DR Introduccion y Presentacion Tecnica Español

2013 Symposium on Critical Infrastructure Monitoring

DYNAMIC RATINGS

Presentacin Tcnica

Monitoreo de Equipo HV

Monitoring, Control and Communications for Electrical Power Apparatus

EMPRESA

Dynamic Ratings, es una compaa del grupo Wilson Transformers, el mas grande fabricante de transformadores de Australia.

Ms grande fabricante de transformadores en Australia

Fundada 1933 Compaa Australiana Compaa Privada Compaa muy bien establecida en el sector


Fbricas de Transformadores

Australia Melbourne

Australia Wodonga

Saudi Arabia

Malaysia

UK (Support)

Diagnstico de Aceite

Australia Melbourne

Philippines

Malaysia

Servicio Transformadores

Australia Melbourne

Australia Sydney

Australia Brisbane

Monitoreo, Control & Communicacin

Australia Melbourne

USA Milwaukee

USA Minneapolis

UK London(Support)


Historia de Dynamic Ratings

Mediados de los 90s WTMS Productos

1998 Nace DR Inc

2002 Establece Oficinas en US

2009 Adquiri EDI

EXPANSIN GLOBAL $$ CRECIMIENTO $$

Simplificar el monitoreo y control de transformadores:- Mejorando la Confiabilidad- Reduciendo Costos- Provee Mejoras en el monitoreo y comunicaciones

Early 1980s Wilson concept development

2011 AdquiriTelkonet PCS


SDG&E

Exelon Com Ed

National Grid

NIPSCO

NE Utilities

VEPCO

Rochester G&E

WE Energies

Duke Energy

First Energy

Entergy

IL Power

Dominion Virginia

HUELLA DE DYNAMIC RATINGS - USA

LCRA

Weatherford

City of Denton

Trinity Valley Electric

Valero

Paragould

KCBPU

Ameren

Portland General Electric

North West Public Power

PacifiCorp

AZ Electric Power Coop

SCE

Loveland

SW Trans

Anaheim

SCANA

Pub SVC NM

TEP


Representacin

Australia - 1US 3 CA, SA, India, ME 2Europe - 1


Dynamic Ratings: Tecnologas de Monitoreo & Control

Soluciones para: Transformadores, monitoreo y control, Motores, Generadores, Circuit Breakers Switchgear, & Cables.


Productos y Servicios 1. Sistemas, Soluciones

3. Diseo

4. Producto

2. Anlisis

5. Servicios


Previo a la Falla

Alta dificultad para predecir la falla / modificar

presupuestos

Puede ocurrir en las noches, fines de semana o

feriados

Los estudios demuestran

80% de todas las fallas son aleatorias

20% estan relacionadas con el envejecimiento


Previo a la Falla

Reporte de Buena SALUD (Good Bill of Health) No hay informacin de cuando ocurrir una

falla.

Facilidad de predecir cuando una falla es inminente.

Estados avanzados de deterioro.

La nica manera real para capturar fallas

inminentes es monitorear de forma continua.


Como es Percibido el Monitoreo Continuo?


Qu lo impulsa a implementar monitoreo continuo?


Valor del Monitoreo de Condiciones


Mejora de la Confiabilidad del

Transformador con Monitoreo

Windings Core Tank & Oil LTC Bushings Other Total

Fa

ilu

re R

ate

Failure Rate without Monitoring

Failure Rate with Monitoring


Ahorro Representativo en Mantenimiento

Preventivo de Transformadores

Transformer Preventative Maintenance

0

5

10

15

20

25

Periodic

Inspections

Infr

are

d I

nspections

DG

A &

Oil

Qualit

y

Tests

Coolin

g S

yste

m

Inspection &

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Tra

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Testing

(pf,

win

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excitation,

etc

)

DG

A o

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C's

Periodic

Inspection

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lAn

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ali

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Pre

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$0

$200

$400

$600

$800

$1,000

$1,200

An

nu

ali

zed

Pre

ven

tati

ve M

ain

ten

an

ce C

ost

per

Tra

nsfo

rmer

Annualized Hours Without Monitor

Annualized Hours With Monitor

Annualized Cost Without Monitor

Annualized Cost With Monitor


Ncleo

4%

Tanque

& Aceite

8%

LTC

16%

Bujes

19%

Otros

10%

Devanados

43%

Temperatura,

Sistema de

Enfriamiento,

DGA

Humedad en Aceite

Dielctrico,

Descargas Parciales

Fugas en Reactancia

(investigacin)

DGA

Monitoreo de Bujes

Descargas Parciales

Humedad en

Aceite Dielctrico

TDescarga Parcial

Conteos de Operacin

Desgaste de Contactos

Control y Monitoreo

Que debera monitorear en mi

Transformador?Doble Engineering Transformer Failure Data 1993-1998


Monitoreo de Transformadores

Temperaturas

Sistema de Enfriamiento

Monitor LTC

Contactos de Alarma

DGA & Humedad

Bujes / Bushing

Descargas Parciales


DRMCC E3 SYSTEM FUNCTION REVIEW

Dynamic Ratings

Monitoreo

Control

Communicacin


DRMCC E3 HARDWARE Control Unit

AlimentacinUnidad de Control

Mdulo de SalidasDigitales

Power supply to IU (only)

Mdulo de EntradasDigitales

Mdulo de Entradas/Salidas Analgicas

Puerto RS485 conectadoa IU

Fibras pticas para SCADA o sistema de control

Puerto RS232 para conexin a modem

Entrada analgica en Unidad de Control

Puerto RS485 conectadoa IU


Monitoreo Trmico

Windings43%

Nucleo4%Tanque & Aceite

8%

LTC16%

Bujes19%

Otros10%

CARGA

Temperatura del Aceite (TOP)

Temperatura Hot Spot


DYNAMIC RATING

Maximizar la capacidad de carga del

transformador.

Enfriado Inteligente extiende la vida del

transformador.

Aplicar sobrecargas de emergencia con

confianza.

Modelado trmico integrado.


DYNAMIC RATING

Maximizar la capacidad de carga con base en la

condicin actual.

Tiempo restante con base en la carga actual.

Clculos fuero de lnea.

Control de Enfriado Inteligente.

Estimacin de la ultima temperatura.

Clculos post contingencia.

Para 15min cuanta carga del transformador N-1 puedo soportar

Para carga total actual cuanto tiempo restante del transformador

N-1


Monitoreo Trmico

Temperatura de Aceite (Top) Tipo Termmetros

capilares

RTDs

Temperatura Hot Spot en devanados Hot Spot Simulado

Hot Spot Calculado

Hot Spot Medido

Transformer Load


Mejora del Sistema de Control

Smart Cooling

Autoprueba del Sistema de Enfriamiento.

Cambio Automtico en Ciclos de Uso para Bombas y

Ventiladores.

Seguridad ante fallas del Control de Enfriamiento.

Previene la operacin de bombas a bajas temperaturas.

Enciende los Grupos de Enfriamiento con una falla del

control del sistema.

Enciente el segundo grupo si es detectado un problema en el

primero.


Control Inteligente de los Sistemas de

Enfriamiento El Control del Enfriamiento Responde antes de alcanzar la temperatura mxima de aceite y la temperatura

de los devanados aumente.

Nota: Para cada 6C de aumento en la temperatura hotspot del devanado sobre los 90C, la tasa de envejecimiento se duplica (Modelo Trmico IEC).


Tasa de Envejecimiento del Aislamiento

IEEE vs IEC Age Rate

0.0001

0.001

0.01

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

WHS

Age R

ate

(pu)

IEEE

IEC


Monitoreo del Sistema de Control

Alimentacin del Control de Enfriamiento

Alimentacin del Ventiladores/Bombas

Contactores de Ventiladores/Bombas

Corriente de Ventiladores/Bombas

Alarmas de Flujo de Aceite

Control Automtico/Manual


Beneficios al Integrar las Funciones de

Monitoreo & Control

Realimentacin Positiva para las Funciones de

Control.

Alarmas con SIGNIFICADO.

Ayuda a convertir los datos en INFORMACIN.


Monitoreo del OLTC

Indicacin Remota de la posicin del Tap en el OLTC.

Monitoreo del Switch de Control.

Monitoreo y Control del Motor del OLTC.

Monitoreo de la corriente del motor en el OLTC.

Monitoreo de la temperatura diferencial en el OLTC.


Sensor de la Posicin del OLTC

Registro de cambios por tap y # de tap.

Clculos I2t para monitorear el desgaste

de contactos.

Monitor de actividad del reversing switch.

Automatic wiping of reversing switch

Realimentacin Positiva del

Control en el OLTC


Indicacin de Tap ABIERTO Off Tap Indication

Realimentacin Positiva del

Control en el OLTC


Limpieza Automtica del Switch de

Retroceso


Mediciones de Temperatura Diferencial

Alta Resistencia o contactos

carbonizados en el

switch de retroceso.



Alta resistencia o

contactos carbonizados

en el switch de retroceso.

Incremento de la

resistencia de contactos

debido al desgaste en

switch principal,

estacionario o anillos

colectores.



Alta resistencia o contactos carbonizados

en el switch de retroceso.

Incremento de la resistencia de contactos

debido al desgaste en

switch principal,

estacionario o anillos

colectores.

Baja tensin de resortes en contactos del Switch

de Retroceso resultando

en sobrecalentamientos.


Mediciones de Temperatura Diferencial Alta resistencia o

contactos carbonizados en el switch de retroceso.

Incremento de la resistencia de contactos debido al desgaste en switchprincipal, estacionario o anillos colectores.

Baja tensin de resortes en contactos del Switchde Retroceso resultando en sobrecalentamientos.

Operaciones excesivas o arco en el compartimiento del intercambiador de taps.


Datos de Operacin: corriente de carga, Voltaje, Watts, VARs,

Posicin del tap OLTC.

Temperatura: Aceite, Cada Devanado, F/O en devanados.

Sistema de Medicin de Gases Disueltos (Equipos Adicionales).

OLTC : conteo de operaciones, desgaste de contactos,

temperatura diferencial, energa del motor de control de cambios.

Enfriamiento: Estado, corriente del motor de ventiladores /

bombas, conteo de arranque de ventiladores/bombas, horas de

operacin de ventiladores/bombas.

Condicin y Envejecimiento del Transformador.

Alarmas: Mltiples Niveles, Generales / ESPECIFICAS.

Registro de Datos Configurable y Registro de Alarmas por aos.

MONITOREO


Competencia??


Sistema Instalado DRMCC

Sistema de Monitoreo en

Lnea

DRMCC


Monitoreo de Bujes

Core

4%

Tank &

Oil

8%

LTC

16%

Other

10%

Bushings

19%

Windings

43%

Monitoreo de Bujes

Factor de Potencia

Capacitancia


Comportamiento de Tan d en un Buje Defectuoso (69kV)

Power Factor as a Function of Voltage and Temperature

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

Hours

% P

F

10 Kv @ 25C 10 kV @ 70C 70 kV @ 25C 70 kV @ 70C


Falla en Buje de 138 kV


Causas de Fallas en Bujes

C1

Betwee

n

Last

Foil

&Flang

e

C2

Cambio en C1 Factor

de Potencia /

Capacitancia 53.0%

Cambio en C2 Factor

de Potencia 7.4%

Advertencia de

Servicio 3.4%

Problemas con Taps 2.8%

Ingreso de Humedad 2.8%

Escaneo Infrarojo 1.9%

Descarga Parcial 1.4%

Otros 27.3%


Principio de Operacin

22tano

oC

CI

II

d


Desarrollo de Defectos en Bujes

Dependencia Significativa de la Temperatura

El problema solo aparece a altas temperaturas (Top Oil)

Diagrama Polar: muestra ambos cambios, en Factor de Potencia y Capacitancia

Buje de Fase B tambin muestra PDs


Monitoreo de bujes

Consideraciones de Seguridad Proteccin de Sobrevoltaje

Proteccin de Impulso (Surge)

Proteccin ante fallas de seguridad

No todos los taps en C1 estn normalmente

aterrizados en servicio.

Revisar con el fabricante antes de instalar

monitores de salud de bujes en esta clase de

bujes.


Core

4%

Tank &

Oil

8%

LTC

16%

Bushings

19%

Other

10%

Windings

43%

Descargas Parciales

Descargas Parciales

Descargas Parciales

Descargas Parciales


Aceite

Avance de las Descargas Parciales

Tiempo

Niv

elP

DCapas de

Papel


Descarga Parcial en Barrera de Transformador

Arborescencias en Barrera

HUMEDA

Descargas por

encima de 10,000 pC


LADO DE ALTA - GSU


LADO DE BAJA - GSU


Subestacin 500 kV USA, California


Sensor BAU y Bobina de Rogowski



Pulse Direction Determination



Niveles de PD Correlacionados con DGA (Hidrogeno y Metano) Sistema DGA Confirma el Problema Monitoreo de PD indica el Problema y la fase (C) en el devanado de 500 kV


Amplia variedad de Monitores y Sensores

Generadores y Motores Bujes y Descargas Parciales

Bujes

Switchgear, Cable, Ductos

Analizador de Descargas Parciales

Porttil


Problemas Encontrados en Switchgear y Bus Ducto


Aplicacin Switchgear

1 set Capacitores / 3 cubiculos


Planta Industrial Tipica One-Line

Planta Tipica On Line


Distribucin de Sensores en Switchgear

3 - Unit Subs 1 - SCM

Double High SwitchgearIncoming Bus Duct


Caso de Estudio - 15 Cubiculos de Switchgear

Negative Temperature Correlation

Something Started HereRepaired

Field Diagnostics -

PT Problem


Caso de Estudio - 15 Cubiculos de Switchgear

Positive Humidity Correlation

Something Started HereRepaired


15 Cubiculos de Switchgear

Field Diagnostics -

Most Likely Main Bus

Problems - Requires

Visual Inspection

High Levels,

But Stable -

Not getting

worse

PT

PT


Switchgear Caso de Estudio

New Bus Insulation installed


Schneider Project Nuevo Switchgear


Red Nacional USA - Scituate, MA


Esquema


Sistema DR


DR Datos de Fase Resuelta


90% of failures are on the accessories

Terminations

Splices

Done By Humans

Materials

Workmanship

10% within Cable Insulation

Water Trees

Other

Fallas en Cable


Maquinas Rotativas


Motores y Generadores

Motores

Hidro

Turbinas(Vapor o Gas)


Rotating Machine Monitor - RMM


Problemas encontrados en Motores y Generadores


Capacitors solo cubriran 10 15% del devanado

6 bobinas por fase x 15% = menos de 1% por bobina (0.9)

Capacirores unicamente

Significant Signal Attenuation in Inductive

Equipment

AC

Capacitor de Acople

8 kV

0 kV

Perfil de Voltaje

RTD


Modulo de RTD

Uso de las RTDs existentes comodetectores de PDs expande cubrimiento

El sensor es pasivo

En serie con el cableado existente

No afecta otros equipos conectados a la RTD


Capacitores

Mas RTDs

Zona de Sensibilidad

AC

CouplingCapacitor

8 kV

0 kV

Voltage Profile

RTD


Detalle de Aplicacin Generadores / Motores

PD

Signal

PD

Signal

PD

Signal

PD

Signal

RFCT

PD

Signal

RFCT

PD

Signal

RFCT

Cable

Termination

Cable

Termination

Cable

Termination

PD

Signals

From

RTDs

RFCTs opcionales en motores

para mejor rechazo de ruido


Caso de Estudio, 12,000 HP 13.8 kV


Caso de Estudio, 12,000 HP 13.8 kV

Before After Recon Before After Recon


Caso de Estudio 16,000 HP


Capacitores y RTDs Complementarios

Little PD at capacitors, but significant at RTDs


Capacitores y RTDs Complementarios

Little PD on RTDs, but significant at Capacitors


Instrumento para Pruebas PeriodicasDRPD-15


Alimentacin: 120/1/60 VAC u Operacin con Bateras.

Diseado para operar con sensores de PD existentes o ya instalados de cualquier marca o fabricante.

Capacitores de 8kV, 16kV, & 28kV.

Puede ser usado en todo tipo de equipo electricoincluyendo motores, generadores, bus ducto, cables y

switchgear.

Diseo que permite operacin independiente o conectado a travs de un computador.

Capacidades avanzadas de cancelacion de ruido incluyendo la aliminacion de seales de acoples

cruzados.

Todas las mediciones son almacenadas en la unidad para posterior descarga / anlisis.

Software para analisis ATHENA incluido, no se necesita licencia, usuarios ilimitados

Rango de operacin: - 40 to 70C / - 40 to 158 F

DRPD-15 Monitor Portatil de PDs y Sensores


Athena Software

Partial Discharge (PD) Analysis


Athena Opening screen

Databases

DR Monitoring Devices- In this case 15 channels of PD

Open database


How to access data

Right click on The data deviceto work with data

Monitoring, Control and Communications for Electrical Power ApparatusMonitoring, Control and Communications for Electrical Power Apparatus

Trending


Phase Resolved Data Flat Projection


Phase Resolved Polar Plat


Phase Resolved 3D


Pulse Height Distribution


Data Grid Edit Export Data


Total Plant Solution

Home Why Monitoring Partial Discharge Product Offerings Total Plant Solution Communications & Networking Summary


Total Power Plant System Universality

Generator

Isolated - Phase Bus Duct

GSU

Switchgear

Motors


Power Line Carrier

Fiber or copper line

Wireless point-to-multipoint

Powerline communications technology Broadband over Powerline (PCS)

Narrowband Powerline Carrier(an older technology using 100 Khz frequency that is still used today in homes but has some interference issues)


Point to Point System Overview

Power Linecoupler

coaxial cable

In the Building

coaxial cable

At the Transformer

serialadaptor

serial adaptor

Transformer


Example PCS System


Communications: one to one

Typical Application Topologies

serial to serialand/or

TCP to TCP

iBridge

Communications : one to many

iBridges

TCP to TCPand/or

TCP to serialCommunications : one to many

iBridges

serial to serialand/or

serial to TCPand/or

TCP to serial

iBridge Gateway

iBridge

Gateway


We are well advanced in many monitoring technologies

No Other Supplier has the breadth of offering in the monitoring area than DR

Substation Equipment

Transformers

Circuit Breakers

HVCTs & HVVTs

Switchgear

Industrials

Incoming Transformer

MV Distribution System

Motors/Generators

Power Generation

Generator, ID, GSU

Balance of Plant - Motors/Switchgear

Our Strengths


Questions?

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