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Mantenimiento II Campus Kennedy

Área de Especialización

SUBESTACIÓN EL INGA (26 Octubre 2014)

Jorge Ojeda, Est. Ingeniería Eléctrica, [email protected]

Resumen: Las subestaciones eléctricas son uno de los componentes más importantes de los sistemas de potencia, siendo las que permitan mantener el correcto nivel de voltaje, corriente, frecuencia y potencia mediante las líneas de transmisión, los transformadores, reactores y demás elementos a través de la red nacional eléctrica, sirven además de punto de interconexión para facilitar la transmisión y distribución de la energía eléctrica, desde allí las empresas de distribución pueden conectarse al Sistema Nacional de Interconexión y en el caso de esta subestación en específico es la de permitir evacuar la energía que proviene de uno de los proyectos emblemáticos como lo es Coca Codo Sinclair, es una de las subestaciones que contendrá un su interior un voltaje de 500kV, 230kV, y para el sistema de la distribución de Quito en 138kV, con conexión a Santa rosa, su infraestructura, instalaciones son de mayores medidas que las de un menor voltaje, es una de las primeras subestaciones que se realiza con este nivel de voltaje.

El mantenimiento para este tipo de subestaciones se lo debe realizar aplicando las nuevas técnicas que optimicen el rendimiento y funcionamiento de cada elemento que compone esta subestación.

Palabras clave: CELEC, Equipo primario (Primary Equipment), Fibra óptica (optical fiber), Interruptor Electrico, Semiconductor (electric semiconductor), TRANSELECTRIC, Transformador de potencia (Power transformer), Reactor, Secciionadores.

I. NOMENCLATURA

ACAR: C.A.: Corriente Alterna. BP: Barra Principal. BT: Barra de Transferencia. CB: Cargador de Baterías CELEC: Corporación eléctrica del Ecuador MW: Mega Watts SF6: Hexafloruro de azufre TC: Transformador de Corriente. TP: Transformador de Potencial TSP: Transformador de servicios propios. UTR: Unidad terminal remota

II. INTRODUCCIÓN

La Subestación Inga se encuentra localizada al Sur Oriente de Quito, a esta subestación para efectos de codificación, y ubicación se la ubica en una zona

rural de fácil acceso para que su alimentación desde Coca Codo Sinclair sea más sencillo y alimente los nuevas líneas en la Sierra Central hasta llegar al perfil costanero del País. Figura 1.

Figura.1: Ubicación Subestación el Inca

Actualmente, la Subestación El Inga se encuentra en proceso de construcción, de los tres patios de Transformación, esta subestación será alimenta en su proceso de operación fija con dos lineas, es decir con dos circuitos provenientes de la subestación San Rafael, el primer circuito será: L/T El Inga – San Rafael 500 kV, 119 km, 4x1100 ACAR, con Reactores 30 MVAR c/extremo, el segundo circuito será de similares características, esto nos permitirá operar con estándares adecuados y poder satisfacer de mejor manera las necesidades del sistema Nacional Interconectado.

En la vista pudimos preguntar varios aspectos sobre el mantenimiento y etas son algunas de las criterios que puedo emitir en este documento; con el fin de conservar en buen estado funcional los elementos que integran una subestación eléctrica, se realiza el servicio de mantenimiento preventivo; el cual consiste en la revisión física, limpieza, lubricación, apriete de conexiones, así como pruebas mecánicas, eléctricas y dieléctricas especificas dependiendo el nivel de Voltaje en el caso particular de esta subestación será de500kV,(figura2), en el patio de maniobra 1, en los

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patios 2 sistema de trasformación de 230kV y patio 3 con niveles de voltaje menores de 138kV, se realiza un procedimiento parecido pero basado en los niveles de voltaje adecuados para cada elemento figura 3 y figura4 .

Figura.2: Patio de 500kV



III. FUNCIONAMIENTO DE LA SUBESTACIÓN

EL INGA

En este tipo de Subestaciones se modifican los parámetros de la transmisión de la energía eléctrica por medio de transformadores de potencia, reduciendo el voltaje y aumentando la corriente para que la potencia pueda ser distribuida a distancias largas y medias a través de líneas de transmisión a la carga del País por medio del Sistema Nacional Interconectado, además es una subestación de maniobra porque está conectada al anillo del sector eléctrico, son nodos de entrada y salida sin elementos de transformación y son utilizadas como interconexión de líneas, derivaciones, conexión y desconexión de compensación reactiva y capacitiva, entre otras.

Se suscribió el contrato entre la Empresa Pública Estratégica Corporación Eléctrica del Ecuador (CELEC EP) y la Empresa Pública China Harbin Electric International Company Limited para la construcción y operación del Sistema de Transmisión de Extra Alta Tensión a 500 kV, que permitirá evacuar la producción energética de Coca Codo Sinclair, para esto se construirá un tramo hacia la ciudad de Quito (Subestación El Inga), y desde allí hasta la ciudad de Guayaquil (Subestación Chorrillo), pasando por el centro del país (Subestación Tisaleo). Figura 5.

Figura.5: Sistema Nacional de Transmisión Mediano Plazo 500kV.

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Se complementa con un sistema a nivel del 230KV que conectará a la central Sopladora, esta obra forma parte del proyecto Sistema de Transmisión de500 kV, con una capacidad instalada de 4067 MVA ylíneas de transmisión de 230kV y 500kV, con una extensión de 898 km que actualmente se están ejecutando y tienen como objetivo evacuar la energía que producirán las grandes centrales de generación construidas por Gobierno Nacional.

A. PREFERENCIASConsiderando que la Empresa Eléctrica Quito

(EEQ) ha previsto la construcción de un nuevo sistema de sub transmisión a nivel de 138 kV, se requiere crear un nuevo punto de entrega desde el SNT, en el sector de El Inga, con la puesta en operación de una subestación 230/138 kV y 300 MVA de capacidad a través del seccionamiento de la línea Santa Rosa - Pomasqui II, lo que permitirá cubrir la demanda de energía eléctrica del nuevo aeropuerto de la ciudad de Quito ubicado en el Nororiente, a pocos kilometros de esta subestación El Inga y de las subestaciones Tababela, El Quinche, Baeza y Alangasí, ubicadas en el nororiente de la ciudad. Adicionalmente, ésta subestación podrá ser el punto de conexión del proyecto de generación Quijos Baeza de 100 MW de capacidad, por lo cual está participando en la construcción del patio 3 de esta subestación. Que se encuentra con niveles avanzados de construcción.

B. PRINCIPALES DATOS DEL PATIO 500 KV

El esquema de barras que utilizar esta subestación en el patio de 500kV es de doble barra con seccionador By-pass, tres bancos de autotransformadores 500/230/34.5 kV, cada banco tiene una capacidad de 600 MVA, que serán separados por paredes revestidas de hormigón.

Cuneta con dos líneas de transmisión con compensación reactiva de 30 MVAR cada una (L/T San Rafael 1 y 2) y una línea de transmisión con compensación reactiva de 90 MVAR (L/T Tisaleo), adicionalmente cuenta con un banco de reactores conectados a la barra. (30 MVAR).

C. ELEMENTOS DE LA SUBESTACIÓN1) TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Este proyecto contara con Tres bancos de autotransformadores 500/230/34.5 kV, cada banco tiene una capacidad de 600 MVA., figura 6. Se necesita de una construcción de unas pares de hormigón y serán extinguidores de arcos que evitaran los disrupciones eléctricas, figura 7.

Figura.6: Autotransformador

Figura.7: Paredes de hormigón

Por el momento se tiene ensamblado las bases donde se empotraran los transformadores, estas estructuras cuentan con una estructura central de hierro y fundida con hormigón, para que el transformador sea posicionado se cuenta con una rieles que les permitirá el montaje de los bancos, además de pernos que le sujetaran en su puesto.

Para realizar el mantenimiento y en caso de emergencia se ha realizado un conjunto de ductos que llevaran el aceite que pueda ser extraído para mantener normas de seguridad ambiental, permitiendo que su manipulación sea de lo más segura posible.

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Figura.8: Base para banco del auto transformador

2) TC´sSon aparatos en que la corriente secundaria,

dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de función; transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

3) TP´s

Son aparatos en que la tensión secundaria, dentro de las condiciones normales de operación, es activamente proporcional a la tensión primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

Figura.9: Transformador de potencial

4) INTERRUPTORES DE POTENCIAEl interruptor es un dispositivo destinado al

cierre y apertura de la continuidad del circuito eléctrico bajo carga, en condiciones normales , y esta es su funciones principal, bajo condiciones de corto circuito.

Sirve para insertar o retirar de cualquier circuito energizado, máquinas, aparatos, líneas aéreas o cables.

5) SECCIONADORES

Estos dispositivos son los encargados de conectar y desconectar la corriente eléctrica de un lugar a otro en el caso de esta subestación de una bahía a otra bahía, permitiéndonos realizar el mantenimiento preventivo y correctivo de los elementos de nuestra subestación, como los de paso o adyacentes y los de puesta a tierra.

Utilizará Semipantografo apertura horizontal con cuchilla de puesta a tierra y otros que serán Semipantografo apertura vertical, el uso de semipantografos ayuda a reducir el área de la subestación, su operación será manual y motorizada.

Figura.10: Seccionador

6) REACTORLos reactores serán Monofásicos inductivos, su

funcionamiento será en base a los Inmersos en aceite, por estar ubicados en el patio de 500kV serán de Voltaje nominal 500/√3 con sistema de Refrigeración ONAN, cada grupo trifásico se conectará a tierra a través de reactor de neutro.

D. SALA DE GABINETESLos gabinetes representan cada bahía que se

presenta en la subestación, teniendo el diagrama unifilar y los módulos de bahía que son los que tienen la información y datos de estado de todos los equipos de la bahía, la comunicación sera por medio de la fibra óptica y por este medio se va hasta la sala de control.

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1) Relé de protecciónEstos relés son relés de distancia, necesita

valores de voltaje y corriente, porque funciona con impedancias, ya que este relé reconoce la impedancia de la línea que se encuentra establecida por los cálculos de la línea, registra a falla y la distancia a la que se encuentra.

El control de elementos de corte que se realizan de forma manual y solo se puede realizar si se cumple las condiciones para poder manejarlas después del empleo de forma manual, automático de los seccionadores.

Figura. 11: Control de manual

IV. MANTENIMIENTO EN SUBESTACIONES

Del correcto mantenimiento de una subestación y de su consiguiente reducción de fallas, depende la continuidad del servicio eléctrico, indispensable para la industria y los clientes domiciliarios, en el caso específico de la subestación el Inga el buen sistema nacional, ya que el momento que entre en operación será la que abastezca al sistema conectando costa, sierra y oriente. De ahí la importancia de que tengan un adecuado mantenimiento que minimice sus costos y maximice su eficiencia.

A continuación se describe un grupo de actividades que se pueden realizar para realizar el mantenimiento de la subestación el Inga:

• Maniobras de des-energización y puesta a tierra.

• Revisión y limpieza del local, así como delequipo de seguridad.

• Revisión general y limpieza de todos loscomponentes de la subestación eléctrica.

• Revisión, limpieza, lubricación y ajuste de mecanismos de apertura, cierre y disparo.

• Revisión y apriete de conexiones en general.

• Pruebas de operación mecánica de cuchillasde paso, seccionador(es) e interruptor(es).

• Medición de resistencia de aislamiento a cables de la acometida, apartarrayos, bus, cuchillas, seccionador(es) e interruptor(es).

• Revisión final, retiro de puesta a tierra yenergización.

• Entrega de constancia del servicio realizado.

A. MANTENIMIENTO PREVENTIVO A TABLEROS ELÉCTRICOS

Con el fin de conservar en buen estado funcional los interruptores principales y derivados, contactores, botoneras, y en general todos los elementos que integran un tablero, se realiza el servicio de mantenimiento preventivo, el cual consiste en la revisión física, limpieza general, apriete de conexiones, así como pruebas mecánicas y eléctricas.

Cabe mencionar que durante la ejecución del servicio de mantenimiento se cumplen las condiciones de seguridad establecidas en la norma de Mantenimiento de Instalaciones Eléctricas, en toda subestación se debe realizar el mantenimiento a gabinetes, de control de transformadores y tableros de distribución:

1) MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORESMedición de resistencia de aislamiento Megger,

relación de transformación, factor de potencia, limpieza, reapriete de conexiones, inspección de boquillas, análisis fisicoquímicos y cromatográficos del aceite, análisis de PCB`s, secado, filtrado y desgasificado del aceite.

Red de tierras: inspección de la red, medición de la resistencia óhmica.

Pruebas a interruptores de potencia y cuchillas de desconeción, limpieza de fusibles y mantenimiento a bancos de capacitores.

Antes de comenzar a diseñar un programa de Mantenimiento, es importante tener claro que cada cliente y cada subestación tiene una necesidad particular, que depende de su proceso, activos y producción involucrada. Por esto, es importante definir la criticidad de los equipos que forman parte de la subestación, de los procesos y de los modos de falla; esto último de acuerdo a ciertas metodologías de confiabilidad.

Una vez detectados los modos de falla se hace una tabulación de acuerdo al estándar con el que es posible analizar en detalle qué tan críticos son los equipos que componen la subestación y cómo pueden

Una vez definidos los modos de falla y hecho el análisis de indisponibilidad, debe establecerse cada cuánto tiempo es necesario efectuar el mantenimiento. Antiguamente se decía que era conveniente hacerlo

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cada seis meses o una vez al año, ahora depende de distribuciones estadísticas que, al evaluar el comportamiento de los equipos, pueden decir con certeza qué acciones se deben tomar y cada cuánto tiempo.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar el plan de mantenimiento preventivo anualmente, incluyendo las pruebas de resistencia de aislamiento y demás para tener un servicio de energía eléctrica óptimo.

Esta subestación cuneta con una infraestructura que es nueva e impresionante por lo cual se debe tener una buena asesoría para realizar un correcto mantenimiento, además será una de las subestaciones más importantes del SIN, ya que conectara desde la generadora más grande del país hasta las cargas más significativas.

VI. REFERENCIAS

[1] J. Navarro and A. Montañes, Instalaciones Eléctricas de alta tension, 3° ed., 2010.

[2] [2] F. de ciencias físicas y matemáticas Universidad de C. chile, “Especificaciones Técnicas: Transformador De Potencia”, 2008.

[3] CELEC, FOLLETOS, UNIDAD DE NEGOCIOS TRANSELECTRIC

A. Autor

Jorge Ojeda nací en Quito, Ecuador, el 17 de Noviembre de 1989, vive actualmente en esta misma ciudad, realizó sus estudios de primaria en la Escuela Luis A. Martínez. Se graduó en el Instituto Tecnológico Superior “Sucre”, del cual obtuvo dos reconocimientos internos, además a su haber tiene un título de operador de

computadoras, refrendado por el ministerio de educación.

Actualmente se encuentra realizando sus estudios superiores en la Universidad Politécnica Salesiana en el campus Kennedy, para obtener el título de ingeniero eléctrico.

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