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Colaboración en productos eléctricosEngrasado y listoAplicación avanzada del aceite vegetal ABB BIOTEMP ®en un transformador de potencia de alta tensiónJ. C. Mendes, A. S. G. Reis, E. C.Nogawa, C. Ferra, A. J. A. L. Martins, A. C. PassosDesde su invención, el transformador ha evolucionado en términos de mayores funcionalidadesy tamaño para seguir el ritmo de los sistemas de energía eléctrica, complejos y en continuaevolución. Algo que ha permanecido prácticamente sin cambios desde que se aplicópor primera vez en Alemania en 1890 es el uso de aceite mineral como medio aislante y refrigerante.Sin embargo, la crisis mundial del petróleo de principios de los años 70 y la crecientedemanda de combustibles respetuosos con el medio ambiente han contemplado elnacimiento de distintas iniciativas y de grandes desarrollos tecnológicos encaminados adescubrir combustibles alternativos, especialmente para el sector del automóvil.Por su parte, las compañías eléctricas brasileñas han trabajado intensamente para desarrollaraceite vegetal aislante basado en el aceite de ricino. Sin embargo, un aceite vegetalaislante avanzado de altas prestaciones para aparellaje y transformadores de potencia dealta tensión, desarrollado por ABB y conocido como BIOTEMP ® , parecía exactamente lasolución que dichas compañías estaban buscando. La primera aplicación en el mundo delaceite vegetal BIOTEMP ® como líquido aislante y refrigerante de un transformador depotencia de alta tensión fue llevada a cabo por CEMIG, una compañía eléctrica con sede enel sureste de Brasil y un importante cliente de ABB.Revista ABB 3/200753

Engrasado y listoColaboración en productos eléctricoslizó un proceso de llenado de aceitevegetal especialmente adaptado, incluyendoun sistema provisional separadode aceite y maquinaria específica deprocesado de aceite, tal como una instalaciónde vacío térmico, filtros, calentadoresy mangueras. También se tuvieronen cuenta otros factores como elacondicionamiento, el tiempo de vacío,el llenado de aceite bajo un proceso devacío, el tiempo de circulación de aceitey el tiempo final de intervalo entre ladefinición de los ensayos y su realización.Durante cada fase del proceso sellevó a cabo el control de calidad segúnlos procedimientos internos Six-Sigma de ABB 4) . Los aisladores GOB dealta tensión de ABB también se rellenaroncon aceite vegetal BIOTEMP ® y seprobaron de forma rigurosa.Un equipo con un excelente rendimiento2 muestra el transformador montadosituado en la zona de ensayos del laboratoriode alta tensión de ABB en Brasil.Se llevaron a cabo todos los ensayosestándar rutinarios [5, 6], ademásde una serie de ensayos específicamentediseñados. Las pruebas dieléctricas,térmicas y de funcionamiento incluyeron:pruebas de descargas (ondas completasy cortadas) y de impulso de conmutaciónen todas las terminales dedevanadospruebas de corriente alterna de cortaduraciónpruebas de larga duración de tensióninducida, incluyendo mediciones dedescarga parcial, antes y después delrecorrido del calor (donde se tomabanlas medidas de aumento de temperaturadel aceite y del devanado), asícomo pruebas de sobrecarga térmica2 Transformador con aceite vegetal BIOTEMP ® en la zona de pruebas de alta tensión del laboratoriode ABB BrasilTransformador de regulación de25 MVA 145/13,8 kV BIOTEMP ®con aceite vegetal de ABBCasquillo alta tensión ABB GOB de145 Kv con aceite vegetal BIOTEMP ®Conmutador de toma en carga ABBUZ con aceite vegetal BIOTEMP ®pruebas de nivel de sonido sin cargay con carga, incluyendo medición delespectro de ruido de banda de octavauna prueba de sobrecarga de largaduraciónpruebas de larga duración defrecuenciauna prueba de respuesta defrecuencia(FRA)Todas las pruebas dieléctricas y térmicasfueron vigiladas mediante un análisisde gas disuelto en aceite (DGA). Losresultados de la prueba de aceite DGAmostraron que no había variacionessignificativas de concentración de gasantes y después de las pruebas eléctricasy térmicas, lo que constituye unaclara demostración de la superioridad yfiabilidad del transformador [7].El uso de aceite vegetal BIOTEMP ®también tiene sus ventajas cuando setrata del transporte. Al poderse enviarel transformador relleno de BIOTEMP ® ,se reducen los costes y se minimizanlos trámites. Esto supone un marcadocontraste con el aceite mineral, que sedebe enviar en un contenedor separadodel transformador. Así pues, eltransporte del transformador a lo largode 500 km desde la fábrica de ABB a lasubestación Cidade Industrial deCEMIG fue relativamente sencillo. Unavez terminada la instalación y la puestaen marcha 3 , el transformador comenzósu funcionamiento comercial a fina-Sistema de control en líneaABB TECNota a pie de página4)Los procedimientos Six-Sigma de ABB cumplencon la normativa ISO 9.001 e ISO 14.0013 Transformador con aceite vegetal BIOTEMP ® recientemente remodeladoen funcionamiento en una bahía de una subestación de CEMIGFootnote4)ABB Six-Sigma procedures are in compliance withISO 9001 and ISO 14001 standards.56 Revista ABB 3/2007

Engrasado y listoColaboración en productos eléctricosles de julio de 2006. Desde entoncessoporta casi todos losdías sobrecargas punta de hasta42 MVA (170 %) 4 .El funcionamiento del transformadorestá vigilado por el sistemade control en línea TCDde ABB, así como mediantepruebas convencionales deaceite, vigilancia de la temperaturadel aceite y del devanadoy escaneado periódico porinfrarrojos. El objetivo es vigilar,lo más de cerca posible, elcomportamiento del transformadory del aceite vegetalBIOTEMP ® . Hasta ahora, losresultados han mostrado unfuncionamiento muy fiable deltransformador, especialmentebajo duras condiciones desobrecarga.4 Ejemplo de un ciclo típico diario de cargapara el sector eléctrico. Losingenieros se mantendránocupados durante muchotiempo descubriendo métodospara simplificar aún másy optimizar el diseño de lasfuturas subestaciones. Un primerpaso hacia este objetivosería revisar la normativa ylas legislaciones locales actualesreferentes a la instalaciónde transformadores. Encualquier caso, la aplicaciónde esta nueva tecnología detransformadores a tensionessuperiores a 145 kV está verdaderamenteen marcha, y vapor buen camino.De ahora en adelanteEl desarrollo de nuevos materialesavanzados es un importante paso adelanteen la tecnología de transformadores.Esto significa también que las compañíaseléctricas pueden remodelar susviejos transformadores y aprovechar lasventajas de estos desarrollos en términosde mayor seguridad, bajo mantenimientoy mayor vida útil del producto.Los fructuosos proyectos de colaboraciónen el desarrollo, como el existenteentre ABB y CEMIG, crean las condicionesideales para la aplicación denuevas y avanzadas tecnologías detransformadores, que conllevan ventajasno sólo para ambas compañías, sinotambién para el sector energético ypara el conjunto de la sociedad.Para abundar en lo anterior utilizandocomo referencia directa el proyecto dedesarrollo de ABB/CEMIG, las propiedadestérmicas de los nuevos materiales,por ejemplo, permitieron aumentarla potencia nominal del transformadororiginal. Además aumentó también lacapacidad de sobrecarga del transformadoren condiciones de fiabilidad del150 al 170 % de su potencia nominal.Las ventajas de utilizar BIOTEMP ® , unaceite vegetal de ABB de superioresprestaciones, renovable y biodegradable,fueron una mayor seguridad yunos menores costes durante su instalaciónen CEMIG. A largo plazo, la compañíaeléctrica puede esperar un menorriesgo de explosiones, un menor mantenimientoy una mayor vida útil deltransformador.No obstante, queda mucho por hacerJ. C. MendesA. S. G. ReisE. C. NogawaC. FerraDivisión de transformadores de potencia de ABBSao Paulo, Brasiljose-carlos.mendes@br.abb.comalex.reis@br.abb.comelaine.nogawa@br.abb.comcelso.ferra@br.abb.comA. J. A. L. MartinsA. C. PassosCEMIG – Companhia Energética deMinas GeraisBelo HorizonteMG, Brasilajm@cemig.com.bradrianap@cemig.com.brAgradecimientosLos autores desearían dar las gracias a los colegas de la división de transformadores de potencia de ABB en Brasil, ya que su dedicación y competencia han contribuidoal desarrollo de la tecnología, haciendo posible la creación de transformadores de alta tensión de alta calidad con aceite vegetal.Referencias[1] Mendes, J. C. y otros. “On Site Repair of HV Power Transformers”. CIGRÉ, 12–114, París, Sesión 2002.[2] Rocha, A. C. O., Mendes, J. C. “Assessment of An EHV Shunt Reactor Insulating and Mechanical Performance by Switching Surge Analysis”. CIGRÉ, A2-301,París, Sesión 2006.[3] Patente nº 4.627.1992 de EEUU, 9 de diciembre de 1986. “Sunflower Products and Methods of Their Protection”.[4] Oommen, T. V., Claiborne, C. C. “Biodegradable Insulating Fluid from High Oleic Vegetable Oils”. CIGRÉ, 15–302. París, 1998.[5] ABNT. Transformador de Potência: Especificação. Norma NBR 5356, Rio de Janeiro, BR, agosto de 1993.[6] ABNT. Transformador de Potência: Método de Ensaio. Norma NBR 5380, Rio de Janeiro, BR, mayo de 1993.[7] ABB. Transformador No. de Série 54831 – CEMIG. Relatório de Ensaio 1ZBR 06-0150, São Paulo, 2006-05-29, 112 páginasReferencias adicionalesGoldemberg, J. “Ethanol for a Sustainable Energy Future”. Science Magazine. Volumen 315, nº 5813, páginas 808–810, febrero de 2007.IEEE. “The Omnivorous Engine”. IEEE Spectrum Magazine, páginas 30–33, Nueva York, enero de 2007.Marinho J. R., Sampaio, E.G. and Monteiro, M.M. “Aceite de ricino como líquido aislante.” CIGRÉ, 500-06, Symposium 05-87. Viena, 1987.Revista ABB 3/200757