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Nuestra sesión de hoy
Pruebas de interruptores en subestaciones aisladas por gas (GIS) – 17 de agosto
Monitoreo de Descargas Parciales en activos eléctricos de subestación - 31 de agosto
Método basado en modelos para pruebas de transformadores de instrumentos – 14 de septiembre
Instructor de la sesión
Yefersson Cañon De Antonio
Posición actual en OMICRON
CB Regional Application Specialist
Area Sales Manager
Experiencia
8 años de experiencia en pruebas de campo
Educación
Ingeniero Electricista de la Universidad Nacional de Colombia (2005-2010)
Maestría en Ingeniería Electrica de la Universidad Nacional de Colombia (2011-2014)
Información de contacto
LinkedIn (Scan QR code)
¿Qué es un interruptor de automático?
© OMICRON Página 6
Definición según IEC 62271-100
˃ Dispositivo de conmutación mecánica, capaz de conectar, conducir e
interrumpir corrientes en condiciones normales de operación, y
también conectar y conducir durante un tiempo limitado e interrumpir
corrientes bajo determinadas condiciones anormales, como las de
corto circuito.
˃ Función básica: interrumpir inmediatamente la corriente eléctrica.
Interruptor ideal
conectar conducir interrumpir
Normas
Normas IEC
IEC 62271-100, 2001 Pruebas tipo, rutina y campo
Definiciones de sincronismo
Guía para la selección y especificación
IEC 60694, 2001 Condiciones normales de servicio
Lista de valores nominales preferidos
Corrección de altitud
IEC 60427, IEC 60815, IEC 60529,
IEC 61166, IEC 61233
Página 7© OMICRON
Normas
Normas IEC
IEC 62271-203, 2011 High-voltage switchgear and controlgear – Part 203: Gas-
insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above
52kV
Página 8© OMICRON
Definiciones de sincronismo
Según IEC 62271-100
Página 9© OMICRON
[A] Tiempo de apertura Intervalo de tiempo entre el instante de inicio especificado de la
operación de apertura y el instante de energización del circuito de
apertura, estando el interruptor de potencia en posición cerrada, y
el instante en que los contactos de arco se han separado en todos
los polos.
[C] Tiempo de cierre Intervalo de tiempo entre la iniciación de la operación de cierre y el
instante en que los contactos se tocan en todos los polos.
[CA] Tiempo de cierre-apertura Intervalo de tiempo entre el instante en que los contactos se tocan
en el primer polo durante una operación de cierre y el instante en
que los contactos de arco se han separado en todos los polos
durante la subsiguiente operación de apertura.
[A-C] Tiempo de apertura-cierre Intervalo de tiempo entre el instante en que los contactos de arco
se han separado en todos los polos y el instante en que los
contactos se tocan en el primer polo durante un ciclo de recierre.
Tiempo de recierre Intervalo de tiempo entre el inicio del tiempo de apertura y el
instante en que los contactos se tocan en todos los polos durante
un ciclo de recierre.
Normas
Normas ANSI
C37.04-1999
Definición de valores nominales estándar
C37.09-1999Pruebas tipo y pruebas de rutina
C37.081, C37.082, IEEE 693
Página 10© OMICRON
Directrices y bibliografía
Referencias adicionales
Grupo de trabajo CIGRE A3.06
Informe final del Estudio Internacional 2004 –
2007 sobre confiabilidad de los equipos de alta
tensión; Parte 2
Grupo de trabajo CIGRE A3.32 Métodos no
intrusivos para la evaluación del estado de
subestaciones de distribución y transmisión
NETA: Circuit breaker Maintenance Handbook
(Manual de mantenimiento de interruptores de
potencia); Normas de mantenimiento;
Especificaciones para pruebas de equipos y
sistemas eléctricos
Página 11© OMICRON
Principales componentes involucrados en fallas en subestaciones GIS de 300-500 kV
© OMICRON Page 12
Source: IEEE Potentials · January 2011
Technology progress in high-voltage gas-insulated substations
Earthing Switch (0.6%)
Disconnector (20.50%)
Circuit breaker or switch (27.30%)
Other (0.6%)
Surge Arrester 81.9%)Transformer Interface (2.5%)
Cable box (0.6%)
SF6/Air Bushing (9.3%)
Busducts and interconnecting parts
(24.30)
Busbars (6.20%)
VT (4.3%) CT (1.9%)
Estadísticas de fallas en interruptores automáticos
© OMICRON Page 13
Interrupters20%
electrical control and auxiliary
circuit30%
operating mechanism
50%
281.090 HV CIRCUIT BREAKERS TESTED WORLDWIDE
Source: CIGRE brochure 510:
Final Report of the 2004 – 2007 International Enquiry on Reliability of High Voltage Equipment
Part 2 - Reliability of High Voltage SF6 Circuit Breakers
Seguridad durante las pruebas de Interruptores
... con barra doble
> 1,2: barra
> 3: barra de seccionador
> 4: Interruptor de
potencia
> 5: Transformador de
corriente
> 6: terminal de
seccionador
> 7: Filtro de RF
> 8: TT capacitivo
> T: división de campos
Página 20© OMICRON
Quelle: Bild 11-18 ABB Schaltanlagen Handbuch
Seguridad
Motivación de la puesta a tierra
> Mediante el acoplamiento capacitivo o
inductivo se transmiten tensiones a campos
vecinos.
> Acoplamiento capacitivo> Diferencia de potencial - campo eléctrico E
(capacitancia de acoplamiento)
> Las diferencias de potencial se transmiten en
proporción a la frecuencia y a la capacitancia de
acoplamiento.
> Acoplamiento inductivo> El campo magnético H induce tensión alterna en
línea paralela
> Puesta a tierra> Finalidad: No hay diferencia de potencial entre el
equipo en prueba y el examinador
> Evita que se sobrepasen los valores límite de la
tensión de contacto.
Página 21© OMICRON
Seguridad
Prueba de un solo lado conectado a tierra frente a ambos lados conectado a tierra
Page 22© OMICRON
Test device
iC
iC
Test device
iC
iC
Seguridad
Seguridad
Page 23© OMICRON
1. Desconectar completamente
2. Seguridad contra la reconexión
3. Verifique que la instación esté
desenergizada
4. Puesta a tierra
5. Señalización de zonas energizadas
1
2
345
Siga las siguientes recomendaciones!Seguridad
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Page 32
Q52
Q51
Q0
B2
B1
CQ1 Q2C
Seguridad
Page 33
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 35
Test
device
iC
SeguridadPruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Page 36
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 37
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 38
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 39
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 40
V
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Page 41
Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra
Seguridad
Página 42© OMICRON
Desempeño de los componentes de disparo y cierre
Motivación
Comprobar el sincronismo para garantizar un funcionamiento seguro y fiable del interruptor de potencia
Comprobación del desgaste de los contactos de arco
A menudo, junto con el recorrido de contacto
Compruebe la desalineación y/o el montaje incorrecto en la cámara de corte
Medición realizada
Uso de la medición del sensor de
corriente (CSM)
Diferentes secuencias posibles A
C
AC (recierre)
CA (sin disparo)
A-CA (recierre automático)
Análisis
Tiempos de operación y sincronismo por fase y entre fases
Penetración
Longitud del contacto de arco Comparar con resultados anteriores
Prueba de tiempos (CSM)
Seguridad
Desempeño de los componentes de disparo y cierre
Página 43© OMICRON
Prueba de sincronismo con CSM en GIS
Medición de sensor de corriente (CSM) – la solución innovadora para situaciones “difíciles” por ejemplo, interruptor de GIS con puesta a
tierra en ambos lados
Método de medición altamente flexible El sensor se ajusta con facilidad Fácil de instalar en diferentes conectores de tierra Realiza mediciones precisas del sincronismo
Seguridad
> Interruptor abierto
Page 44
breaker path
Rmc< 0,1 mΩ
Ground path
Rground> 50 mΩ
Rmc RgndMC2
CB
Itest Ignd
Cuando CB esta en la posición abierto:
𝑅𝐶𝐵_𝑜𝑝𝑒𝑛 = 𝑅𝑔𝑛𝑑
AIS con ambos lados puestos a tierra
> CB cerrado
Page 45
breaker path
Rmc< 0,1 mΩ
Ground path
Rground> 50 mΩ
Cuando el CB esta en posición cerrado:
𝑅𝐶𝐵_𝑐𝑙𝑜𝑠𝑒𝑑 =1
1𝑅𝑚𝑐
+1
𝑅𝑔𝑛𝑑
if 𝑅𝑚𝑐 ≪ 𝑅𝑔𝑛𝑑 → 𝑅𝐶𝐵_𝑐𝑙𝑜𝑠𝑒𝑑 ≅ 𝑅𝑚𝑐
Rmc RgndMC2
CB
Itest Ignd
Imc
AIS con ambos lados puestos a tierra
GIS con ambos lados puestos a tierra
Página 46© OMICRON
Debido a una buena conexión a
tierra de la GIS
𝑹𝑪𝑩 ≈ 𝑹𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅
> Interruptor cerrado, resistencia
medida
𝑹𝒄𝒍𝒐𝒔𝒆 = 𝑹𝑪𝑩 // 𝑹𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅
> Interruptor abierto, resistencia
medida
𝑹𝒐𝒑𝒆𝒏 = 𝑹𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅
Seccionador
abierto
Interruptor de tierra
Interruptor
de tierra
Interruptor
de tierra
Aplicación con un lado puesto a tierra
Condición / Requisitos
> Aislamiento de los
interruptores de puesta a
tierra
> La conexión a tierra se puede
abrir sin que aparezcan
tensiones altas peligrosas
> Debe haber suficientes
interruptores de tierra
Página 47© OMICRON
El interruptor de
tierra puede
utilizarse para
la medición
Seccionador
abierto
Seccionador
abierto
Barra 1
Barra 2
Puntos de conexión en una GIS
Página 48© OMICRON
Principio
> El interruptor de tierra conecta el conductor de línea a la conexión a tierra
> Normalmente se puede acceder al
conductor de línea desde fuera de
la GIS
Conexión a una GIS con ambos lados puestos a tierra
> Medición a través de sensores de corriente (CSM) con CIBANO 500 & CB MC2
Page 49© OMICRON
GIS con ambos lados puestos a tierra
> Debido a la buena conexión a tierra de la GIS> 𝑹𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅 ≈ 𝑹𝑪𝑩
Página 50© OMICRON
Interruptor de potencia abierto
Interruptor de potencia cerrado
Normalmente se utiliza un umbral para
diferenciar entre apertura y cierre.
Como Rtierra es casi igual a RIP
el umbral ya no se puede utilizar.
GIS con ambos lados puestos a tierra
> Nueva e innovadora solución de OMICRON
> La GIS sigue estando puesta a tierra en ambos lados
> Método de medición llamado Current Sensor Measurement (CSM), medición de sensor de corriente
Página 51© OMICRON
Sensor de corriente
Conexión a la GIS con ambos lados puestos a tierra
Página 52© OMICRON
Principio
> El interruptor de tierra conecta el conductor de línea a la conexión a tierra
> Normalmente se puede acceder al conductor de línea desde
fuera de la GIS
Sensor de corriente (bobina Rogowski)
> Se utiliza para medir el tiempo de operación de la GIS puesta a tierra por ambos lados (con
interruptores de tierra)
> Detecta el cambio de flujo de corriente a través de la conexión a tierra medida del interruptor de tierra
Página 53© OMICRON
Bobina Rogowski
Principio y antecedentes
> Bobina Rogowski colocada alrededor de un conductor portador de corriente
> La señal de tensión, uind, es proporcional a la variación de corriente
Página 54© OMICRON
𝑢𝑖𝑛𝑑 =𝑑Φ𝐿𝑆
𝑑𝑡
Conductor
Bild-Quelle: Boeck, E: Lehrgang Elektrotechnik und Elektronik 2017,
Wiesbaden: Springer Vieweg
Principio del sensor de corriente
Página 55© OMICRON
> Corriente de CA > Corriente de CC
t
i
t
u
tensión
inducida
tcorriente
u
ttensión
inducida
i
Principio del sensor de corriente
> 1a condición: contactos de interruptor cerrados> Corriente por la trayectoria a tierra y los contactos principales de la
cámara de corte
> 2a condición: contactos del interruptor abiertos> Corriente por la trayectoria a tierra,
> inducción de tensión por el cambio de corriente en la trayectoria
Página 56© OMICRON
1ª condición: corriente por contacto y tierra
2ª condición: corriente sólo por la trayectoria a tierra
t
cerrado
ig
t
urog
cerrado
abierto
tensión
inducida
abierto
ig
ig
urog
urog
Desempeño de los componentes de disparo y cierre
Página 57© OMICRON
Prueba de sincronismo con CSM en AIS
> Medición de sensor de corriente (CSM) – la solución innovadora para
situaciones “difíciles”> por ejemplo interruptor de AIS con puesta a tierra en ambos lados
> Método de medición altamente flexible> El sensor se ajusta con facilidad
> Fácil de instalar en diferentes conectores de tierra
> Realiza mediciones precisas del sincronismo
Realización de pruebas
Ejemplo de secuencia para las pruebas de un interruptor de potencia de GIS
> Corriente del motor
> Tiempo de [C] Cierre (GIS)
> Resistencia estática o resistencia de contacto (µΩ)
> Tiempo de [A] Apertura (GIS)
> [A- CA] Tiempo de apertura-cierre-apertura (GIS)
> Mínima tensión de arranque
> Desmagnetización de los TC
Página 58© OMICRON
Desmagnetización de los TC
Página 59© OMICRON
Diagrama de cableado por defecto de la desmagnetización
> Conexión y configuración
Ejemplo práctico 1
AREVA F35 72.5kV
Página 63© OMICRON
Bobina
Rogowski
Fase A / H1
Bobina
Rogowski
Fase B / H2
Bobina
Rogowski
Fase C / H3
Principio del método CSM (ejemplo)
Nivel de umbral para la detección
> Apertura [A]: Umbral de C-A establecido en la señal (tensión
inducida) cuando aparece el último pico
> Cierre [C] Umbral de A-C establecido en la señal (tensión
inducida) cuando aparece el último pico
Página 64© OMICRON
Apertura [A]: umbral con el último pico de tensión Cierre [C]: umbral con el primer pico de tensión
Conclusiones de la medición
> 1er pico: transición del contacto principal al contacto de arco
> último pico: el último dedo del contacto de arco se separa
Principio del método CSM (ejemplo)
Página 65© OMICRON
último1o
Ejemplo práctico 2
ALSTOM F35-EF254M; 110kV
> 1a medición con conexión a tierra cerrada para el método CSM
Página 66© OMICRON
Ejemplo práctico 2
ALSTOM F35-EF254M; 110kV
> 1a medición con conexión a tierra cerrada para el método CSM
Página 67© OMICRON
Ejemplo práctico 2
ALSTOM F35-EF254M; 110kV, secuencia de cierre [C]
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
> 2a medición con conexiones a tierra abiertas para DRM (para comparar)
Página 68© OMICRON
Sincronismo [C] (DRM)Sincronismo [C] (CSM) frente a
Ejemplo práctico 2
ALSTOM F35-EF254M; 110kV, secuencia de Apertura [A]
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
> 2a medición con conexiones a tierra abiertas para DRM (para comparar)
Página 69© OMICRON
frente a Sincronismo [A] (DRM)Sincronismo [A] (CSM)
Ejemplo práctico 3
SIEMENS 8DN9, 245kV
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
Página 70© OMICRON
Ejemplo práctico 3
SIEMENS 8DN9, 245kV
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
> 2a medición con conexiones a tierra abiertas para el método DRM (para comparar)
Página 71© OMICRON
Ejemplo práctico 5 – GIS 2SG
SIEMENS 8DN8 enhanced 145 kV
Page 76© OMICRON
Punto de inyección
de corriente
Punto de inyección
de corriente
Conexión a la GIS con ambos lados puestos a tierra
Page 79
Cada interruptor lo componen los siguientes
elementos:
A. Un envolvente
B. Un mando mecánico
C. Una entrada de movimiento
D. Una parte activa del lado móvil
E. Una parte activa del lado fijo
F. Accesorios de vigilancia
Resultados
Página 82© OMICRON
GE B105-CB; 245, secuencia de cierre [C]
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
> 2a medición con conexión a tierra abierta –método DRM (para comparar)
Página 82
Sincronismo [C] (DRM)Sincronismo [C] (CSM) frente a
Resultados
Página 83© OMICRON
GE B105-CB; 245, secuencia de apertura [O]
> 1a medición con conexiones a tierra cerradas para el método CSM
> 2a medición con conexión a tierra abierta –método DRM (para comparar)
Página 83
Sincronismo [C] (DRM)Sincronismo [C] (CSM) frente a
Resultados GE B105-CB; 245, Corriente de motor
> Procedimiento
> Conectar la fuente al motor de
carga (Fuente Interna en el
CIBANO)
> Comprobar los tiempos de carga
y las corrientes de carga
> Comparar con mediciones
anteriores / otras fases
> Analizar las condiciones de
subtensión
Fase A Fase B
Fase C
Page 85© OMICRON
¿PREGUNTAS?
Soporte técnico en Español: [email protected]
Yefersson Cañon: [email protected]