Aplicación de Devanados en Aluminio Para Transformadores

© 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


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


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


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.


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


ISO 9001:2000

Gestión de CalidadISO 14001:2004

Gestión Ambiental

OSHAS 18001:1999

Seguridad y Salud

Ocupacional

Unidad de Transformadores de DistribuiciónBlumenau – Brasil


Transformadores de DistribuiciónMateriales ConductoresDevanado en Aluminio

5 de maio de 2015


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


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



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.


Conductividad

térmica

237 W/(m.K) 401 W/(m.K) El cobre conduce mejor el

calor, reduciendo el punto más

caliente del devanado.



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.


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).



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.



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.


• 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)


Short Circuit Test

Short Circuit Test

Transformadores de DistribuciónDevanados AluminioPruebas Realizadas


Algunas referencias en la

aplicación de devanados

aluminio:

Petrobras

Cia Vale do Rio Doce

Minera Horizonte

Minera Caraveli

Grupo Enel

Alston Wind



Transformadores de DistribuiciónTransformadores Compactos

5 de maio de 2015


Transformadores de DistribuciónTanque Corrugado – 315kVA hasta 5000kVA

• Application: Industrial , windmill & Solar Farms

• Compact Construction,

• Easy installation


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



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


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


Vegetal

Transformadores de DistribuciónAceite Vegetal Teste de biodegrabilidad de 21 días (CEC L-33-A-93)

Aplicación de Devanados en Aluminio Para Transformadores

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