Con sus capacidades digitales de serie, el transformador ABB Ability ofrece una plataforma duradera que proporciona datos de estado e inteligencia práctica. Los usuarios obtienen acceso al ecosistema digital de ABB para optimizar la fiabilidad, disponibilidad y productividad al tiempo que mejoran la eficiencia de capital.
Helmut Bockshammer ABB Transformers, Ratingen, Germany, helmut.bockshammer@de.abb.com; Andrew Collier ABB Transformers, Bad Honnef, Germany, andrew.collier@de.abb.com; Miguel Cuesto ABB Transformers, Cordoba, Spain, miguel.cuesto@es.abb.com
Este artículo es una versión modificada del que aparece en el Informe Especial de la Revista ABB, Transformadores 2018, págs. 13-17.
Se prevé que el panorama eléctrico cambie más en los próximos diez años que en los últimos cien →1. Esto se debe principalmente al cambio en el mix de generación, donde la integración de renovables y recursos distribuidos está teniendo el doble efecto de incorporar fuentes volátiles y reducir la elevada inercia de la generación tradicional, como el carbón. Esta volatilidad aumentará además en el lado de la demanda a medida que la movilidad eléctrica adquiera importancia. Al mismo tiempo, muchas compañías eléctricas e industriales están sometidas a presión para aumentar su eficiencia y productividad para seguir siendo competitivas en sus respectivos campos.
Como elementos críticos en la infraestructura de la ed eléctrica, los transformadores se ven afectados por estos cambios. Aunque nadie puede predecir los efectos exactos que los cambios en los patrones de demanda tendrán en un transformador típico a lo largo de su vida útil de 30 a 50 años, lo que es seguro es que la carga del transformador será másdinámica, lo que puede ser perjudicial para el restode su vida útil →2.
Para abordar esta situación, los usuarios necesitan información práctica y conocimientos que les permitan tomar mejores decisiones en torno a losactivos y a su gestión, así como un concepto de tecnología con garantías de futuro. Por lo tanto, ha llegado el momento de que lostransformadores se vuelvan digitales por diseño.
Por eso ABB ha desarrollado el ABB Ability PowerTransformer (AAPT) como un nuevo estándar de transformador. El AAPT es una solución integradacon control electrónico de la temperatura einteligencia sobre la carga y las condicionesde envejecimiento →3.
Además, el AAPT ofrece una amplia gama deopciones basadas en la cartera de dispositivos,software y servicios de ABB.
Plataforma y ecosistema de transformadores digitales: desarrollo ágil
El desarrollo técnico del AAPT se basó en una solución modular con garantía de futuro. El concepto de plataforma abarca todo, desde el paquete básico con supervisión e indicadores electrónicos de la temperatura hasta un paquete de supervisión completo con conectividad plugand-play que incluye toda la familia eSeries de ABB (instrumentación y dispositivos de proteccióncon capacidad digital), los analizadores de gasesdisueltos (DGA) CoreSenseTM y CoreSense M10de ABB.
Por otra parte, el AAPT se concibió con un enfoque de desarrollo ágil que permite añadir rápidamente nuevos sensores e instrumentos —como la supervisión de descarga parcial (PD) y bornas—a esta plataforma abierta y neutral con respectoa los proveedores →4-5.
Las opciones de conectividad aguas arriba van desde dispositivos locales, como portátiles o tablets, sistemas de control o SCADA (controlde supervisión y adquisición de datos), hasta el propio software de ABB para la gestión del rendimiento de activos (APM) ABB Ability Ellipse.
Hasta la mera configuración estándar del AAPT aporta la ventaja de que permite trazar y almacenar múltiples puntos de datos para referencias futuras o utilizarlos para comparar el rendimiento relativo de las unidades paralelas y ayudar a la planificaciónfutura. El AAPT también incluye una función de autocomprobación o vigilancia.
La plataforma del AAPT se ha concebido para ser independiente del tipo y el tamaño del transformador, ya que los accesorios definidos parael paquete estándar se utilizan normalmente entodos los transformadores sumergidos en aceite.
Por último, el AAPT cumple plenamente las normas del sector aplicables tanto a los transformadores como a los controles de baja tensión en cualquier zona del mundo.
Conectividad
Muchos clientes ahora demandan información práctica, optimización inteligente de los activos y capacidad para utilizar datos en tiempo real para mitigar "sorpresas desagradables". El potencial de poner en red el AAPT constituye, por lo tanto, un atractivo para muchos clientes.
El transformador puede conectarse físicamente con facilidad alcontrol de la estación mediante un cable Ethernet incorporado e interfaces de fibra óptica o de forma inalámbrica. Todas las soluciones de conectividadestán respaldadas por ciberseguridad de última generación y las opciones incluyen conexión a los servicios en la nube de ABB Ability. Para ello, la solución de ABB está certificada conforme a laIEEE 1686, IEC 62443, etc.
Pero no todo el mundo quiere que sus activos más críticos estén conectados con el mundo exterior. Por lo tanto, independientemente de la ciberseguridad, la supervisión de los transformadores puede funcionar sobre el terreno e incluso de forma aislada. Todos los datos siguen siendo propiedad del cliente [2] y, si lo prefiere,puede simplemente enviar a ABB los datos brutos que deseen interpretar y traducir a información útil. Los clientes pueden utilizar la experiencia deABB sobre el terreno.
Temperatura del devanado
El corazón de un transformador son los devanados, pero los métodos tradicionales de control de la refrigeración se basan en la temperatura del aceite y no en lo que ocurre en el punto caliente del transformador. El envejecimiento del aislamiento en el punto más caliente del devanado suele determinar la vida útil de un transformador; una temperatura del aceite de solo 8 °C por encima delvalor nominal podría reducir la vida del aislamientohasta un 50 % [3] →6.
La moderna solución de control electrónico de la temperatura del AAPT calcula con precisión el punto caliente del transformador basándose en datos de diseño y en los resultados de las pruebas de tipo de fábrica, junto con variables dinámicas como la carga y la temperatura del aceite.
CoreTecTM 4
El cerebro del AAPT es el módulo CoreTec 4.CoreTec 4 es un hub digital responsable de recoger y analizar las lecturas de los diferentes sensores y procesarlas para evaluar el funcionamiento (incluida la regulación de los equipos de refrigeración, si es necesario) y la esperanza de vida del transformador.
Para el desarrollo de CoreTec 4, ABB aprovechó conocimientos y experiencia en sistemas decontrol de transformadores que se remontan a la década de 1980, con los primeros sistemas de control de la temperatura por fibra óptica, la década de 2000, con el Control Electrónico de Transformadores (TEC) y las generaciones anteriores de CoreTec.
Aparte de la funcionalidad, en el proceso dedesarrollo se han tenido en cuenta requisitosde diseño adicionales como la compacidad, laampliabilidad (mediante plug-ins), la facilidadde instalación y la durabilidad.
El AAPT se ha validado como solución integrada en varias aplicaciones nuevas y renovadas de diferentes tipos. Esta validación incluyó miles de horas de condiciones reales en distintas ubicaciones y aplicaciones en todo el mundo. Los datos recogidos durante la validación pusieron de manifiesto el rendimiento fiable, con todos los parámetros funcionales dentro de los rangos previstos, y confirmaron los beneficios del análisisde las mediciones.
Modularidad con diferentes paquetes
Siguiendo la misma filosofía de ofrecer una solución flexible adaptada a las necesidades decada cliente, además del paquete básico, el AAPT ofrece otros:
Mayor fiabilidad: incorpora el DGA (que utilizapor defecto CoreSense), el estado del respirador (con respirador autodeshidratante) y el valor del indicador electrónico de nivel de aceite.
Mayor productividad: mejora la información sobrela calidad del aceite que utiliza CoreSense M10, que cubre todo el espectro del análisis de gases junto con la humedad. Estos paquetes se complementan con el contrato de servicio Power Care, una oferta común de ABB que consiste en una matriz de paquetes de servicio que permite elegir servicios en función de las necesidades reales del cliente, desde un único punto de contacto hasta servicios completos de ingeniería de producto.
Estudios de casos
Se han identificado y demostrado varios casos de uso sobre el terreno. En una red de transporte, la información de temperatura y carga permitió al operador optimizar el control de refrigeración de forma que la fluctuación máxima de la temperatura del aceite se redujo de más de 15 °Ca menos de 5 °C en condiciones ambientales y decarga variables. Esto se traduce en condiciones estables para el aislamiento y una vida útil más larga del transformador.
En una instalación industrial, un operario observó un aumento de la temperatura y de los gases disueltos en condiciones de carga constante. Una investigación descubrió que una acumulación de minerales había bloqueado un ventilador de un intercambiador de calor, una situación que podría haber sido costosa a la larga.
En una aplicación de fundición, el cliente quería aumentar su capacidad de producción en un 15 %. Gracias a la capacidad digital, se pudo calcular el compromiso en términos de la vida útil restante del transformador y garantizar la integridad del activo mientras funcionaba en condiciones de sobrecarga.
En el futuro, con más datos disponibles gracias a una base ampliada de instalaciones y con el avance de las tecnologías analíticas, surgirán más casos de uso que saquen aún más partido de las capacidades digitales y del ecosistema que ABB puede ofrecer.
El futuro de los transformadores es digital
En el pasado, los transformadores eran un activo que trabajaba en condiciones estables en una red centralizada. No se conocían las condiciones exactas del transformador, especialmente su estado de aislamiento y envejecimiento, pero gracias a las condiciones de carga estables, muchos tenían una larga vida útil. Pero en la actualidad las condiciones de la red se han vuelto más exigentes debido a la integración de renovables volátiles y recursos distribuidos y, por ejemplo, al aumento del número de estaciones de carga de vehículos eléctricos.
Además, los propietarios de los activos se sienten presionados para garantizar su competitividad, así como la asignación efectiva de capital y gastos de explotación. Por lo tanto, se necesita más información para garantizar que se toman decisiones acertadas de mantenimiento, reparación o inversión en transformadores.
Además, una interpretación correcta de los datos ofrece la ventaja de la optimización dinámica de la carga del transformador y reduce la necesidad de visitas a la instalación. El cliente puede tomar decisiones informadas y determinar el coste de sobrecargar el transformador para obtener ganancias financieras inmediatas a costa su vida útil.
ABB permite a los propietarios de activos hacer frente a todos estos retos gracias a la digitalización como prestación estándar de los transformadores nuevos. ABB Ability PowerTransformer controla los datos de estado y proporciona información práctica para mejorar la fiabilidad de la red y la eficiencia de la distribuciónde la carga, y aumenta la productividad del servicioy del mantenimiento con un mantenimientobasado en el estado.
Durante la vida del transformador es fácil hacermejoras gracias a su arquitectura modular.
Por lo tanto, el transformador ABB Ability es una inversión con garantía de futuro diseñada para abrir un mundo de posibilidades digitales a los propietarios de activos y permitirles obtener una ventaja competitiva en un entorno cambiante →7.
El AAPT se presentó al público en la Feria deHannover de 2018 y obtuvo buena aceptación y comentarios positivos. La comercialización deeste nuevo producto pone de manifiesto cómo ABB ha sabido, a lo largo de su historia, resolver importantes problemas de los clientes, ofrecer ventajas reales y estar a la cabeza en innovación.
Referencias
[1] Foro EconómicoMundial, con el apoyo analítico de McKinsey& Company, «FosteringEffective Energy TransitionA Fact-Based Frameworkto Support DecisionMaking.» Disponible en: http://www3.weforum.org/docs/WEF_Fostering_Effective_Energy_Transition_report_2018.pdf
[2] ABB Data Manifesto. Disponible en: https://www.forbes.com/sites/abb/2017/04/13/a-call-toaction-for-the-internetof-things-industrylets-write-a-data-billof-rights-for-cloudcustomers/#7d4731829a21
[3] Comisión Electrotécnica Internacional, «IEC60076–7:2018: Powertransformers – Part 7:Loading guide for mineraloil-immersed powertransformers,” 2018.
