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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

[email protected]

LinkedIn (Scan QR code)

mailto:[email protected]

Pruebas de interruptores en subestaciones aisladas por gas (GIS)

¿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


Principales componentes involucrados en fallas en subestaciones GIS de 300-500 kV

© OMICRON

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

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

Protocolos de Comisionamiento

> Prueba de tiempos


> Prueba de tiempos (Unom, Umin)


> Prueba de resistencia estática


> Pruebas mecánicas


> Pruebas de descargas parciales

Optimización del tiempo en la ejecución y diagnostico de pruebas en interruptores

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


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.


Seguridad

Prueba de un solo lado conectado a tierra frente a ambos lados conectado a tierra

© OMICRON

Test device

iC

iC

Test device

iC

iC

Seguridad

Seguridad

© 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

¿Cómo se prueba un interruptor de potencia?


Seguridad

© OMICRON

¿Cómo se prueba un interruptor de potencia? Seguridad

AIS prueba de tiempos – Peligros de una conexióna tierra

Seguridad

SeguridadAIS prueba de tiempos – Peligros de una conexióna tierra

Pruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra

Q52

Q51

Q0

B2

B1

CQ1 Q2C

Seguridad


Seguridad

SeguridadPruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra

Test

device

iC

SeguridadPruebas de sincronización en GIS: riesgos debido a un solo lado conectado a tierra


Seguridad

V


Seguridad


Seguridad

© 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



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

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

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


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


El interruptor de

tierra puede

utilizarse para

la medición

Seccionador

abierto

Seccionador

abierto

Barra 1

Barra 2

Puntos de conexión en una GIS


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

© OMICRON


> Debido a la buena conexión a tierra de la GIS> 𝑹𝒈𝒓𝒐𝒖𝒏𝒅 ≈ 𝑹𝑪𝑩


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.


> 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


Sensor de corriente

Conexión a la GIS con ambos lados puestos a tierra


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


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


𝑢𝑖𝑛𝑑 =𝑑Φ𝐿𝑆

𝑑𝑡

Conductor

Bild-Quelle: Boeck, E: Lehrgang Elektrotechnik und Elektronik 2017,

Wiesbaden: Springer Vieweg

Principio del sensor de corriente


> 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


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



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


Desmagnetización de los TC


Diagrama de cableado por defecto de la desmagnetización

> Conexión y configuración

Desmagnetización de los TC

> Conexión y configuración


Ejemplo práctico 1

AREVA F35 72.5kV


Ejemplo práctico 1


AREVA F35 72.5kV

Ejemplo práctico 1

AREVA F35 72.5kV


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


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)


último1o

Ejemplo práctico 2

ALSTOM F35-EF254M; 110kV

> 1a medición con conexión a tierra cerrada para el método CSM


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)


Sincronismo [C] (DRM)Sincronismo [C] (CSM) frente a

Ejemplo práctico 2

ALSTOM F35-EF254M; 110kV, secuencia de Apertura [A]


> 2a medición con conexiones a tierra abiertas para DRM (para comparar)


frente a Sincronismo [A] (DRM)Sincronismo [A] (CSM)

Ejemplo práctico 3

SIEMENS 8DN9, 245kV



Ejemplo práctico 3

SIEMENS 8DN9, 245kV


> 2a medición con conexiones a tierra abiertas para el método DRM (para comparar)


Ejemplo práctico 4

> ABB ELK-04, 170kV


Ejemplo práctico 5 – GIS 2SG

SIEMENS 8DN8 enhanced 145 kV

Page 76© OMICRON

Punto de inyección

de corriente

Punto de inyección

de corriente

Prueba de tiempos en GIS con un solo lado aterrizado

Page 78

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

Prueba de tiempos en GIS

Page 80

CB

TN

3

Prueba de tiempos en GIS con solo lado aterrizado

Page 81

Resultados


GE B105-CB; 245, secuencia de cierre [C]


> 2a medición con conexión a tierra abierta –método DRM (para comparar)

Página 82


Resultados


GE B105-CB; 245, secuencia de apertura [O]


> 2a medición con conexión a tierra abierta –método DRM (para comparar)

Página 83


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

Sesión de Networking

Acceso disponible en los correos de recordatorio enviados al e-mail registrado en esta sesión actual ( )

En esta sesión podrá hacer sus contribuciones:

Encendiendo cámara y micrófono A través del chat

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