EMPRESA NACIONAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA …... ERMCO adquirió la División de Componentes de General Electric, la ... se cuenta con la aplicación manual de pintura en ... transformadores

EMPRESA NACIONAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA SUBGERENCIA NOROCCIDENTAL

DEPARTAMENTO DE DISTRIBUCIÓN

Informe De Visita Técnica Realizada A Fábrica De Transformadores

Dyersburg, Tennessee

Presentado por:

Ing. Marco Tulio Orellana San Pedro Sula, Honduras Diciembre, 2000

Informe Transformadores ERMCO 2

ANTECEDENTES Electric Research and Manufacturing Cooperative, Inc. (ERMCO), una subsidiaria de a Arkansas Electric Cooperative, Inc. (AECI), es una empresa fabricante de transformadores, localizada en Dyersburg, Tennessee. Las instalaciones están certificadas con el Estándar de Calidad ISO-9001. A finales de 1998, ERMCO adquirió la División de Componentes de General Electric, la cual consiste en variados componentes de transformadores, vendidos principalmente en el mercado de Fabricantes Originales de Equipo (OEM). ERMCO Components Inc. (ECI) está localizada en Greeneville, Tennessee, y sus instalaciones están certificadas con el Estándar de Calidad ISO-9002. ERMCO es una de los más grandes fabricantes de transformadores de distribución monofásicos en los Estados Unidos. La actual planta de transformadores monofásicos tiene una capacidad que sobrepasa los 800 transformadores diarios, lo cual significa que las instalaciones de Dyersburg se encuentran entre las dos o tres plantas más grandes en Norte América.

Planta de transformadores de tipo poste en Dyersburg, Tennessee

ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD ERMCO alcanzó la certificación de calidad ISO-9001 para la planta de transformadores monofásicos en 1996. Dentro de la fábrica, el control de calidad incluye un sistema de supervisión individual por parte de los operarios, de acuerdo a los criterios establecidos por el Departamento de Aseguramiento de la Calidad e Ingeniería de Diseño. Adicionalmente a las supervisiones individuales, existen supervisiones obligatorias por parte de los inspectores de Aseguramiento de Calidad (AC).


Certificado de Calidad ISO9001


TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN MONOFÁSICO PARA POSTE

Los transformadores monofásicos de distribución tipo poste, son diseñados y construidos de acuerdo a los estándares de la ANSI (American National Standard Institute)1. Todos los transformadores son llenados con aceite a 65 ºC, y diseñados para condiciones normales de uso de acuerdo a la norma ANSI C57.12.00

TANQUES

Las abrazaderas y orejas de los transformadores, son soldadas completamente para añadir fuerza y protección contra la corrosión. Las orejas de suspensión tienen un factor de seguridad de 5X, lo que permite su utilización para suspender el transformador desde su paleta. El fondo del tanque es ahuecado dentro del cilindro del tanque, y soldado desde la base para mayor protección contra la corrosión.

Soldado de terminales externas de aterrizaje

El proceso de pintado de los tanques se realiza con pintura en polvo, la cual es aplicada mediante pistolas a presión operadas con servomecanismos. Además, se cuenta con la aplicación manual de pintura en lugares que debido a su ubicación, podrían ser omitidos por las pistolas automáticas. Esta pintura se derrite y adhiere a la superficie del tanque, en los hornos diseñados para tal efecto, y la capa de pintura terminada es medida posteriormente como revisión de calidad; los estándares exigen un mínimo de 3 mils2, pero en inspecciones realizadas en el sitio, se comprobó que el valor real supera hasta en un 150% la norma.

1 La ANSI es el organismo que controla los varios estándares de la industria, así como los procesos por cuales son sustentados. La ANSI supervisa muchos estándares diferentes, por lo que tiene comités responsables para los variados estándares. 2 1 mil = 0.001 pulg.


PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN

El acabado de pintura excede los requerimientos de la norma ANSI C57.12.31 – 1996, incluyendo el impacto a 160 lb.-pulg., 2000 horas de rociado de sal, 1000 horas a exposición de rayos Ultravioleta. Todas las bandas de sujeción son no-corrosivas.

Aplicación manual de pintura

Aplicación automatizada de pintura


Ing. Marco Tulio Orellana en la sección de construcción de tanques

NÚCLEOS

Los núcleos ERMCO son diseñados para baja corriente de excitación y bajas pérdidas para permitir un bajo costo de operación, utilizando uno de varios grados de alta calidad de acero al silicio. El acero se corta y enrolla en un toroide con el equipo más avanzado en materia de control con microprocesadores. Un modelo de traslape, mantiene las pérdidas más bajas posibles. En todos los núcleos son probadas las pérdidas, como parte del procedimiento de inspección de calidad.

EMBOBINADOS

Todos los embobinados ERMCO son diseñados para que pasen la prueba de impulso ANSI un grado BIL más que los estándares requieren. Los transformadores con derivaciones (taps) son enrollados en dos secciones con derivaciones en ambas, para obtener el mejor balance magnético de los devanados. Los embobinados ERMCO son enrollados en un diseño bajo-alto-bajo voltaje, en formas rectangulares en capas concéntricas. Para rigidez dieléctrica, cada capa está aislada con papel aislante a 65ºC. El papel es revestido con un epoxy adhesivo en diseño diamante. Se colocan estratégicamente ductos de aceite en los embobinados para proveer enfriamiento óptimo necesario para prolongar la vida del transformador. Los ductos de aceite ERMCO son rectangulares para proporcionar una superficie plana contra el aislamiento de la capa, eliminando presión en el embobinado que puede ser causado por ductos redondos.


El embobinado de bajo voltaje es hecho con hojas anchas de conductor para proporcionar la mayor fuerza de corto circuito. Los bordes del conductor son condicionados durante el proceso de arrollado para eliminar rebabas que podrían cortar el aislamiento de las capas. El conductor de alto voltaje es un cable con una película de revestimiento para aislar el voltaje de vuelta-vuelta. Esta película de aislamiento cumple con rigurosas normas NEMA y puede resistir voltajes cientos de veces mayores que el voltaje normal de operación. Los extremos del devanado de alto voltaje tienen aislamiento extra para protección contra sobrevoltajes inducidos por descargas secundarias (rayos).

Núcleos acabados. Las bandas de sujeción son

no-corrosivas

Primera capa interna de bajo voltaje. Nótese el

papel con epoxy de diseño diamante


Los embobinados son sometidos controladamente a corrientes para elevar su temperatura y que el papel epoxy entre las capas se selle. Al mismo tiempo se

aplica presión para reducir los espacios vacíos entre las

capas y obtener su configuración final

Al final del proceso, los embobinados son

etiquetados con todas las especificaciones de

elaboración.


MONTAJE DE NÚCLEO / EMBOBINADOS

El diseño es de tipo concha, el cual consiste en dos bucles de núcleo enrollados sobre un embobinado simple. Los núcleos son de un diseño traslapado asegurado en un marco rígido que previene la presión o tensión en las láminas de acero y así mantiene las pérdidas bajas durante la vida del transformador. Las terminales de bajo voltaje son de una aleación de aluminio en su longitud completa, en vez de una terminal dura de bajo costo en el extremo del bushing. Las terminales de alto voltaje que salen del embobinado son de cobre trenzado que no fatigará y romperá durante el transporte o debido a vibraciones normales de operación.

Proceso de armado del núcleo dentro del embobinado.

Para prevenir el daño accidental del embobinado durante la separación de la tapa, las terminales tanto del bushing, como del embobinado, están sujetas a un bloque terminal rígido. El montaje del núcleo / embobinado es asegurado en el tanque en tres puntos, para prevenir el daño debido a manejo brusco durante el transporte.

BUSHINGS

Los bushings de alto voltaje son de porcelana. Los bushings de bajo voltaje son de porcelana o de polímero (poliéster). El terminal estándar es de ojo de tuerca para todos los bushings de alto y bajo voltaje para transformadores de 100 kVA y menores. Todos los bushings son asegurados con tuercas para presión uniforme y apretados con llaves de torque para operación a prueba de fugas. Todos los sellos son de hule nitrilo para una vida duradera.


Vista superior de bushings secundarios y cambiador de derivaciones (taps)

EFICIENCIA Y PÉRDIDAS

El Departamento de Ingeniería de ERMCO posee la tecnología para el diseño óptimo de los transformadores, de acuerdo a las especificaciones requeridas por el cliente, incluyendo las pérdidas en devanados y núcleo. En la página se presenta una hoja de resultados de un diseño de transformador de 25 kVA en 19,920V-120/240V, con pérdidas máximas aceptables de 73W y 240W en el núcleo y devanado respectivamente. De acuerdo a la hoja de diseño, el nivel de pérdidas esperado es de 70.5W en el núcleo y 219.1W en el devanado, 3.97% y 8.71% por debajo de las pérdidas requeridas por ENEE. También se presenta un reporte resumen de pérdidas en núcleos, en el cual se observa que la diferencia entre el nivel de pérdidas diseñadas contra el nivel de pérdidas medidas es del 1.4% por encima, en una muestra que representa el 0.2% del total de los transformadores probados. El resto de las muestras están por debajo del nivel de pérdidas del diseño, en porcentajes desde el 0.2% al 2.2%.

PRUEBAS DE LABORATORIO

Todas las pruebas eléctricas son realizadas de acuerdo con los estándares ANSI. También se realizan muchas otras pruebas para propósitos de control como ser: Pérdidas de bucle del núcleo, dieléctrico del aceite, y tres pruebas separadas de fugas de aceite. Se anexa la descripción original de los procedimientos de pruebas realizados, así como el procedimiento a seguir cuando una unidad no cumple con las especificaciones requeridas. Estas pruebas son realizadas de acuerdo a los procedimientos usuales en el laboratorio electromecánico de ENEE, para las pruebas que aplican.


Hoja de diseño de embobinado con requerimientos de pérdidas


De acuerdo a las normas del estándar de calidad ISO9001, todas las unidades se prueban para medir las pérdidas sin carga y a plena carga. Las unidades que no cumplan con las especificaciones del cliente son descartadas de su envío. El procedimiento para pruebas de pérdidas es similar al realizado por ENEE en su laboratorio. Cada transformador dispone de un reporte de pérdidas, así como los parámetros eléctricos de su realización y sus observaciones de acuerdo a los límites requeridos. En la prueba de pérdidas realizadas a un transformador al azar, se puede ver el reporte impreso en la computadora del laboratorio de pruebas.

Terminal del laboratorio de pruebas de pérdidas

Hoja de resultados de pruebas de pérdidas


Pantalla de comentarios de acuerdo a los resultados de las pruebas de pérdidas

Comparación de pérdidas diseñadas con pérdidas medidas en laboratorio

Pérdidas de diseño

Pérdidas medidas


Procedimiento de Pruebas.- Descripción de Pruebas Eléctricas Finales






CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

• Los transformadores fabricados por ERMCO, cuentan con el respaldo de la Certificación de Norma ISO9001, lo cual justifica la calidad de producción de acuerdo a los estándares de diseño.

• ERMCO cuenta con la tecnología necesaria para el diseño y fabricación de transformadores de bajas pérdidas y alta eficiencia, de acuerdo a los requerimientos de cada cliente.

• Los estándares de aseguramiento de calidad (ISO9001) certifican que cada transformador entregado al cliente cuenta con las especificaciones de pérdidas solicitadas. A diferencia con otros proveedores que certifican lotes de transformadores, ERMCO certifica cada transformador individualmente.

• El tratamiento de la pintura de los tanques de los transformadores es adecuado para las condiciones de humedad comunes en Honduras, así como para las condiciones de salinidad existentes en los poblados costeros.

• La construcción de los embobinados y núcleo del transformador garantiza que se alcancen los niveles de pérdidas establecidos en los requerimientos de los clientes y en el diseño de ingeniería.

• Las pruebas realizadas a los transformadores son realizadas en una etapa intermedia de fabricación, así como en la etapa final de acabado. Esto certifica el cumplimiento de los estándares tanto de pérdidas como de operación del transformador.

• Las pruebas realizadas en el laboratorio de ERMCO son similares a las realizadas en los laboratorios de ENEE, de manera que sus resultados son aceptables como primera instancia, debiéndose comprobar posteriormente los valores que las pruebas de ERMCO registren.

• En general, los transformadores ERMCO cumplen con los estándares de fabricación exigidos por ENEE, así como las pruebas realizadas antes de su entrega. El estándar de calidad ISO9001 garantiza que el producto entregado es fabricado de acuerdo a las especificaciones establecidas, por lo que la incorporación de los transformadores ERMCO al actual sistema eléctrico de distribución contribuirían al mejor desempeño y confiabilidad de la red, así como en la disminución de pérdidas técnicas en las líneas de distribución.

Documents

EMPRESA NACIONAL DE ENERGÍA ELÉCTRICA …... ERMCO adquirió la División de Componentes de General Electric, la ... se cuenta con la aplicación manual de pintura en ... transformadores