diagnÓstico a interruptores de potencia

INSTI TUTO TECNOLÓGICO DE OAXACADIVIS I ÓN DE ESTUDI OS PROFESIONALES

MEMORIA DE EXPERI ENCI A PROFESIONAL

QUE PARA OBTENER EL T Í TULO DE:INGENIERO ELÉCTRICO

PRESENTA:MARCO ANTONIO VICENTE J IMÉNEZ

OAXACA DE JUAREZ MARZO DE 2010

DIAGNÓSTICO A INTERRUPTORES DE POTENCIA

INTRODUCCIÓN

CAPITULO 1: Interruptor de potencia.

CAPITULO 2: Pruebas de diagnóstico a interruptores de potencia.

CAPITULO 3: Diagnóstico de un interruptor de potencia de 115 KV.

CAPITULO 4: Cambio de un interruptor de potencia de 115 KV.

JUSTIFICACIÓN

Debido al continuo crecimiento de la industria, en la actualidad es de vital importancia contar con sistemas eléctricos confiables para asegurar la calidad y productividad de las empresas, ya que un paro no programado debido a una falla en el sistema eléctrico afecta directamente su economía por su influencia en la calidad y el costo del producto final. Por lo que es importante contar con el diagnóstico oportuno del estado en que se encuentran los equipos eléctricos.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES:1) Diagnóstico de un interruptor de potencia.2) Interpretación de resultados de las pruebas

eléctricas.3) Detectar fallas incipientes.4) Asegurar el funcionamiento del interruptor.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:5) Diagnóstico de un interruptor de potencia de

115 KV.6) Garantizar la confiabilidad del sistema

eléctrico.7) Desarrollo del proceso de instalación de un

interruptor de potencia de 115 KV.

INTERRUPTOR DE POTENCIA

Equipo de protección e interconexión entre una planta industrial y CFE, su función es interrumpir y/o establecer la conducción de la corriente eléctrica.

a) Bajo cargab) Libranza programada

ESPECIFICACIONES

Los valores nominales de los interruptores de potencia son definidos por las normas IEC, ANSI y NMX.

Voltaje 34.5, 69, 115, 138, 161, 230, 400 KV

Frecuencia60 Hz

Corriente1250, 1600, 2000, 2500, 3150 A

Capacidad interruptiva20-31.5-40 kA

CONDICIONES DE SERVICIO

Puesta a tierraTemperatura (-25°C a +40°C)Altitud (1000 msnm)

COMPONENTES PRINCIPALES

a) Cámara de interrupciónb) Mecanismo de operaciónc) Control

CLASIFICACIÓN

Por el medio de extinción del arcoPor el tipo del mecanismo de operaciónPor la ubicación de las cámaras de

extinción del arco

POR EL MEDIO DE EXTINCIÓN DEL ARCO

En aceiteNeumáticosEn vacíoEn SF6

POR EL TIPO DEL MECANISMO DE OPERACIÓN

De resorte

Neumático

Hidráulico

POR LA UBICACIÓN DE LAS CÁMARAS DE EXTINCIÓN DEL ARCO

De tanque muerto

De tanque vivo

PRUEBAS ELÉCTRICAS A INTERRUPTORES DE POTENCIA

Pruebas de fábricaPruebas de puesta en

servicioPruebas de diagnóstico

PRUEBAS ELÉCTRICAS BÁSICAS

Prueba de factor de potencia del aislamiento

Prueba de resistencia de aislamientoPrueba de resistencia de contactosPrueba de tiempo de operación y

simultaneidad de cierre y apertura

VALORES DE ACEPTACIÓN (1/2)

Factor de potencia (corregido a 20°C)

Resistencia de aislamiento (corregido a 20°C)

EQUIPO UTILIZADO VALORES

MEU -10 mW a +7.5 mW

M2H -0.10 W a + 0.05 W

TIPO DE INTERRUPTOR VALOR MÍNIMO (MEGAOHMS)

Gran volumen de aceite 10,000

Bajo volumen de aceite, circuit switcher, en vacío y en SF6

100,000

VALORES DE ACEPTACIÓN (2/2)

Resistencia de contactos

Prueba de tiempo de operación y simultaneidad de cierre y apertura.

Fabricante o equipos similaresSimultaneidad: apertura (2 ms) cierre (3 ms)

TIPO DE INTERRUPTOR VALORES PERMITIDOS (MICRO-OHMS)

Gran volumen de aceite 100 - 300

Bajo volumen de aceite, circuit switcher, en vacío y en SF6

30 - 100

HERRAMIENTAS EN EL DIAGNÓSTICO A INTERRUPTORES DE POTENCIA

Termografía infrarrojaAnálisis del aceite (NMX-J-123-2001-ANCE)Pruebas al SF6

Análisis de vibración

TERMINAL DEALTO VOLTAJE

TERMINAL DE GUARDA

TERMINAL DE TIERRA

CELDA DE PRUEBAPARA ACEITE AISLANTE

LINEA

GUARDA

CELDAMEGGER

T G L

DIAGNÓSTICO DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIA

Datos del interruptor

Marca BBC, Brown Boveri

Tipo ELF 123 nc1ar

Año de fabricación

1982

Voltaje nominal

123 KV

Corriente nominal

2000 A

Capacidad interrupiva

25 KA

Frecuencia 60 Hz

FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO

PRUEBA CONEXIONES VOLTAJE APLICADO

MILIAMPERES(mA)

MILIWATTS(mW)

F.P. (%)No. MODO HV LV MEDIDO CORREGIDO

1 GROUND 1 2 10,000 211.5 22.1 1.04 0.722 GROUND 1 E 10,000 122 16.1 1.31 0.913 GROUND 2 E 10,000 117 16.9 1.44 1.04 GROUND 3 4 10,000 224 24.6 1.09 0.765 GROUND 3 E 10,000 122.5 16.9 1.37 0.956 GROUND 4 E 10,000 118.5 16.6 1.40 0.987 GROUND 5 6 10,000 210 22.3 1.06 0.748 GROUND 5 E 10,000 122.5 15.6 1.27 0.889 GROUND 6 E 10,000 117.5 15.8 1.34 0.93

NOTA: Todas las pruebas se realizaron con el interruptor en la posición ABIERTO. Se utilizó el equipo M2H.

28°C – F.C. 0.7

VALORES MÁXIMOS PERMITIDOS:

PÉRDIDAS= 50 mw MáximoFP= 1 %

RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

PRUEBA CONEXIONES VOLTAJE APLICADO

TIEMPO MEGAOHMSNo. L G T MEDIDO CORREGIDO

1 1 - 2 5,000 1 minuto 556,000 889,6002 1 - E 5,000 1 minuto 775,000 1,240,0003 2 - E 5,000 1 minuto 745,000 1,192,0004 3 - 4 5,000 1 minuto 626,000 1,001,6005 3 - E 5,000 1 minuto 840,000 1,344,0006 4 - E 5,000 1 minuto 835,000 1,336,0007 5 - 6 5,000 1 minuto 485,000 776,0008 5 - E 5,000 1 minuto 365,000 584,0009 6 - E 5,000 1 minuto 332,000 531,200

NOTA: Todas las pruebas se deben realizar con el interruptor en la posición ABIERTO.

28°C – F.C. 1.6VALOR MÍNIMO

PERMITIDO:100,000 MEGAOHMS

RESISTENCIA DE CONTACTOS

PRUEBA CONEXIONES MEDICIÓNNo. C1 P1 C2 P2 FASE MICRO OHMS1 1 1 2 2 A 2002 3 3 4 4 B 403 5 5 6 6 C 100

NOTA: Todas las pruebas se deben realizar con el interruptor en la posición CERRADO.

VALOR PERMITIDO:ENTRE 30 Y 100 MICRO-

OHMS

PRUEBA CONEXIONES MEDICIÓNNo. C1 P1 C2 P2 FASE MICRO OHMS1 1 1 2 2 A 2002 3 3 4 4 B 403 5 5 6 6 C 100

TIEMPO DE OPERACIÓN Y SIMULTANEIDAD DE CIERRE Y APERTURA (1/2)

FASE TIEMPO (ms)

Fase A 60.60Fase B 59.60Fase

C59.60

APERTURA

VALORES DE REFERENCIA

TIEMPO:50 ms

SINCRONISMO:máximo 2 ms

59.60 ms

59.60 ms

60.60 msFASE A

FASE B

FASE C

A

B

C

MARCA: BBC TIPO: ELF123NC1AR ORDEN: APERTURA

50 100 150 200 250 MILISEGUNDOS

TIEMPO DE OPERACIÓN Y SIMULTANEIDAD DE CIERRE Y APERTURA (2/2)

CIERRE

FASE TIEMPO (ms)

Fase A 125.30Fase B 124.30Fase

C124.30

VALORES DE REFERENCIA

TIEMPO:120 ms

SINCRONISMO:máximo 3 ms

124.30 ms

124.30 ms

125.30 msFASE A

FASE B

FASE C

A

B

C

MARCA: BBC TIPO: ELF123NC1AR ORDEN: CIERRE

50 100 150 200 250 300 350 MILISEGUNDOS

TIEMPO DE OPERACIÓN Y SIMULTANEIDAD DE CIERRE Y APERTURA (2/2)

CIERRE

FASE TIEMPO (ms)

Fase A 125.30Fase B 124.30Fase

C124.30

VALORES DE REFERENCIA

TIEMPO:120 ms

SINCRONISMO:máximo 3 ms

REBOTES

124.30 ms

124.30 ms

125.30 msFASE A

FASE B

FASE C

A

B

C

MARCA: BBC TIPO: ELF123NC1AR ORDEN: CIERRE

50 100 150 200 250 300 350 MILISEGUNDOS

DIAGNÓSTICO DEL INTERRUPTOR DE POTENCIA

PRUEBA RESULTADO

Factor de potencia Satisfactorio

Resistencia de aislamiento Satisfactorio

Resistencia de contactos Fase A no satisfactorio, Fase C en el límite

Tiempo de operación y simultaneidad de cierre y apertura

Rebotes en fases A y C

Se recomienda reemplazar el interruptor y el cableado de control.

INTERRUPTOR DE POTENCIA, SIEMENS 3AP1-FG

1) Unidad ruptora.2) Aislador de apoyo.3) Base del interruptor.4) Indicador de posición.5) Unidad motriz.

1

2

34

5

LIBERACIÓN DEL EQUIPO

RETIRO DEL INTERRUPTOR EXISTENTE

RETIRO DEL INTERRUPTOR EXISTENTE

RETIRO DEL INTERRUPTOR EXISTENTE

INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR NUEVO

INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR NUEVO

INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR NUEVO

INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR NUEVO

INSTALACIÓN DEL INTERRUPTOR NUEVO

PUESTA A TIERRA DEL INTERRUPTOR DE POTENCIA

CARGA DEL INTERRUPTOR CON GAS SF6

1) Botella de gas SF6.

2) Válvula reguladora del reductor de presión.

3) Manómetro.4) Válvula de

seguridad.

W423

PRESIÓN NOMINAL= 0.6 MPa

REEMPLAZO DEL CABLEADO DE CONTROL

PRUEBAS ELÉCTRICAS DE PUESTA EN SERVICIO

Datos del interruptor

Marca Siemens

Tipo 3AP1-FG

Año de fabricación

2009

Voltaje nominal

123 KV

Corriente nominal

2000 A

Capacidad interrupiva

40 KA

Frecuencia 60 Hz

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS

PRUEBA VALOR PERMITIDO VALORES OBTENIDOS

Factor de potencia

50 mW / 1 % 8.6 mW/0.84% máximos

Resistencia de aislamiento

100,000 Megaohms mínimo 5,050,000 Megaohms

Resistencia de contactos

30 – 100 micro-ohms 40, 43 y 45 micro-ohms

Tiempo de operación y simultaneidad

APERTURA24 ms ± 2 ms

Simultaneidad:2 ms máximo

CIERRE57 ms ± 6 ms

Simultaneidad:3 ms máximo

23.80 ms (Fases A y C) 23.90 ms (Fase B)

57.20 ms (Fases A y C)57.30 ms (Fase B)

DIAGNÓSTICO DEL INTERRUPTOR DE POTENCIA

INSTALADO

CONCLUSIONES

GRACIAS POR SU ATENCIÓN