limitada contribución de energía calorífica al origen del fuego, transformador autoextinguible. January 30, 2018 Slide 19

20 Tecnología VCC: adecuado para condiciones extremas Clase medioambiental E3, hasta 36 kv, pasado con éxito en KEMA (2015) ABB, primera empresa certificada por KEMA Existen dos tipos de ensayos para cada clase medioambiental, dependiendo del tipo de sistema al que están destinados: 1. Transformadores con bobinas destinadas a la conexión con un sistema solidamente conectado a tierra a través de una impedancia baja se energizarán a una tension de 1.1 veces la tension por un periodo de 15 min. 2. Transformadores con bobinas destinadas a la conexión con un sistema que está aislado o conectado a tierra a través de una impedancia considerable debén ser sometidas a un ensayo con tension inducida de 3 periodos sucesivos de 5 min. Durante el ensayo, cada terminal de alta tension se conectará a tierra y se aplicará una tension de 1.1 veces la tensión nominal entre los otros terminales y tierra. Se ha verificado que el segundo tipo de ensayo es mucho más exigente que el primero. El tipo de validación elegida fue: la más exigente. January 30, 2018 Slide 20

21 Tecnología VCC: adecuado para condiciones extremas Ensayo de choque térmico (2014) > C2, hasta -50ºC Muestra kva, 20 kv La temperatura del aire dentro de la cabina de ensayo decrece gradualmente hasta 50 ºC en 13 h y después se mantiene a este valor por 12 h. Un choque térmico se realiza entonces aplicando el doble de la corriente nominal (d.c.) de la bobina de alta tensión. Esta corriente se mantiene hasta que la muestra alcanza una temperature de 140 ºC (100ºC para clase F + 40ºC ambiente) La temperaturamedia alcanzada por las bobinas se determina por la variación de resistencia. Después del choque térmico, la muestra se lleva a una temperatura de 25 ºC. Se realiza una inspección visual para localizar cualquier anormalidad, como grietas o deformaciones. Tecnología VCC certificada hasta -50ºC January 30, 2018 Slide 21

22 Tecnología VCC : adecuado para condiciones extremas Medio ambiente y protección: procedimiento de pintura January 30, 2018 Slide 22

23 Tecnología VCC: otras certificaciones El mayor ensayo de resistencia a cortocircuito: transformador de 31.5 MVA, 66/20 kv, OLTC en CESI (Milán, 2014) January 30, 2018 Slide 23

24 Tecnología VCC: otras certificaciones Resistencia a terremotos y vibraciones Ensayo de vibraciones La vibración a la que un transformador para aplicación eólica es expuesto durante su ciclo de vida fue definida en un espectro de aceleración. Este espectro fue aplicado en el ensayo de vibración multi-ejes, y los ensayos de choque correspondientes fueron efectuados según la norma IEC /59, edición Alemana EN partes 2-6 y 2-59, incluyendo además requerimientos especiales del fabricante de la turbina eólica. También se consideraron en estos ensayos las aceleraciones y vibraciones extremas durante su transporte y manipulación, realizados por IAGB y Virlab. Ensayo de vibración / sismicidad pasado con éxito January 30, 2018 Slide 24

25 Tecnología VCC: otras certificaciones Interruptor de vacío probado Aptitud frente a la desconexión Tras conmutaciones on/off a carga completa, el transformador no muestra ningún incremento en las descargas parciales. Las descargas parciales permanecen constantes a lo largo del ensayo lo que significa que el transformador no ha sufrido ninguna pérdida significativa de vida. VCC confirma su capacidad para la conexión/desconexión con el interruptor de vacío January 30, 2018 Slide 25

26 Tecnología VCC: otras certificaciones Certificaciones de producto Certificaciones internas Los transformadores secos de la fábrica de ABB en Zaragoza han sido certificados por varios laboratorios externos relevantes como KEMA, CESI, IAGB, LCOE, Virlab, Applus para los siguientes ensayos: Ensayo de clase medioambiental (E3 a 36 kv) Cortocircuito (34 MVA 66 kv) Choque térmico (-50ºc) Sismicidad Corriente de inserción Todos estos ensayos se realizaron de acuerdo al standard IEC , además de requerimientos adicionales January 30, 2018 Slide 26

27 Tecnología VCC: otras certificaciones El laboratorio de Zaragoza dispone de una acreditación única entre los principales fabricantes de la UE El mejor control de calidad de producto Acreditación ISO desde El alcance de la acreditación es de todos los ensayos de rutina y tipo de acuerdo a los estándares IEC. Ensayos especiales y ensayos de acuerdo a IEC, IEEE, otras normas internacionales, nacionales y estándares propios de clientes, como CSA, GB, BR, Lloyd s, DNV, ABS Puede confiar en los reportes de ensayos de ABB January 30, 2018 Slide 27

28 VCC: comparación con otras tecnologías Diferencias en el funcionamiento Aceite Característica Seco Medida & peso Coste inicial del transformador Pérdidas/Eficiencia Ruido Capacidad de sobrecarga Seguridad frente a fuego Seguridad medioambiental Coste total de instalación* Coste de mantenimiento Capacidad frente cortocircuito *Impulsado principalmente por los códigos regionales de seguridad de edificios January 30, 2018 Slide 28

29 VCC: comparación con otras tecnologías Aceite mineral, aceite éster & VCC Aceite mineral Aceite éster VCC No inflammable, pero combustible Inflamabilidad a 170 C La mayor base instalada para esta tecnología Históricamente seguro No inflammable, pero todavía combustible Inflamabilidad a C 98% aceite de semilla biodegradable (cuando no se emplea) No recomendado para interior No inflamable y NO combustible No inflammable (nada inicie la ignición) Única tencología apropiada para aplicaciones de interior Ideal para ambientes sensibles Incrementa la seguridad para el medioambiente y las personas January 30, 2018 Slide 29

30 Conclusión Resumen comparativo ABB diseña transformadores secos de primera calidad. Los requirimientos más exigentes y la optimización de la ingeniería conducen a ir más allá de los límites técnicos. Se tiene especial cuidado con los parámetros más sensibles para el usuario: Correctos niveles de BIL. Niveles de ruido a los niveles correctos de inducción de núcleo. Capacidad de soportar estrés térmico y mecánico durante los cortocircuitos. Sin factor de derating (pérdida de potencia) cuando se requiera envolvente metálica (sobredimensionamiento debido al efecto de la refrigeración). Control de temperatura de puntos calientes desde la etapa más temprana del proceso de diseño (simulación FEM). Nuestro portafolio incluye transformadores de tracción con factor de acoplamiento desde 0.15 hasta Acabado especial con protección anticorrosiva hasta C5I. Logro de la certificación E3 (basado en 36 kv y el test más exigente). Certificado de choque térmico hasta (-50ºC). Niveles BIL de 550 kv alcanzados con tecnología de discos. Opción de materiales clase H en la bobina de AT y BT. Desmostrada capacidad para conexionado con interruptor de vacío. January 30, 2018 Slide 30

31 Conclusión VCC de un vistazo Posibilidad de instalar cualquier tipo de accesorio Las descargas parciales más bajas (<5 pc) gracias al encapsulado bajo vacío con resina epoxy (proceso horizontal) Resistencia a la condensación y alta polución Autoextinguible Alta capacidad para soportar cortocircuitos (fuerzas axiales y radiales) Configuración del núcleo en step-lap Lámina-disco de aluminio para el devanado de alta tensión: gran resistencia frente a los sobrevoltajes Acabado único del devanado proporcionando una superficie lisa que elimina la acumulación de polvo Gran capacidad para resistir sobrecargas debidas a la inercia térmica Ruedas bidireccionales January 30, 2018 Slide 31

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