Revamping de reactores

Un reactor es una máquina eléctrica de frecuencia dependiente, cuya principal función, es proporcionar potencia reactiva-inductiva –con elevada eficiencia-, en el punto deseado de la red eléctrica a la cual se lo conecta.
Por Ings. David Ponce Vall y Javier Charvez.

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Cuando los transformadores están en conexión triángulo, se los utiliza para generar centros de estrella y hacer las conexiones a tierra. También se los utiliza para conectar protecciones e instrumentos de medición. Compensación de capacidad de líneas larga, filtros de onda portadora, compensadores de factor de potencia, etc. Puede emplearse solo o junto a condensadores y/o resistencias.

Aplicaciones

Shunt o derivación

• Para compensación de energía reactiva.

Serie

• En serie con la red (interconexión de sistemas desfasados).
• Limitador de corriente de cortocircuito.
Conectado en el neutro de transformadores
• De puesta a tierra, para control de impedancia homopolar.
• Para compensación capacitiva de puesta a tierra.

Otros tipos de reactores

• Formadores de Neutro artificial (sistema trifásico e conexión delta).
• Reactores tipo “Smoothing” para HVDC y usos industriales.
• Reactores de filtros.
• Trampas de onda.

Reactor de aislación seca

Muchos reactores no poseen núcleo ferromagnético, en particular los que están destinados a filtros, trampas de onda (circuitos sintonizados) o alguna otra aplicación especial.

Reactor sumergido en aceite
Reactores con entrehierros distribuidos

Reactancia nominal Xr; (Lr). La reactancia especificaca se puede obtener a partir de la tensión, frecuencia y potencia nominal requerida.

Ventajas y desventajas

El reactor con entrehierros distribuidos, permite un menor tamaño de la unidad al poder operar con niveles de inducción más elevados, es aplicable económicamente en la Argentina a reactores de potencias superiores a los 15MVA.

Dado que la tecnología necesaria para la construcción exitosa de este tipo de núcleo, no existe en el país y deben importarse los circuitos magnéticos, los costos de fabricación se incrementan en potencias menores a la mencionada.

¿Qué se entiende por revamping?

Cuando una máquina eléctrica falla en servicio, o se alcanza la vida útil dela parte activa, se presentan tres alternativas:

• Su rescate.
• La reparación simple.
• El “revamping” o actualización, excede los límites de la simple reparación, introduciendo mejoras tecnológicas en el proyecto y diseño original, optimizando técnica y económicamente el producto final.

Los tiempos asociados son prácticamente el 25% de los utilizados en la fabricación de una nueva unidad, y su costo se reduce en el orden del 50-60%.

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Metodología, estudio diagnóstico y “revamping”

1 Análisis del sistema eléctrico donde se aplicará el reactor y evaluación de las condiciones de operación.

2 estudio de las condiciones ambientales propias de la región de instalación.

3 Análisis del historial de explotación de la unidad y de las unidades similares instaladas.

4 Ingeniería inversa, estudio del tipo de diseño, época, núcleo, arrollamientos, exigencias electrodinámicas, electromagnéticas y electrostáticas, aplicación de cargas en núcleo y devanados, refrigeración, cálculo frecuencias de resonancia en núcleo y bobinas.

5 Resumen de mejoras presentadas y valorizadas en el Informe Técnico, detallando su causa, origen, las alternativas de optimización analizadas, costos, plazos, etc.

Caso de estudio Yacylec

Reactor en derivación ONAN ABB (año 1994) 26,67 MVA-500/1,73kV
Inspección del reactor

1 Reactor del tipo magnético con segmentos (“tortas”) con distribución radial de material magnético y entrehierros distribuidos.
2 A pesar de la importante altura radial de la bobina, carece de canales axiales de refrigeración, donde lo recomendado serían dos canales.
3 Reactor originalmente ONAN, convertido luego de varios años de servicio a ONAF.
4 Se aprecia alta temperatura en cabezal superior del devanado y sus partes aislantes.
5 Falla de la unidad producida por contaminación en la aislación sólida con capas semiconductoras producidas por azufre corrosivo del aceite y alta temperatura de bobina y aislantes.
6 La falla se produjo en la región del disco donde se encuentra el “Hot Spot” del reactor.
7 La contaminación por azufre corrosivo del conductor y del papel se observa a lo largo de las bobinas.
8 Causa raíz del problema:
• Intrínseco del producto.
• Elección inadecuada del aceite.

EL “REVAMPING” O ACTUALIZACIÓN, EXCEDE LOS LÍMITES DE LA SIMPLE REPARACIÓN, INTRODUCIENDO MEJORAS TECNOLÓGICAS EN EL PROYECTO Y DISEÑO ORIGINAL

Análisis – Características constructivas

• Bobina efectuada en dos partes iguales y espejadas respecto de salida central.
• Arrollamiento de alta tensión de 200 mm de ancho sin canales axiales de refrigeración.
• Canales radiales que en promedio no superan los 4,5 mm de altura axial, y para estas aplicaciones se recomiendan en promedio iguales o mayores de 5,5 mm por:

Fundamentos de soportabilidad a tensiones transitorias.

Disminuir la resistencia hidráulica para una adecuada refrigeración.

• Se han aplicado deflectores de flujo entre la bobina y sus tubos interior y exterior, para obtener algún flujo de aceite y cierta refrigeración por los canales radiales de la bobina.

Acciones para la actualización

• Limpieza de todo el conjunto de núcleo y circuito magnético por aspiración, trapeado y posterior aspersión durante 120 horas de aceite caliente (60-70°C) de calidad controlada.
• Remplazo de la aislación del conductor de la bobina de papel Kraft a papel Kraft termoestabilizado.
• Reparación de dos salidas concéntricas de 500kV, con papel Kraft Termoestabilizado.
• Provisión de seis anillos ángulos y de placas electrostáticas.
• Estudio y proyecto para remplazar canales de 3mm a 10mm entre discos extremos de bobina y placa electrostática.
• Estudio y proyecto para repartición uniforme espiras a lo largo de cada mitad del devanado (20 listones).
• Remplazo de materiales aislantes.

Más información:
www.losconce.com.ar