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ABB Brasil JCM A-1 Divisão de Transformadores Dr. José Carlos Mendes Desenv. & Engenharia ABB Asea Brown Boveri Divisão de Transformadores São Paulo, SP - Brasil email: [email protected] tel: +55 11 2464 8410 cel: +55 11 8354 5358 ABB Brasil Divisão de Transformadores Transformadores de Potência em Alta Tensão: Tecnologias Avançadas Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m Click to buy NOW! P D F - X C h a n g e w w w . d o c u - t r a c k . c o m

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ABB Brasil JCM A-1Divisão de Transformadores

Dr. José Carlos Mendes

Desenv. & EngenhariaABB Asea Brown BoveriDivisão de TransformadoresSão Paulo, SP - Brasil

email: [email protected]: +55 11 2464 8410cel: +55 11 8354 5358

ABB BrasilDivisão de Transformadores

Transformadores dePotência em Alta Tensão:

Tecnologias Avançadas

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ABB Brasil JCM A-2Divisão de Transformadores

Conteúdointroduçãotransformadores de potência em alta tensão

panorama atualseleção de alternativas

processo de camprasespecificação técnicaciclo de vida e valor global

desempenhonúcleoenrolamentos & curto-circuitotérmico & expectativa de vida

aplicação de novas tecnologiasaplicação de FRAisolação sólida híbrida NOMEXfluido isolante éster natural ABB BIOTEMPbenefícios – segurança, ambiental, vida útil, carregamento e econômicos

conclusões

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ABB Brasil JCM A-3Divisão de Transformadores

Guarulhos, São Paulo

ABB Brasil Transformadores

Blumenau, SC

PPMV, PPHVPPTR Potência

transformadoes de potência até 765kVreatores shunt até 765kVtransformadores industriaisserviços (soluções de eng, reparo em fábrica,reparo em campo, serviços em transformadores)IKC – componentes isolantescomponentes para transformadores (Buchas eComutadores)

PPTR Distribuiçãotransformadores de distribuição

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ABB Brasil JCM A-4Divisão de Transformadores

Evolução Potências e Tensões entre 1880-2000

Potências:1920 – 1...5 MVA1960 – 200 MVA1970 – 1300 MVAatual: ~ 700 MVA 1

~ 1300 MVA 3ref: Baher, R. Transformer Technology State-of-the-Art and Trends of Future Development. State-of-the-Art Paper SC12. Electra, 198. CIGRÉ, Paris, 2001Oct.

Tensões:1920 – 110 kV1960 – 400 kV1980 – 800 kVatual: 1150 kVAC

800 kVDC

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ABB Brasil JCM A-5Divisão de Transformadores

FURNAS - TIJUCO PRETO, BrasilAutotransformers

1Ph, 500 MVA, 765/345/20 kV + OLTC

ESKOM, África do Sul9 Shunt Reactors

1 Ph, 133 MVAr, 765 kV

ABB Brasil - HVAC até 765kV, 1 550MVA, 3 750MVA e HVDC 600kV 315MVA

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ABB Brasil JCM A-6Divisão de Transformadores

Irkutsk, Sibéria, RússiaAmbient Temperature, - 50Cdeg

3 Unid, Auto 3 , 500MVA, 500kV/230kV

FURNAS Itaipú HVDCTransfConversor, 1 , 314MVA

550kV AC / 600kV DC

RIO MADEIRA Bipolo HVDCTransf Conversor, 1 , 292MVA

550kV AC / 600kV DC

RIO MADEIRA BtB DCTransf Conversor, 3 , 424MVA

550kV AC / 37.8kV DC

ABB Brasil - HVAC até 765kV, 1 550MVA, 3 750MVA e HVDC 600kV 315MVA

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ABB Brasil JCM A-7Divisão de Transformadores

DuplaEstrela+Interfase

Enrolamentosde Interfase

Fornecimentos1990-2004:

Unidades: 36MVA total: 822

Transformadores e Reatores

ABB Brasil - HVAC até 765kV, 1 550MVA, 3 750MVA e HVDC 600kV 315MVA

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ABB Brasil JCM A-8Divisão de Transformadores

HONDURAS, América Central2 unidades 3 , 25MVA 230kV2 unidades 3 , 25MVA 138kV

Transformadores e Reatores

ABB Brasil - HVAC até 765kV, 1 550MVA, 3 750MVA e HVDC 600kV 315MVA

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ABB Brasil JCM A-9Divisão de Transformadores

Transformadores de PotênciaPanorama Atual e Desafios

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ABB Brasil JCM A-10Divisão de Transformadores

Expansão Demanda Energia 2000-2020

ref: IEEE Power&Energy Magazine Mar/Apr 2008

50 anos ou maiscrescimento demanda de energia

Panorama AtualClic

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ABB Brasil JCM A-11Divisão de Transformadores

50 anos crescimentoref:

IEEE

Pow

er&

Ener

gy M

agaz

ine

Mar

/Apr

200

8

Ano Geração TWh Horasxano Geração MW Transf/Geração MVA transf Capac ABB Brasil N ABB BR2000 15400 8760 1757991 5 8789954 20000 4392020 27000 8760 3082192 5 15410959 20000 771

1,753 2020/20002,846 %/ano

2000 2020

Panorama Atual

Expansão Demanda Energia 2000-2020 e Transformadores

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ABB Brasil JCM A-12Divisão de Transformadores

Expansão da Transmissão HVAC e HVDC

Expansão da GeraçãoHidroelétrica 2007-2020

Sistema de TransmissãoLinhas Longas HVAC & HVDC

Complexidade e Riscos – Carregamento, Transitórios, CurtoCircuitos na InfraEstrutura

Existente e Envelhecida

HVDC 2020Até 18000 MW

Panorama AtualClic

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ABB Brasil JCM A-13Divisão de Transformadores

SE Tijuco Preto - TerminalHVAC ITAIPU-SaoPaulo

765kV páteo

345kV páteo

550kV páteo

345kV bancos capacitores

765/345kVbancos Autos 1500MVA

765/550kVbancos Autos 1650MVA

Envelhecimento da InfraEstrutura Existente

Panorama Atual

FURNAS SE TijucoPreto São PauloSist Transmissão 765kV Itaipu

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ABB Brasil JCM A-14Divisão de Transformadores

Ativos Existentes (e Novos) Operação em Condição Limite

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ABB Brasil JCM A-15Divisão de Transformadores

Transformadores e Reatores

ABB Brasil - Processo Avançado de ProjetoABB Brasil - Processo Avançado de Projeto

Cliente - Espec TécnicaCliente - Espec Técnica

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ABB Brasil JCM A-16Divisão de Transformadores

IMPSA TOCOMA, Venezuela6Unid Transf Elevador

3 , 460 MVA, 5Colunas, 2x13.2/400 kV

Rio Madeira UHE SAntonio, Brasil6Unid Transf Elevador

3 , 330 MVA, 5Col, 2x13.8/525 kV

ABB Brasil - Projetos Modernos & Simulações Avançadas

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ABB Brasil JCM A-17Divisão de Transformadores

Transformadores de PotênciaProcesso de Compra, Seleção de Alternativas e Desempenho

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ABB Brasil JCM A-18Divisão de Transformadores

Processo de Compra

Transformador e Processo de Compra

ETAPAS:

Especificação TécnicaLicitação, Oferta, Compra e ContratoProjeto e Revisão de Projeto (Design Review)FabricaçãoEnsaios em FábricaTransporteMontagemComissionamentoOperação&Manutenção

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ABB Brasil JCM A-19Divisão de Transformadores

Transformador e Processo de Compra

Especificação Técnica:

Normas de Referência:internacionais IEEE, IEC, NEMA,...NBR, CL, ...

CIGRETB 156 Power Transformer SpecificationTB 204 GuideLines for Design Review

Processo de CompraClic

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ABB Brasil JCM A-20Divisão de Transformadores

Transformador e Processo de Compra

Processo de Compra

CIGRE Technical Brochures:

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ABB Brasil JCM A-21Divisão de Transformadores

Transformador e Processo de Compra

Processo de Compra

CIGRE Technical Brochures:

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ABB Brasil JCM A-22Divisão de Transformadores

Transformador e Processo de Compra

Processo de Compra

CIGRE WG A2-36 & A2-42:

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ABB Brasil JCM A-23Divisão de Transformadores

R$kVA x Vida Útil x FatorSobreCarga

Custo do Ativo:compratransporteinstalação

Custo da Operação:perdas (Vazio,Carga, Auxiliares)manutençãoreparosdesempenho

Custo Fim de Vida:substituiçãotransferênciarevitalização

NPV, Custo Total / Ciclo de Vida $ = $1+$2+$3

$1$2

$3

Expectativa de Vida Útil Garantida, anos

Ciclo de Vida, anos

Avaliação Global

Seleção de AlternativasClic

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ABB Brasil JCM A-24Divisão de Transformadores

Transformadores de PotênciaDesempenho - Núcleo, CurtoCircuito, Térmico e Expectativa de Vida

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ABB Brasil JCM A-25Divisão de Transformadores

deterioração e envelhecimentocarbonizaçãoredução suportabilidade mecânicaredução resistência de isolação

Núcleos: Ponto+Quente – Limites e Desempenho

Transf Elevador3 , 440MVA, 550kV

Núcleo 5colunas, 160ton

Especificação TécnicaClic

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ABB Brasil JCM A-26Divisão de Transformadores

PQte

Núcleos: Ponto+Quente – Limites e Desempenho

Ponto Quente no Núcleo:filme de óleo entre chapasgeração de gases:H2 – Hidrogênio (>2.5 ppm/dia)CH4 – MetanoH2/CH4: 6 ... 8(sobreaquecimento moderado)

deterioração isolação internasaturação local do óleoevolução de bolhasExemplo: Trifásico, 3 colunas

Pto+Quente:NBR e ANSI limite atual 140grC(Pto+Quente partes metálicas)Limite Sugerido máx: 125grC

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ABB Brasil JCM A-27Divisão de Transformadores

Suportabilidade Comprovadaredução de falhas por curto-circuitosmais de 120 transf ensaiados com sucessodesde 1968 no KEMA, CESI, IREQ10....1070MVA, 69...550kV, NLTC e OLTC1 transformador fabricado na ABB Brasil sincronização fora de fase (180gr)

YEAR

SERIAL No.

RATED POWER

(MVA)

VOLTAGE RATIO

(kV)

SHORT-CIRCUIT

IMPED. AT RATED

POWER (%)

TYPE OF REGUL.

CUSTOMER

1968 EP 16 130±15%/16.2 13 ON-LOAD OTE-ITALY 1968 31226 7.5 115±5%/12.47-24.94 7.7 OFF-LOAD BPA-USA 1968 PROT. 10 42±13.35%/11 8.1 ON-LOAD ASEA -SWEDEN 1968 300/300/65 400/237/21 11.2 --------- EDF-FRANCE 1969 EP 16 138±15%/10.8-21.6 13 ON-LOAD OTE-ITALY 1969 31371 12 115±5%/12.47-13.8 6.9 OFF-LOAD BPA-USA 1970 34120052 25 20±10%/6.3 11.1 ON-LOAD ENEL-ITALY 1970 525:3 220:

3/13 4.7 ON-LOAD EDF-FRANCE

1971 58217 16 20±5%/6.3 7.5 OFF-LOAD ENEL-ITALY 1971 20 63/20 12 ON-LOAD EDF-FRANCE 1971 20 93/20 12 ON-LOAD EDF-FRANCE 1972 36 63/20 17 ON-LOAD EDF-FRANCE 1973 6430997 10 33±13.35%/10.5 12 ON-LOAD VASTANFORS-SWEDEN 1973 PLP9059 10/5/5 115±5%/23/13.8 4.7(*)

6.5(**) OFF-LOAD MASSACHUSSET EL.CO-USA

1974 31551 20 150±10%/6.3/(11) 10 ON-LOAD ENEL-ITALY 1976 EP 25 127±15%/10.8-21.6 13 ON-LOAD OTE-ITALY 1976 EP386 25 130±15%/10.8-21.6 13 ON-LOAD OTE-ITALY 1976 55659 25 127±15%/10.8-21.6 13 ON-LOAD OTE-ITALY 1976 TBA PROT. 40 135±15%/23-11.5 12 ON-LOAD ASEA-SWEDEN 1977 31815 55/27.5-27.5 220±15%/20.9-20.9 13 ON-LOAD EURODIF-FRANCE 1977 2K8001 28.2/14.1-14.1 220±10%/6.84-6.84 9.6 ON-LOAD EURODIF-FRANCE 1977 6680406 54/27-27 115±5%/13.8-13.8 8.5(*)

8.8(**) OFF-LOAD IHRE-PANAMA

1977 7321 25 127±15%/16.2 13 ON-LOAD ENEL-ITALY

Y E A R

S E R IA L N o .

R A T E D P O W E R

(M V A )

V O L T A G E R A T IO

( k V )

S H O R T -C IR C U IT

IM P E D . A T R A T E D

P O W E R (% )

T Y P E O F R E G U L .

C U S T O M E R

1 9 7 7 2 9 2 3 5 /6 .8 8 .3 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 7 1 4 2 4 /1 .4 9 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 8 7 3 4 0 4 0 1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 8 3 N 5 0 3 3 2 5 1 5 0 ± 1 2 % /2 1 .6 1 2 .6 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 8 3 N 5 0 4 8 2 5 1 2 7 ± 1 5 % /1 0 .8 -2 1 .6 1 2 .4 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 8 3 N 5 0 5 5 4 0 1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 8 3 1 8 6 0 1 6 1 5 0 ± 1 2 % /2 1 .6 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 8 3 1 9 2 6 5 0 2 3 0 ± 5 % /6 9 1 0 O F F -L O A D B P A -U S A 1 9 7 8 1 0 5 :3 2 2 5 : 3 /9 3 1 0 O N - L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 8 2 8 2 4 /6 .8 7 .2 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 8 2 0 6 3 /2 0 1 2 O N - L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 8 R C S 2 1 6 8 1 2 1 1 5 ± 5 % /1 3 .8 ( 1 2 .4 7 ) 6 .4 O F F -L O A D B P A -U S A 1 9 7 8 6 2 1 3 0 1 0 7 0 :3 /1 0 7 0 :3 /7 3 .

5 :3 (3 9 5 ± 1 5 ): 3 /2 3 0 : 3 / 1 3 1 3 .6 (* )

7 4 .0 (* * ) O F F -L O A D E U R O D IF -F R A N C E

1 9 7 8 6 2 1 7 3 1 6 0 /8 0 /8 0 2 2 0 ± 1 0 % /6 .9 /6 .9 9 .4 ( *) 9 . 0 ( ** )

O N - L O A D E U R O D IF -F R A N C E

1 9 7 9 3 1 9 8 8 2 5 1 2 7 ± 1 5 % /1 0 .8 -2 1 .6 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 9 P R T Y P E 2 5 1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 7 9 V A S 6 5 7 4 1 6 1 1 5 ± 5 % /1 3 (2 6 -5 2 )± 2 0 % 7 .5 O N - L O A D F E D E R A L H W Y A D M .-U S A 1 9 7 9 4 8 /2 4 -2 4 6 3 /6 .8 -6 .8 4 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 9 3 6 9 3 /2 0 1 6 O N - L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 9 6 4 :3 /3 2 :3 /3 2 :3 4 0 0 : 3 /6 .8 /6 .8 7 .1 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 9 6 4 /3 2 -3 2 4 0 0 /6 .8 -6 .8 7 .1 O N - L O A D E D F -F R A N C E 1 9 7 9 5 4 9 7 8 8 2 0 /2 0 / (6 ) 1 1 5 ± 5 % /1 3 .8 /( 6 .6 6 ) 1 0 O N - L O A D C A D A F E -V E N E Z U E L A 1 9 8 0 3 2 0 1 3 4 8 /2 4 -2 4 2 2 0 ± 2 .5 % /6 .8 -6 .8 5 O F F -L O A D N E R S A -F R A N C E 1 9 8 0 3 2 0 7 6 4 0 1 2 7 ± 1 5 % /1 6 .2 1 3 O N - L O A D E N E L -IT A L Y 1 9 8 0 4 8 /2 4 -2 4 2 4 /6 .8 -6 .8 6 .7 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 8 0 6 4 /3 2 -3 2 4 0 0 /6 .8 -6 .8 7 .1 O F F -L O A D E D F -F R A N C E 1 9 8 1 6 4 9 0 1 4 0 1 5 0 ± 1 5 % /1 0 .8 -2 1 .6 1 3 O N - L O A D O T E -IT A L Y 1 9 8 1 2 I7 2 0 9 9 0 4 0 0 + 9 % -5 % /3 6 6 .8 O N - L O A D J E T -U K 1 9 8 1 R C S 2 4 4 3 1 2 1 3 8 ± 5 % /1 3 .8 4 .1 O F F -L O A D F L O R ID A P O W E R & L IG H T -

U S A 1 9 8 1 1 1 0 -7 3 0 5 4 2 0 1 3 2 ± 1 3 .3 5 % /2 3 1 2 O N - L O A D N V E -N O R W A Y 1 9 8 1 4 0 /2 0 -2 0 2 0 /6 .3 -6 .3 1 0 O N - L O A D E D F -F R A N C E

+

+ ...

Curto-Circuitos - Desempenho Comprovado

Especificação TécnicaClic

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ABB Brasil JCM A-28Divisão de Transformadores

Considerações:todos enrolamentos são radial auto-suportantesforça de abertura espiral de enrolamento Hélicesresposta dinâmica do sistema de enrolamentos

Características do Projeto ABB

Controles:equilíbrio de Ampére x Espiraprensagem dos enrolamentostolerâncias reduzidasdureza adequada de condutoresresina epoxy de condutores

Modos de Falhas e Verificações:A suportabilidade mecânica dos enrolamentosé verificada para todos os modos de falhas:

compressão radialflexão radialalongamento radialtombamento axialflexão axialcolapso axial

Curto-Circuitos - Desempenho Comprovado

Especificação TécnicaClic

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ABB Brasil JCM A-29Divisão de Transformadores

Transformador e Reator de PotênciaDesempenho Térmico e Expectativa de Vida Útil

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ABB Brasil JCM A-30Divisão de Transformadores

Pto+Quente

oainf

eam

eo

oatop

a

he

= 10 °C (classe 55 °C)he= 15 °C (classe 65 °C)he

Pto+Quente

oainf

eam

eo

oatopo

a

oam

oam

he=H• eo

H=1.1 para Sn 2500kVAH=1.3 para Sn > 2500kVA

NBR5416 IEC60354

Desempenho Térmico: Elevações de Temp do Óleo e Enrolamento

Expectativa de Vida ÚtilClic

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ABB Brasil JCM A-31Divisão de Transformadores

TemperaturaPto+Quente

(grC)

Expectativa de Vida – horas (anos)ÓLEO MINERAL BIOTEMP®

55grCKraft

65grCTermoEstab

95grCNomex

55grCKraft

85 220 000 (25.1) 1 214 000 (138.6) - 440838 (50.3)

95 65 000 (7.5) 359 000 (40.1) - 130335 (14.9)

100 36232 (4.1) 200 028 (22.8) - 72626 (8.3)

105 20 500 (2.4) 113 200 (12.9) - 41100 (4.7)

110 11 800 (1.4) 65 000 (7.5) - 23607 (2.7)

120 4 050 22 500 (2.6) 18 000 000 8125

Expectativade Vida Útil

Material Isolante e Vida Útil do Transformador

Expectativa de Vida ÚtilClic

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ABB Brasil JCM A-32Divisão de Transformadores

Desempenho Térmico: Carregamento e Expectativa de Vida Útil

REA

TOR

LIM

ITE

ESPE

C1

45.3

3MVA

r 500

kV

Classe Térmica da IsolaçãoA -13,391 -13,391 -13,391 -13,391 -13,391 -13,391B 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15Classe Térmica da IsolaçãoTemp Ambiente grC 25,0 30,0 32,0 35,0 40,0 42,0Fator Pto+Quente pu 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3Elev Oleo-Amb Media grC 46,0 46,0 46,0 46,0 46,0 46,0Elev Oleo-Amb Topo (Garantia) grC 58,0 58,0 58,0 58,0 58,0 58,0Elev Enrol-Amb Media (Garantia) grC 62,0 62,0 62,0 62,0 62,0 62,0Elev Enrol-Óleo grC 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0 16,0Elev Pto+Q Enrol-Ambiente grC 78,8 78,8 78,8 78,8 78,8 78,8Temp Media Enrol grC 87,0 92,0 94,0 97,0 102,0 104,0Temp Pto+Quente Enrol (Garantia) grC 103,8 108,8 110,8 113,8 118,8 120,8Temp. Média EnrolamentoExpectativa Vida Horas 946419 513784 404282 283562 159001 126697

anos 108,0 58,7 46,2 32,4 18,2 14,5Perda Vida Diária %/24h 0,002536 0,004671 0,005936 0,008464 0,015094 0,018943Temp. Pto+Quente EnrolamentoExpectativa Vida Horas 129593 74176 59580 43073 25362 20597

anos 14,8 8,5 6,8 4,9 2,9 2,4Perda Vida Diária %/24h 0,018519 0,032356 0,040282 0,055719 0,094631 0,116523

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

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ABB Brasil JCM A-33Divisão de Transformadores

Desempenho Térmico: Carregamento e Expectativa de Vida Útil

Classe Térmica da IsolaçãoA -13,391 -13,391 -13,391 -13,391 -13,391 -13,391B 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15 6972,15Classe Térmica da IsolaçãoTemp Ambiente grC 25,0 30,0 32,0 35,0 40,0 42,0Fator Pto+Quente pu 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3 1,3Elev Oleo-Amb Media grC 41,0 41,0 41,0 41,0 41,0 41,0Elev Oleo-Amb Topo (Garantia) grC 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0 52,0Elev Enrol-Amb Media (Garantia) grC 56,0 56,0 56,0 56,0 56,0 56,0Elev Enrol-Óleo grC 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0 15,0Elev Pto+Q Enrol-Ambiente grC 71,5 71,5 71,5 71,5 71,5 71,5Temp Media Enrol grC 81,0 86,0 88,0 91,0 96,0 98,0Temp Pto+Quente Enrol (Garantia) grC 96,5 101,5 103,5 106,5 111,5 113,5Temp. Média EnrolamentoExpectativa Vida Horas 2015297 1071595 836440 579773 318945 252265

anos 230,1 122,3 95,5 66,2 36,4 28,8Perda Vida Diária %/24h 0,001191 0,002240 0,002869 0,004140 0,007525 0,009514Temp. Pto+Quente EnrolamentoExpectativa Vida Horas 300710 168354 134068 95705 55212 44483

anos 34,3 19,2 15,3 10,9 6,3 5,1Perda Vida Diária %/24h 0,007981 0,014256 0,017901 0,025077 0,043469 0,053953

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

65grC TermoEstabilizado

REA

TOR

AB

B1

45.3

3MVA

r 500

kVExpectativa de Vida Útil

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ABB Brasil JCM A-34Divisão de Transformadores

Transformador de Potência e Novas TecnologiasAplicação de FRA, Isolação Híbrida NOMEX para Altas Temperaturas

Fluido Isolante Éster Natural ABB BIOTEMP

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ABB Brasil JCM A-35Divisão de Transformadores

Brasil, Santos – EUA, Houston5510 Nautical Miles

Transformador – Complexidade em Logística

LCRA EUAAutoTransformador

3Fases, 477MVA, 345/138kV

FRA e TransporteClic

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ABB Brasil JCM A-36Divisão de Transformadores

FRA e Transporte

Ensaio FRA e Análise Comparada de Resultados

0,800

0,820

0,840

0,860

0,880

0,900

0,920

0,940

0,960

0,980

1,000

1,020

20Hz-2kHz 2kHz-20kHz 20kHz-200kHz 200kHz-2MHz

Faixa de Frequência

Cor

rela

ção

Cru

zada

H1H0H2H0H3H0

não OK!

FRA Ensaio Doble M5400especificação detalhada de Ensaiosfaixa de frequência AIS 10Hz até 2000kHzanálise quantitativa dos resultados Fábrica x Campo

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ABB Brasil JCM A-37Divisão de Transformadores

FRA e Resposta Transitória

Ensaio FRA e Interação Transformador-Sistema: Modelagem e Simulações

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ABB Brasil JCM A-38Divisão de Transformadores

Interação Sistema-Transformador:manobra transformador à vaziodisjuntor de Média Tensão à VácuoDisjuntor a Vácuo + Cabo + Transformador em Vaziomanobras e transformador:

descontinuidades elétricas (Zc= L/C)transitórios tensão de alta frequênciasressonâncias elétricas e/ouefeitos cumulativos isolação celulose

FRA e Resposta Transitória

Ensaio FRA e Interação Transformador-Sistema: Modelagem e Simulações

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ABB Brasil JCM A-39Divisão de Transformadores

polímeroestabilidade >220grCexcelente desempenho:altas temperaturas em líquidos isolantesimpregnável por líquido isolantecompatibilidade com tintas, adesivos, etcestabilidade dimensionalsuportabilidade elétricadescargas parciais reduzidasnão-inflamável

NOMEX: Isolante para Altas Temperaturas

Características

Celulose

Nomex ®

O

CH2OH

H

OH

O

HH

OHHO

H H

CH2OH

H

OH

OH

H

OH HH

O

n

CC

OO

NN

HH

NOMEX e Isolação HíbridaClic

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ABB Brasil JCM A-40Divisão de Transformadores

ABB Brasil – Isolação Híbrida Nomex®, 3 300MVA, 230/138-138/13.8kV

NOMEX e Isolação HíbridaClic

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ABB Brasil JCM A-41Divisão de Transformadores

Características Transformador

Potência Nominal MVA 180/240/300Resfriamento - ONAN/ONAF1/ONAF2Tensões Nominais kV 230 2x2.5%/138/13.8 – Y / Y / D

230 2x2.5%/ /138/13.8 – Y / D / Daberto

Elev Temp do Topo do Óleo grC 65Elev Temp Média do Enrolamento

grC 65

Perdas em Vazio 100%Un kW 154Perdas em Carga (máxima) ton 1193Nomex® Papel T410 kg 1400

ChapasT994 kg 2000

Nomex® - Isolação Híbrida

Isolação Híbrida Nomex®, 3 300MVA, 230/138-138/13.8kV

NOMEX e Isolação HíbridaClic

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ABB Brasil JCM A-42Divisão de Transformadores

SobreCarga Planejada Especificcada – 3 e 5 horas de carga de ponta

Temperatura Ambiente

SobreCarga Planejada3 horas 5 horas

Cdeg MVA pu MVA pu25 420 1.40 400 1.3330 395 1.32 380 1.2735 375 1.25 365 1.2240 360 1.20 350 1.16

Limitações:- perda de vida desprezível da Isolação- temperatura do óleo

Isolação Híbrida Nomex®, 3 300MVA, 230/138-138/13.8kV

NOMEX e Isolação HíbridaClic

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ABB Brasil JCM A-43Divisão de Transformadores

óleo vegetalecológico de fonte renovávelsegurança e eficiência operacionalbiodegradávelexcelente desempenho:

transferência de caloraltas estabilidade a oxidaçãoalta temperaturas de combustão > 360grCcompatibilidade com tintas, adesivos, etcestabilidade dimensionalsuportabilidade elétricapreservação da isolação

ABB BIOTEMP® : Óleo Vegetal Isolante de Alto Desempenho

Características

BIOTEMP® Óleo VegetalClick t

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ABB Brasil JCM A-44Divisão de Transformadores

Isolação Híbrida Nomex® e Óleo Vegetal ABB Biotemp®

original: 15 MVArepotenciado: 25 MVA (24h)sobrecarga: 37MVA (6h) e 42MVA (4h)

BIOTEMP® - Aplicação em TransformadoresClick t

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ABB Brasil JCM A-45Divisão de Transformadores

Original RevitalizadoNúmero de Série 54381

Fabricante ASEA ABB

Ano 1974 2006

Frequência, Hz 60 60

Tensões 138 ± 2x2.5% / 13.8 ± 16x0.625 kV

Potência, MVA 15 (ONAF2) 25 (ONAF2)

Sobrecarga, MVA - 37.5 (6h, 150%)42 (4h, 170%)

OLTC UZERN 250/300 UZF 250

Isolação Celulose Híbrida (Nomex+Celulose)

Óleo Isolante Mineral BIOTEMP®

Transformador Trifásico - Dados

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ABB Brasil JCM A-46Divisão de Transformadores

TemperaturaPto+Quente

(grC)

Expectativa de Vida – horas (anos)ÓLEO MINERAL BIOTEMP®

55grCKraft

65grCTermoEstab

95grCNomex

55grCKraft

85 220 000 (25.1) 1 214 000 (138.6) - 440838 (50.3)

95 65 000 (7.5) 359 000 (40.1) - 130335 (14.9)

100 36232 (4.1) 200 028 (22.8) - 72626 (8.3)

105 20 500 (2.4) 113 200 (12.9) - 41100 (4.7)

110 11 800 (1.4) 65 000 (7.5) - 23607 (2.7)

120 4 050 22 500 (2.6) 18 000 000 (??) 8125

Expectativade Vida Útil

Extensão da Vida Útil do Transformador

BIOTEMP® e NOMEX - Aplicação em TransformadoresClick t

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ABB Brasil JCM A-47Divisão de Transformadores

Óleo: 16200 kg(18514 lts)

Parte Ativa: 17800 kg Total: 49000 kg

BIOTEMP: 16527 kg (18888 lts) NOMEX: 480 kg (Nomex papel: 250 kg, Nomex HD: 230 kg)Parte Ativa: 23614 kg Total 58032 kg

Operação Normal SobreCarga – sem Perda de Vida

anoskVARanoskVA

R /$..

..$ 80060000250002001

Novo

Revitalizado

yrkVARyrskVA

R /$06.242000.15000.300.1$

anokVARanoskVA

R /$.*..$ 71060281250002001

anokVARanoskVA

R /$..

..$ 10160000250007001

anokVARanoskVA

R /$.*

..$ 72060278330002001

25MVA 145kV Revitalização BIOTEMP&NOMEX

Revitalização25MVA, 100%

Original15MVA, 67%

SobreCarga37.5MVA-6h,150%

SobreCarga42MVA-4h, 170%

Transformador Trifásico – Avaliação Econômica

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ABB Brasil JCM A-48Divisão de Transformadores

Operação Normal SobreCarga – sem Perda de Vida

anokVARanoskVA

R /$79.060*42187000.000.2$

anokVARanoskVA

R /$79.060*41875000.000.2$

37.5MVA 145kV Revitalização BIOTEMP&NOMEX

Revitalização37.5MVA, 100%

Original25MVA, 67%

SobreCarga56MVA-6h,150%

SobreCarga63MVA-4h, 170%

Transformador Trifásico – Avaliação Econômica

BIOTEMP® - Aplicação em Transformadores

anokVARanoskVA

R /$79.042*5.37

000.240.1$ Preço Novo Convencionaldeveria ser 38% menor

anoskVARanoskVA

R /$89.060500.37000.000.2$

Revitalizado

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ABB Brasil JCM A-49Divisão de Transformadores

Edifí

cio

Adja

cent

e(r

esis

tent

e ao

fogo

por

2 h

oras

)

4.6m 7.6m

Transformador com Fluido Resistente ao Fogodifício Óleo Vegetal BIOTEMP®

Vol> 38000 lts

Lateral doTanque

Parede Corta-Fogo não é Requerida

Parede Corta-Fogo não é Requerida

Instalações e Distâncias de Segurança – NBR13231

BIOTEMP® - Aplicação em TransformadoresClick t

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ABB Brasil JCM A-50Divisão de Transformadores

Benefícios Econômicos da Substituição de Óleo

USBR FIST 3-32 Transformer Fire

Protection Appendix C

transformador exemplo:transformador exemplo:100 MVA, 12/230kV, 3Ø38000 litros de óleo10 anos de vida operacional (instalação 1994)40 anos de expectativa de vida útil2004 ano da análise

Transformador e Ciclo de Vida - Custo de ComparaçãoTransformador com Óleo Mineral USD 1793419Transformador com Óleo Vegetal USD 1463786Benefício do Transf com Óleo Vegetal USD 329633Relação Óleo Vegetal/Mineral % 81,6

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ABB Brasil JCM A-51Divisão de Transformadores

Conclusões

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ABB Brasil JCM A-52Divisão de Transformadores

cenário atualtransformadores são ativos importantes e de custo altopopulação mundial de Transformadores com vida operacional elevadaexpectativa de demanda elevada por estes ativoexpectativa de utilização/carregamento limite nos próximos anos

seleção de alternativas (compra, revitalizar, substituir) são complexasfundamentada em avaliação econômica globalR$/(kVA x VidaÚtilxFSobrecarga)requer especificação de comprovação de desempenho elétrico, dielétrico, térmico, mecânicoinclusão de novas tecnologiaavaliação detalhada de capacitação de fabricante (engenharia, fábrica, ensaios, qualidade, fornecedores)revisão de projeto (design review)

ConclusõesConclusões

Transformadores de Potência em Alta TensãoClick t

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