sfra teoria y_analisis

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  • 1. 1 SFRA Anlisis de la Respuesta de Barrido de Frecuencia

2. 2 Mecnica del Transformador Un transformador esta diseado para soportar ciertas cargas mecnicas. Los limites de diseo pueden ser excedidos debido a: Fuerte impacto mecnico Transporte Movimientos ssmicos Fuertes impactos elctricos Fallas en el sistema Fallas en los conmutadores Falla de sincronizacin La resistencia mecnica del transformador se debilita con el paso del tiempo Aminora la capacidad de soportar estrs mecnico Incrementa el riesgo de fallas por problemas mecnicos Incrementa el riesgo de problemas de aislamiento 3. 3 Para detectar posibles desplazamientos del ncleo y deformaciones en los devanados debido a: Grandes fuerzas electromagnticas por corrientes de falla Transporte y reubicacin de la unidad Si estas fallas no se detectan a tiempo, el problema puede evolucionar y terminar en fallas trmicas o dielctricas que provoque la perdida del transformador Periodicidad en las pruebas es esencial Por qu se analiza la condicin mecnica? 4. 4 Deteccin de Fallas con SFRA Fallas en devanados Deformacin Desplazamiento Corto circuito Fallas de ncleo Movimiento Puesta a tierra Fallas/ cambios mecnicos Estructuras de fijacin Conexiones 5. 5 Fundamentos de la Prueba SFRA Prueba con el equipo fuera de servicio El transformador se analiza como como un circuito de filtro RLC complejo La 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 respuesta Los cambios en el circuito de filtro pueden detectarse y mediante comparacin en el tiempo Este mtodo es nico por su capacidad para detectar una variedad de fallas en los devanados o en el ncleo en una sola prueba 6. 6 Una serie de seales de bajo voltaje se aplican al transformador en varias frecuencias Se mide amplitud y fase en las seales de entrada y salida La relacin entre las dos seales provee la respuesta de frecuencia o funcin de transferencia del transformador De la funcin de transferencia se pueden derivar una serie de trminos como una funcin de frecuencia: Magnitud Fase Impedancia / admitancia Correlacin SFRA Cmo funciona? 7. 7 El circuito RLC posee una impedancia diferente a diferentes frecuencias. La funcin de transferencia para todas las frecuencias es la medida de la impedancia efectiva del circuito RLC. Cualquier deformacin en la geometra del sistema, cambia el circuito RLC, el cual a su vez cambia su impedancia y por ende, su funcin de transferencia a diferentes frecuencias. Estos cambios dan una advertencia sobre posibles daos en el transformador. SFRA Cmo funciona (2) 8. 8 SFRA Resultados Regiones de Frecuencia Problemas en el transformador pueden detectarse en diferentes rangos de frecuencia Problemas en el ncleo Devanados abiertos/corto circuito Malas conexiones/incremento resistencia Cambios en la impedancia de Corto-circuito Deformaciones en los devanados Desplazamiento de devanados frecuencias Movimiento de los devanados y conexionado del conmutador Winding interaction and deformation Winding and tap leads Core + windings 9. 9 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5 10 6 10 7 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 Frequency, Hz Magnitude,dB A phase B phase C phase Core influence Interaction between windings Winding structure influence Earthing leads influence 10. 10 Rangos de frecuencia para medicin SFRA CIGRE 342 Categora 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 Comparacin de mediciones anteriores y/o mtodos/practicas que no se cien at estndar de CIGRE < 50 Hz 500 kHz 11. 11 Rangos de frecuencia para medicin 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. 12 Comparative tests Transformador A Transformador A Transformador B Basado en Tiempo Basado en el Tipo Constructivo Basado en Diseo 13. 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 eficaz Desviaciones entre curvas son fcil de detectar Basadas en el Tipo Constructivo (Las pruebas se llevan a cabo en transformadores de un diseo similar) Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificaciones Desviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad Basado en Diseo (Las pruebas se realizan en los terminales de los devanados y boquillas de idntico diseo) Se requiere un conocimiento especifico sobre el objeto de prueba y sus posible modificaciones Desviaciones menores no son necesariamente un signo de problemas en la unidad 14. 14 Filosofa de las Mediciones SFRA Nuevas mediciones = Medicin de Referencia Entra en Servicio Se requiere pruebas adicionales 15. 15 Mediciones de Referencia Cuando el transformador es nuevo Se 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 informacin para comparacin a futuro 16. 16 Cundo se realizan las mediciones SFRA? Pruebas de Fabrica Control de Calidad en el proceso de manufactura Verificacin de la unidad despus de la prueba de corto-circuito Antes del envo Instalacin/puesta en servicio Reubicacin Luego de una falla pasante en el sistema Parte de las pruebas de diagnostico de rutina Eventos catastrficos Movimientos ssmicos Huracanes / Tornados En pruebas por alarmas de la unidad Buchholz DGA Alta Temperatura Antes-despus de mantenimiento correctivo 17. 17 Configuraciones de Medicin SFRA 18. 18 SFRA configuracin 19. 19 Circuito de Medicin 20. 20 La Conexin de Puesta a tierra asegura la repetitividad de la prueba en altas frecuencias Prctica recomendada Prctica incorrecta 21. 21 Calidad de la Medicin y Repetitividad La base de las mediciones SFRA es la comparacin y la repetitividad es de extrema importancia Para asegurar la repetitividad; Seleccione un instrumento de calidad, alta precisin con un amplio rango dinmico e impedancia de entrada/salida que sea apropiada para el tipo de cable coaxial (tpico 50 Ohm) Asegure una buena seal de conexin y conecte la pantalla de los cables coaxiales a la brida de la boquilla usando la tcnica de Use el mismo voltaje de prueba en todas las mediciones SFRA Tenga cuidado de las pruebas de resistencia de devanados y otras pruebas que puedan magnetizar el ncleo. Documente su prueba apropiadamente, tome fotografas y detalle la configuracin de conexiones y posicin de conmutadores 22. 22 Tipos de Pruebas- Admitancia de circuito abierto (CA) Se realiza entre los extremos o terminales de un mismo devanado, con todos los dems terminales flotantes. La impedancia de magnetizacin del transformador es el principal parmetro que caracteriza la respuesta de baja frecuencia (bajo la primera resonancia) en esta configuracin Comnmente se la usa por su simplicidad y la facilidad de analizar cada devanado por separado Configuracin de la Prueba SFRA en circuito abierto 23. 23 Admitancia de Circuito Abierto- Ejemplo Bajas Frecuencias Puede variar entre mediciones que se estn magnetizando Respuesta tpica de doble-hundimiento Fase B normalmente aparece por debajo de las fases A y C (Y) 24. 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 ncleo 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 magnetizacin La respuesta en altas frecuencias es similar a la prueba de admitancia en circuito abierto. Configuracin de la Prueba SFRA en cortocircuito 25. 25 Admitancia de cortocircuito (CC) - Ejemplo Bajas Frecuencias Todas las fases deben ser muy similares. Variaciones > 0.25 dB sugieren problemas de reactancia de fuga/resistencia de devanados/ conexionado/ conmutadores 26. 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 configuracin en bajas frecuencias predomina la influencia de la capacitancia entre devanados. Configuracin de la Prueba SFRA en capacitiva entre devanados 27. 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 dems terminales que no estn bajo prueba deben permanecer flotantes. El rango de baja frecuencia se define por la relacin de transformacin de los devanados Configuracin de la Prueba SFRA en voltaje transferido 28. 28 Admitancia Transferida - Ejemplo En bajas frecuencias la respuesta de la prueba interdevanados es capacitiva (lnea roja) AT (lnea negra) refleja la caracterstica de relacin de transformacin en bajas frecuencias (135 MVA, 160/16 Dd0) Similar response at high frecuencias 29. 29 SFRA Anlisis 30. 30 Herramientas de anlisis para SFRA Visual anlisis grafico Valores iniciales dB La forma esperada de configuraciones - Comparacin de huellas tomadas en: El mismo transformador Transformadores de construccin y propiedades similares Fases Simtricas Nuevas frecuencias de resonancia Anlisis de Correlacin Estndar DL/T 911 2004 Especifico de fabrica y usuario final 31. 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. 32 Transfor