Confidencial / Uso Interno Energy SectorElaborado por MC. Jos Izquierdo Franco Junio 2011 SiemensTransformadores Transformadores con prdidas bajas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 2 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de evaluacin Evaluacin de prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 3 Introduccin El transformador es un aparato esttico, de induccin electromagntica, destinado a transformar un sistema de corrientes alternas en uno o ms sistemas de corrientes alternas de igual frecuencia y tensin igual o regulada. Un transformador el cual estar en servicio en un sistema elctrico el cual cuanta con ciertas caractersticas. Fijadas por el usuario Adoptadas por el constructor.Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 4 !Norma general y/o particular que rige el diseo y operacin del equipo. !Tipo Transformador (SE, GSU, Auto) !Liquido aislante (Mineral, Silicon o Bio) "Altitud de Operacin / Contaminacin "Potencia MVA "Voltaje "Conexin"Tipo de Enfriamiento "Temp. de Operacin (30 Pro / 40 Max) "Incremento de Temperatura (55 & 65) "Nivel de Aislamiento "Regulacin (con & sin carga) "Evaluacin de Perdidas "Impedancia / Tolerancia "Nivel de Ruido Introduccin Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 5 Introduccin Corriente Mxima Reg. Voltaje Tipo de Bobina Corriente Mxima y condiciones especiales Conductor A/mm2 Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 6 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de Diseo Evaluacin de Prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 7 Principios de Diseo (Operacin en Vaco y Bajo carga) Prdidas sin CargaEnergizacin del transformador. Flujo que circula a travs del ncleo.Prdidas bajo Carga. I2R (perdidas en el cobre de la bobina causadas por el flujo de corriente). Stray loss (perdidas indeterminadas) flujo que proviene de las bobinas y penetra en las superficies metlicas, induciendo corrientes eddy y calentamiento.G Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 8 Principios de Diseo (Perdidas Sin Carga) "Guiar flujo magntico. "Permite acoplamiento magntico. Seccin del ncleo est compuesta por varios escalones; lo que permite obtener un mejor aprovechamiento del rea. @ > calidad < prdidas @ > B > prdidas.Peso Kg. Calidad acero. Costo material. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 9 Principios de Diseo (Nivel de Ruido) El ruido causado por el ncleo de los transformadores es originado por el flujo alterno que circula a travs de l. A mayor induccin mayor es el ruido producido. Relacin directa entre la calidad del acero y el nivel de ruido. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 10 Principios de Diseo (Perdidas Bajo Carga) Representacin bsica de las perdidas I2R, empleando para esto la resistividad del conductor, la longitud y su rea de seccin transversal. Considerando I cte. @ > rea < R@ < R < prdidas > Volumen. Peso Kg. Costo material Soleras de cobre & Cable Transpuesto Continuo CTC. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 11 Principios de Diseo (Sist. Enfriamiento) #1a Letra: Enfriamiento Interno #2a Letra: Mecanismo de circulacin interna #3a Letra: Enfriamiento externo #4a Letra: Mecanismo de enfriamiento externo ODWF ODAF ONAF ONAN OFAF ONAF Energa empleada durante la disipacin de calor. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 12 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de Diseo Evaluacin de Prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 13 Criterio de Diseo Costo base del transformador (sin criterio).Precio del transformador bajo - Prdidas altas Baja Eficiencia. Costo en base a requerimiento especficamente definidos: Eficiencia, perdidas, nivel de ruido, densidad de corriente/flujo. Precio del transformador en base a las limitaciones descritas por el cliente y en restricciones de operacin del mismo equipo. Costo de energa (evaluacin de prdidas). Costo monetario $/kW energa consumida. El Usuario busca un equilibrio entre costo inicial del equipo y utilidad. Busca mayor versatilidad del transformador ya que le genera un gasto adicional a la compra inicial; por mantenimiento, limitaciones por sobrecarga, deterioro y perdida de vida, entre otras. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 14 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de Diseo Evaluacin de Prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 15 Evaluacin de Prdidas Precio Base Transformador: Acero / Cobre / Aislamiento Liquido Aislante / Accesorios Equipo deRegulacin, monitores, etc. Precio Evaluado PBE = PB + NL x K1 + LL x K2 PBE: Precio base evaluado [$] PB: Precio base [$]. K1: Factor de evaluacin en vaco [$/kW] NL: Perdidas en Vaco [kW] K2: Factor de evaluacin bajo carga [$/kW] LL: Perdidas bajo Carga [kW] Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 16 Evaluacin de Prdidas Precio Evaluado Tipo de servicio del equipo.Tiempo de operacin. % de capacidad operando. Costo por transmisin, generacin. Pronsticos de demanda & crecimiento. Costo inicial de inversin. Factores inflacionarios. Tasas de retorno de la inversin. Financiamientos. Tiempos de entrega Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 17 Evaluacin de Prdidas Precio Base Evaluado PBE = PB + NL x K1 + LL x K2 Evaluacin: LL: 3250 / NL: 8250 / Ax: NA A) $ Venta: 445,000 / NL: 28 kW / LL: 88 KW MEJOR PRECIO BASE B) $ Venta: 495,000 / NL: 24 kW / LL: 83 kWC) $ Venta: 462,000 / NL: 26 kW / LL: 86 kWEvaluacin de perdidas: A) 28*8,250+88*3,250 = 517,000 B) 24*8,250+83*3,250 = 467,750 MEJORES PERDIDAS EVALUADAS C) 26*8,250+86*3,250 = 494,000 PBE = Evaluacin de Perdidas + Precio Base A) 517,000 + 445,000 = 962,000 B) 767,750 + 495,000 = 962,750 C) 494,000 + 462,000 = 956,000 MEJOR VALOR CONJUGADO Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 18 Evaluacin de Prdidas Relative cost of material and labor for optimized transformer. Losses for optimized transformer.Evaluated price of optimized transformer. Durante el diseo si la evaluacin se incrementa, las perdidas disminuyen. Como consecuencia se elevan los materiales y el costo de manufactura se incrementa por el miso efecto La importancia de la evaluacin no radica nicamente en el precio de venta, sino el conjunto de factores que estn involucrados. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 19 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de Diseo Evaluacin de Prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 20 Conclusin El nivel de perdidas estn ligadas estrechamente con los factores de evaluacin ya descritos y la operacin del equipo dentro del sistema elctrico. Un anlisis de la operacin del sistema puede ser de gran ayuda ya que se fijan los parmetros de operacin y se obtiene un equipo confiable. La toma de decisiones ya no es como en el pasado (menor precio de venta) ahora es la relacin directa que se tiene entre fabricante (mejora en precio de materiales y procesos de manufactura) y cliente (anlisis de financiero y optimizacin de los recursos econmicos). Los KW como los veamos ya no son los nicos involucrados en la toma de decisiones, ahora estn dentro del esquema factores adicionales. Aunado a esto el tiempo de vida ya es parte importante en los niveles de perdidas, ahora deseamos que el equipo nos redite cada centavo invertido. Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 21 Transformadores con prdidas bajas Introduccin Principios de Diseo Criterio de Diseo Evaluacin de Prdidas Conclusin Preguntas Energy Power Transmission - Transformercigr mxico 2011 Junio 2011E T TR AM STM XXXPage 22 Gracias!