Realizar extensiones de vida útil del transformador (TLE) es la práctica de mejorar y actualizar un activo, devolviéndolo a un estado casi nuevo. Los TLE brindan una opción estratégica de gestión de flotas para superar problemas de presupuesto, disponibilidad, limitaciones del sitio y/o prioridades de la red. Las limitaciones actuales de la cadena de suministro y los plazos de entrega más prolongados magnifican estos problemas, lo que convierte a los TLE en una opción viable para más administradores de activos.
Como se define aquí, los TLE se realizan para actualizar y mejorar sistemas críticos para agregar vida útil al activo. Por el contrario, el rebobinado de un transformador se consideraría una reconstrucción completa del transformador. Normalmente se considera una reconstrucción cuando ocurre un evento catastrófico en el tanque principal y la naturaleza única del activo requiere un reemplazo similar de la unidad. Las unidades reconstruidas también sirven como una alternativa viable en el mercado secundario.
Un TLE es una opción cuando los elementos principales del tanque (núcleo y bobina) están en excelentes condiciones y los elementos periféricos contribuyen a las limitaciones del activo. Por ejemplo, un transformador ideal para un TLE tendría DGA y pruebas eléctricas en el tanque del transformador principal que indican una unidad en buen estado, pero su cambiador de tomas de carga (LTC) con arco en aceite es un punto potencial de falla. En este caso, el tanque principal está en buen estado y podría proporcionar varios años de servicio adicional a la empresa de servicios públicos; sin embargo, la condición del LTC puede obligar a un retiro prematuro del activo.
Cada empresa de servicios públicos tendrá su propio proceso para evaluar los activos y determinar qué activos son candidatos a TLE, pero las cuatro consideraciones principales son las siguientes:
- Diseños únicos y limitaciones de ubicación.
- Salud de las unidades candidatas.
- Clasificación de activos
- Estado de la flota y disponibilidad de nuevas unidades.
Cuando el diseño de la unidad o subestación existente no permite un cambio en el espacio, un TLE puede ser la única opción. Para estos activos, los TLE pueden ayudar a superar las limitaciones físicas. En áreas urbanas donde los transformadores pueden ubicarse dentro de estructuras, reemplazar un transformador puede plantear desafíos importantes.
Los nuevos diseños pueden cambiar las dimensiones de alto, ancho o largo, cambios que pueden no ajustarse a los códigos existentes. Si el tanque principal es viable, un TLE permitirá actualizar el activo en el lugar. Administrar el TLE dentro del espacio existente puede eliminar la necesidad de un nuevo proyecto de subestación.
La salud del tanque principal es el factor principal al considerar un TLE. Debe evaluar los datos de tendencias, así como los informes de un momento dado, para determinar la viabilidad de la unidad. Se deben evaluar tanto la DGA como las pruebas eléctricas de rutina. Los datos adicionales también pueden ayudar a evaluar el estado de la unidad, incluido el historial de fallas, los datos de monitoreo de PD, los recuentos de sobretensiones, el perfil de carga histórico, etc. Una vez que se completa el análisis de datos y se determina que la unidad es candidata, se debe realizar una inspección visual. realizado para determinar si existe algún problema interno. La decisión de realizar un TLE es subjetiva y cada empresa de servicios públicos tendrá un umbral de condición mínima aceptable para avanzar.
Dos consideraciones principales: tratamiento contable y viabilidad económica
Cada empresa de servicios públicos tendrá un límite inferior y superior para los TLE. El límite inferior puede estar determinado por normas contables y de gestión de activos que prescriben los requisitos mínimos para la capitalización del proyecto. Estos requisitos se pueden expresar en términos de dólares frente al valor de los activos o en términos de la cantidad de sistemas abordados. Se deben considerar los principios contables, así como los requisitos regulatorios y los requisitos de los casos de tarifas de la PUC al establecer parámetros para evaluar la reinversión de capital en una unidad existente.
El límite superior es el punto de cruce donde la inversión en el activo existente ya no tiene sentido financiero. Con cualquier proyecto de capital, habrá un cálculo de costo/beneficio. Generalmente, la viabilidad del TLE disminuye a medida que el valor de las actualizaciones se acerca al valor de un nuevo activo. Ciertos activos no justificarán un TLE. El costo de actualizar un activo más antiguo en comparación con el costo de un activo nuevo y la capacidad de establecer un cronograma de depreciación más largo para el nuevo activo naturalmente impulsarán una decisión para el nuevo activo.
Existen situaciones en las que el estado de la flota de servicios públicos, los repuestos y los próximos proyectos de expansión influirán en la decisión de TLE. Cuando el presupuesto disponible o la cantidad de activos se vuelven finitos y los activos actuales superan los recursos disponibles, extender la vida útil de los activos existentes puede superar el déficit. Esta puede ser una estrategia temporal para minimizar el impacto de condiciones puntuales o puede aumentar una nueva estrategia de unidad. Los TLE permiten a las empresas de servicios públicos gestionar la expansión, el reemplazo de unidades no viables y los niveles de servicio a los clientes.
Una vez que se evalúan e identifican los activos para TLE, se identifican los elementos del alcance del trabajo. Cada empresa de servicios públicos tendrá su propio proceso para evaluar los elementos a incluir en un TLE, pero aquí hay seis consideraciones:
- Cambiador de tomas de carga: actualización o modernización
- Controles eléctricos: cableado, bloques de terminales, medidores, fusibles, relés, disyuntores y calentadores.
- Manipulación de cargas eléctricas: casquillos, pararrayos y cables.
- Refrigeración y respiración de fluidos: radiadores, ventiladores, bombas, refrigeradores, conservadores y respiraderos.
- Sistemas de monitorización y control: alarmas, protección y monitorización de activos.
- Actualizaciones de tanques externos: pintura, reparación de grietas y mitigación de fugas
Actualizaciones de LTC
Uno de los sistemas más débiles de un transformador es el LTC. El LTC es un punto de falla común, y a menudo catastrófico. Las unidades de arco en aceite requieren inspección y mantenimiento periódicos para garantizar un funcionamiento adecuado, y los sistemas de vacío más antiguos no se benefician de las mejoras de diseño realizadas en los últimos 50 años. Pasar de cualquiera de estos sistemas a una tecnología más nueva puede extender la vida útil del transformador y minimizar los costos de mantenimiento continuo. Actualizar el LTC con una nueva unidad de vacío es una mejora importante para el transformador. Sin embargo, la capacidad de actualizar a una nueva tecnología de vacío depende del diseño del transformador. Cada unidad debe ser evaluada e inspeccionada para verificar que califique para una modernización de LTC. Una vez validado, se produce un conjunto completo de dibujos de ingeniería para incluir el nuevo LTC de vacío. La modernización de LTC es un proyecto importante que puede tardar más de 30 semanas desde la identificación hasta la puesta en servicio; sin embargo, el tiempo total de interrupción del transformador para realizar la actualización suele ser de solo dos a tres semanas, incluidas las modificaciones de la pared de garganta de LTC.
Los transformadores que utilizan cambiadores de tomas en vacío obsoletos y que requieren mucho mantenimiento también se benefician de las actualizaciones que se realizan durante las extensiones de vida útil del transformador. Los sistemas de vacío de primera generación pueden requerir mantenimiento o ajustes más frecuentes para funcionar correctamente. Los LTC de la generación actual mejoraron la confiabilidad de los sistemas, pero las unidades más antiguas pueden requerir actualización o reemplazo para superar las limitaciones de los diseños anteriores.
Actualizaciones de controles
Los controles eléctricos dentro del transformador se actualizan con frecuencia durante el proceso de extensión de la vida útil. Los medidores que monitorean el desempeño de la temperatura, presión, posición del grifo y nivel de fluido de la unidad se reemplazan por equivalentes modernos que tienen salidas para monitoreo externo. Los gabinetes de control de transformadores antiguos normalmente tienen múltiples modificaciones realizadas por equipos de campo que a veces hacen que los dibujos de control originales sean inexactos. El proceso de extensión de la vida útil implica un esfuerzo de reingeniería que puede incluir el reemplazo del cableado del gabinete de control, así como de componentes dentro del gabinete de control de diseño obsoleto que ya no se producen, como fusibles y terminales.
Los calentadores en el gabinete de control junto con los relés y disyuntores utilizados para el manejo de energía auxiliar son fuentes frecuentes de mantenimiento no planificado para el personal de campo durante las inspecciones de activos antiguos. La inversión TLE ofrece la sustitución de estos aparatos eléctricos que tienen entre 20 y 50 años. Reemplazar los dispositivos de control auxiliares también brinda la oportunidad de disminuir el voltaje auxiliar de 480 V a 240 V para adaptarse a las prácticas de seguridad modernas que requieren equipo de protección contra arco eléctrico para entornos de 480 V.
Manejo de carga eléctrica
Los bujes también se pueden actualizar como parte del proceso TLE. Debido a su inflamabilidad, los bushings de papel impregnado de aceite (OIP) pueden causar daños importantes a otros componentes, al transformador principal e incluso a otros sistemas de la subestación. Las actualizaciones de los casquillos de papel impregnado de resina (RIP) pueden proporcionar una descarga parcial más baja, un espacio de cabeza cero, mejores características físicas y no son inflamables, al mismo tiempo que ofrecen una menor fuga de corriente externa y un riesgo reducido de descargas disruptivas en ambientes costeros contaminados. Los parámetros y preferencias de diseño de servicios públicos influirán en la adopción de esta tecnología; sin embargo, una actualización con bujes RIP puede proporcionar una mejora al transformador.
Los pararrayos externos utilizados para protección contra rayos y sobretensión normalmente se reemplazan durante las actualizaciones de TLE. Los descargadores envejecidos con aislamiento de porcelana se actualizan con frecuencia con nuevos diseños con revestimiento de polímero que ofrecen un mejor rendimiento en entornos industriales y costeros. Las condiciones del sistema normalmente evolucionan durante el ciclo de vida de un transformador, lo que podría brindar una oportunidad para optimizar el voltaje operativo continuo máximo, la magnitud de la falla y las clasificaciones energéticas del descargador para los requisitos actuales. La operación a temperatura más baja junto con el reemplazo de las conexiones eléctricas atornilladas reducirán el mantenimiento del pararrayos y las visitas de emergencia en el futuro.
Rendimiento de refrigeración mejorado
Las actualizaciones del sistema de refrigeración ofrecen múltiples beneficios para la vida útil del transformador. Tanto los ventiladores como las bombas son conjuntos giratorios y el rendimiento puede degradarse o fallar con el tiempo. La actualización a un nuevo equipo de manejo de fluidos ayudará a restaurar las capacidades de enfriamiento diseñadas originalmente en el transformador. Además de garantizar que todos los componentes funcionen, actualizar a ventiladores modernos con mayor CFM, menor consumo de amperaje y rodamientos sellados, o incluso agregar ventiladores al sistema, ayudará a mantener las temperaturas de funcionamiento en el tanque principal. El rendimiento de la bomba también es fundamental para mantener la refrigeración adecuada.
Los radiadores utilizados en la construcción de transformadores evolucionaron desde diseños basados en tubos hasta refrigeradores basados en placas más eficientes. Los aumentos en el rendimiento del radiador debido al diseño del tubo colector, la eficiencia del enfriador y la limpieza pueden agregar años a la vida útil de un transformador envejecido en el campo. Los radiadores modernos son más duraderos y tienen una vida útil más larga, y la mayoría están recubiertos de zinc para prolongar aún más su vida útil. Los radiadores se reemplazarán como parte de un TLE programado.
El reemplazo de la vejiga del conservador, el relé Buchholz y el relé de presión repentina restaurarán los sistemas de protección basados en fluidos y manejo de aceite del transformador. Las fugas en la vejiga del conservador de caucho aumentan la contaminación por humedad dentro del tanque principal del transformador y causan una degradación prematura del
aislamiento dentro del tanque. Los respiradores a menudo se actualizan a modelos de secado automático para reducir los costos de operación y mantenimiento asociados con el reemplazo del desecante. Si el transformador está recubierto de nitrógeno en lugar de un diseño de conservador, se evaluará el reemplazo del regulador del cilindro y del cilindro mismo junto con la posible adición de un sistema generador de nitrógeno.
Monitoring
La incorporación de equipos de monitoreo en tiempo real como parte de una actualización de TLE brinda al propietario del transformador la oportunidad de reducir las visitas de mantenimiento. El monitoreo de gas en aceite, la descarga parcial, las salidas remotas de temperatura y el monitoreo de bushings son adiciones útiles a considerar al realizar una extensión proactiva de la vida útil. Los datos de tendencias a los que se puede acceder de forma remota ayudan a identificar problemas tempranamente antes de que ocurra una falla crítica.
Consideraciones externas
Los transformadores envejecidos frecuentemente sufren fugas de fluidos y degradación del tanque externo, como oxidación y grietas de soldadura. El reempaque del equipo de manejo de fluidos en el transformador durante un TLE también podría incluir una inspección externa que resulte en una recomendación de pintar el exterior del tanque principal del transformador. En entornos contaminados por aire salado, el deterioro de la pintura es un elemento de mantenimiento frecuente que se puede mejorar en gran medida con una limpieza profunda y una nueva capa completa de “de arriba a abajo”. Las soldaduras y uniones defectuosas se pueden reparar en el sitio para disminuir las visitas de mantenimiento futuras y los gastos de contratistas externos.
Con un enfoque proactivo y calculado respecto de los TLE, una empresa de servicios públicos puede mejorar la calidad general de su flota. Los TLE pueden proporcionar reducciones en las interrupciones forzadas, fallas de unidades y mantenimiento. También pueden mejorar la calidad del servicio, maximizar el gasto y permitir una mayor flexibilidad a la hora de gestionar repuestos y ampliaciones. Las extensiones de vida útil de los transformadores son otra herramienta para garantizar la confiabilidad de la red y altos niveles de servicio, al tiempo que agregan años a la vida útil de los activos.
Después de la extensión de vida, podría tener:
- Tanque principal sólido (probado e inspeccionado antes del proyecto)
- Cambiador de tomas de carga moderno (un eslabón débil en los transformadores con arco en aceite o los primeros LTC de vacío)
- Nuevos controles y dispositivos de información.
- Manejo de carga eléctrica mejorado (potencialmente más seguro y confiable que los equipos existentes)
- Mejor rendimiento de refrigeración
- Actualizaciones al monitoreo en tiempo real, y
- Exteriores renovados