curso sistemas electricos de potenciaversion1parteii-2010

7/13/2019 CURSO Sistemas Electricos de Potenciaversion1parteII-2010

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6.-TRANSFORMADORES DE POTENCIA

En las centrales generadoras los voltajes son relativamente bajos por razones tcnicas(enfriamiento, aislamiento, tamao, etc..). Resulta antieconmico transportar grandesbloques de energa a enormes distancias a las tensiones de generacin, ya que las cadas devoltaje y las prdidas por efecto Joules(I2R) seran excesivas, la forma ms econmica paratransportar estos bloques de energa a grandes distancias es empleando altos voltajes.

Por lo que en las centrales generadoras deber elevarse el voltaje a un nivel convencionalpara la transmisin de la Energa, as como tambin en los centros de consumo deberreducirse a un valor conveniente, esta importante misin es realizada dentro de lassubestaciones elctricas por el transformador.

Podemos definir el transformador como un dispositivo o mquina elctrica que funcionabajo el principio de induccin electromagntica. Con sus circuitos magnticamenteeslabonados pero elctricamente aislados, capaz de transferir la potencia elctrica de uncircuito a otro, sufriendo si as se requiere la modificacin en dos de sus parmetros queson: voltaje y corriente pero sin sufrir variacin alguna en la frecuencia.

PRUEBAS DE CAMPO

Las pruebas de campo que se realizan a los equipos antes de su entrada en operacin son

una funcin tcnica evaluativa que nos permite conocer la confiabilidad del equipo bajoprueba.a).- Factor de potencia a devanados y boquillas.b).- Resistencias de aislamiento a devanados y boquillas.c).- Relacin de Transformacin y Polaridad.d).- Corriente de excitacin.

Factor de Potencia.

Su objetivo es detectar ciertas modificaciones en las caractersticas de un aislamiento, lascuales pueden ser ocasionadas por factores sumamente destructivos como son: efecto

corona, humedad, contaminacin, etc.El Factor de Potencia de un aislamiento es una cantidad adimensional expresado en porciento, que resulta del coseno del ngulo de defasamiento entre la corriente de carga quetoma el dielctrico y el voltaje aplicado.Va= Voltaje aplicado

Ip= Corriente por prdidas dielctricas en fase con el voltaje

Ir= Corriente capacitiva provocada por cualquier aislante

Ic= Corriente de carga


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F.P.= COS=Ip

Ic

Pruebas de Resistencia de Aislamiento.

Su objetivo es determinar las condiciones de los materiales que forman parte de losaislamientos en los equipos elctricos. La resistencia de aislamiento es la oposicin quepresenta un aislamiento al paso de la corriente directa durante un tiempo establecido,medida a partir de la aplicacin del potencial (megaohms).

La corriente consiste en dos componentes principales. La corriente que se establece dentrodel volumen del aislamiento y la que fluye en la superficie del mismo.

Prueba de Relacin de Transformacin y Polaridad a Devanados (TTR).

Su objetivo es detectar devanados abiertos, espiras en cortocircuito indicativo de que elaislamiento entre espiras sea el adecuado. La polaridad en el indicativo de ladireccionalidad de la corriente secundaria con relacin a la primaria (sustractiva) esto es,deben de ser de direccin opuesta con respecto a la otra.

RT = N1 = V1 = I2N2 V2 I2

Pruebas de Corriente de Excitacin.

Su objetivo es determinar los cortocircuitos entre espiras, falsos contactos en lasconexiones, daos en cambiadores de taps, etc., causados por los esfuerzos mecnicossufridos por el transformador durante cortocircuitos o golpes en su transportacin.

La corriente de excitacin en un transformador es la que presenta el devanado primario alsometerlo a un voltaje de corriente alterna, con el circuito secundario abierto, actuandodicho voltaje sobre el circuito formado por la impedancia de dispersin del primarioZ1=R1+X1 mas la impedancia de excitacin Z0=R0+X0. Las perdidas por histresis y

corrientes parsitas en el ncleo son prcticamente la cada evaluada.

Determinacin de la Impedancia de Devanados.

El mtodo se reduce a poner en cortocircuito l o los devanados de bajo voltaje, aplicandoen el lado de alta tensin un potencial bajo, midiendo y anotando los valores de voltaje dealimentacin y la corriente que toma el transformador. Con esto calculamos la impedanciade la prueba Zp, solo en el tap nominal (es la que se tiene de placa).

Zp=VpIp

Ic

Ir

I


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Despus se convierte a valor porcentual, dividindola entre la impedancia base.

Fallas en Transformadores.

El transformador es de los elementos que falla en muy pocas ocasiones, sin embargo,cuando fallan lo hacen de manera aparatosa y muchas veces con incendio. De ah laimportancia de contar con esquemas de proteccin rpidos y seguros.Los tipos fundamentales de falla son los cortocircuitos entre fases o a tierra en losdevanados o en las terminales del transformador, y los cortocircuitos entre vueltas deldevanado de una fase.Tomando en cuenta que el transformador es el enlace mas importante entre los sistemas depotencia y los sistemas de distribucin, posee ciertas caractersticas, que en ocasionesdificulta un diseo de una buena proteccin, la cual debe considerar dichas caractersticas.

a) tipo de conexin. Puede ser estrella o delta, dentro de todas sus variantes, como es:estrella slidamente aterrizado, o con impedancia al neutro, devanados conectadosen delta etc.

Las fallas de fase a fase en dentro de devanados de transformadores son relativamenteraras.

fallas de origen interno

Se tiene que de 70 a 80% de las fallas que se presentan internamente en un transformadorson fallaentre espiras del mismo devanado, por lo cual es imperante detectar estas fallas,antes de que su progreso destruya las evidencias de inicio.

fallas de origen externo

Diferentes tipos de Fallas en Transformadores:

Fallas internas

Internas: Incipientes.Fallas internas que de inmediato causan dao de mayor cuanta.(fallas entre espirasde losDevanados).

Fallas en el ncleo. (sobrecalentamiento por corrientes de Eddy)Fallas en el tanqueCalentamiento excesivo por sobre cargas.

Fallas externas:

Sobrecalentamiento y esfuerzos mecnicos por fallas externas o sobrecargas.Sobretensiones, tambin causan fallas en los transformadores:Descargas atmosfricas.Switcheo con topologa de la red (maniobra).Baja frecuencia en el sistema.


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Las sobrecargas causan incremento de perdidas en el cobre, y como una consecuenciaaumento de temperatura. Sin embargo las sobrecargas se pueden llevar por cortos perodos,

como se ver mas adelante, esto depender de la temperatura inicial y las condiciones deenfriamiento del transformador.La constante de tiempo trmica de la ONAN (oil natural, air natural) para transformadoreses del orden de 2,5 a 5 horas.Un cortocircuito , produce un calentamiento al igual que la sobrecarga, dado que lasprdidas en el cobre se incrementan en proporcin al cuadrado de la corriente de falla enp.u.. La duracin que un transformador puede sostener en un corto circuito sin dao, ( lacorriente se limita nicamente por la autoreactancia del transformador) est dada en lasiguiente tabla:

Reactancia del Transf.. corriente de falla duracin% mltiplo de Ifl seg.

4 25 25 20 36 16,6 47 14,2 5

Efectos mecnicos del transformador causadas por fallas elctricas.

Todos los elementos activos o pasivos de una red elctrica tienen lmites de proteccin quedetermina condiciones normales de operacin o dao del equipo, estos lmites sonutilizados para determinar las zonas de los elementos de proteccin

Curva ansi.

Esta curva representa la mxima capacidad que puede soportar un transformador sindaarse cuando es sometido a esfuerzos mecnicos (o trmicos) ocasionados por uncortocircuito. Esta curva esta perfectamente definida por la categora del transformador y sutipo de conexin.

Limites nec.

El National Elctric. Code, proporciona los lmites mximos requeridos para la proteccincontra sobrecorrientes en los transformadores, en valores de por ciento de acuerdo a lacapacidad nominal del transformador.


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Capacidad de sobre carga.

La capacidad de sobrecarga de un transformador se refiere a los amperes de la plena carga

multiplicados por los factores de enfriamiento y elevacin de temperatura. La sobrecarga deun transformador depende de su tipo de enfriamiento y de la temperatura de diseo.

Punto de magnetizacin. -

Es una aproximacin del efecto que ocasiona la corriente de magnetizacin en eltransformador, este punto es variable y depende principalmente del magnetismo residual ydel punto de onda de voltaje aplicado al energizar un transformador.

La corriente de magnetizacin de un transformador es considerada como un mltiplo decorriente nominal que vara de acuerdo a la capacidad nominal. El tiempo de duracin de la

corriente de magnetizacin es invariablemente de 0.10 segundos.

Lmites de Proteccin que determinan las condiciones normales de operacin

Enseguida un ejemplo de estos lmites que son empleados para determinar las zonas deproteccin de los Transformadores.

Se tiene un transformador con las siguientes caractersticas:Capacidad 2,500Voltaje 4.16 - 0.48 kVImpedancia Z= 5.7 %

Enfriamiento OAConexin Delta - Estrella aterrizada slidamenteTemperatura 65 C

Curva ansi.1.- Es necesario definir la categora del transformador de acuerdo a la tabla 1:

Categora de Transformadores

Por su capacidad nominal el transformador se encuentra en la categora ll.


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2.- Se encuentran los siguientes puntos para definir la curva de acuerdo a la tabla 2:

donde:Zt= Impedancia del transformador en por unidad en base a los KVA con enfriamiento OAZs= Impedancia de fuente en por unidad de base a los KVA del transf. enfriamiento OAIpc= Corriente en Amp. plena carga de transf. En base a su capacidad con enfriamiento OAfac.ANSI se obtiene de la tabla 4

Factor ANSI


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Sobrecarga de Transformadores

Es posible sobrecargar un transformador pero Cmo hacerlo de manera segura?

Las frmulas de diseo para los transformadores son complicadas. Sin embargo las grandesfrmulas realizan curvas simples y cualquiera puede leer sus valores para un clculo simplede aumento de temperatura por sobrecarga.

a) Temperatura sostenida continuamente.

El lmite sugerido es de 95 Cb) Temperatura de operacin con sobrecarga por tiempos cortos recurrentes.

Los lmites sugeridos, considerando sobrecarga ocasional y no ms de una vez cada 24horas son:

2 hrs 8 hrs 24 hrs105 C 100 C 95 C

c) Temperatura de operacin con sobrecarga por tiempos cortos en emergencia

Los lmites considerando algo inesperado, esto es, que se presente en muy pocas ocasiones:

2 hrs 8 hrs 24 hrs115 C 110 C 105 C

Capacidad de Sobrecarga.

Para resolver el problema de calentamiento en el transformador, se tiene 4 definiciones

1.- Aumento de la temperatura de aceite, es el valor por encima de la temperatura ambiente.


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2.- Gradiente del cobre, es la diferencia entre el indicador del punto mas caliente en eldevanado y la temperatura del aceite.

3.- Indicador de temperatura del aceite mxima, se alcanzar si una carga constante semantiene el tiempo suficiente para que la temperatura sea constante.

4.- T constante de tiempo trmica que se requiere para alcanzar la temperatura mximadel aceite, si todo el calor fuera almacenado y no se dispara nada por la superficie deenfriamiento.

Indicador de temperatura del aceite mxima

La fig. 1 nos da el valor de K para determinar el mximo valor del indicador de temperaturadel aceite para varias cargas de transformadores con relacin de las perdidas cobre - sobre -

nucleo(acero) para uno, dos, tres e infinito. Si se desea encontrar el nivel mximo detemperatura es necesario seleccionar solamente la carga requerida en la abscisa, con elcruce de la curva de relacin de perdidas y leer el factor K. El producto de K y el indicadorde temperatura de aceite mximo a un 100 % de carga es la mxima temperatura de aceitepara esa carga en particular.

La fig. 2 nos muestra las curvas que se requiere para calcular el aumento de temperaturamximo en el aceite el cual vara a la primera potencia para el caso de transformadores deaire forzado y enfriamiento por aceite forzado.

La fig. 3 nos da valores del gradiente de cobre para varios gradientes de plena carga, como

se vera los transformadores sumergidos en aceite, el gradiente de cobre variaaproximadamente como 1.6 veces la potencia de la carga. Para obtener el gradiente decobre, seleccione la carga requerida en la abscisa, suba a la curva de Gradiente de cobre aplena carga adecuada y la respuesta se lee de la escala ordinaria.

Curvas de calentamiento y enfriamiento (fig. 4 y 5)

Las curvas que nos dan el aumento de temperatura y enfriamiento del aceite para variosniveles mximos de temperatura en transformadores con autoenfriamiento y enfriados porotros, con constantes de tiempo trmica de 2, 4, 3 o 6 como se ve en las figuras. Sinembargo, las curvas de las figuras 4 y 5 pueden usarse para transformadores de aire forzado

y enfriamiento con aceite forzado con solamente pequeos errores. La primera hora es enuna escala expandida para darle mayor resolucin de lectura a la curva. Todas las curvascomienzan en un aumento de temperatura de 100 grados. Esto esta permitido porque,cuando el transformador comienza a enfriarse, el transformador no puede decirnos dondeempieza la curva.Se preguntar porque una constante de tiempo trmica es necesaria para obtener el aumentode temperatura del aceite y no por el gradiente del cobre. El cobre alcanza su temperaturamxima mucho ms rpido que el aceite de tal manera que el elemento tiempo pueda serdespreciable.

La constante de tiempo trmica puede calcularse por : T = U * H


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Wdonde:

T; constante de tiempo trmica en horas

U; aumento de temperatura del aceite mxima sobre la temperatura ambienteH; capacidad trmica del transformador completo, o

0.058x (lbs. coil and coils) + 0.04x (ibs case) + 1.33x (gal. oil)W; perdida total de watts en cualquier carga dada.

Ejemplo

a) Asuma que es necesario cargar un transformador de autoenfriamiento a 130 % por 3horas el medidor de temperatura de aceite nos da una lectura de 60 C. Asuma unatemperatura ambiente de 25 C. Cual ser el valor de la temperatura al final de las treshoras.?

b) Si el 90 % de la carga es cargada por tres horas despus de que la carga en (a), cual es latemperatura despus de las segundas tres horas. ?

El transformador con autoenfriamiento en cuestin tiene las siguientes caractersticastomadas de los datos de placas y de pruebas realizadas.

Perdidas del ncleo 13,000 watts por pruebasPerdidas del cobre a plena carga y 75 C 26,00 watts por pruebaAumento de temperatura del aceite a plena carga continua (U) 40 C por pruebaAumento de temperatura del cobre a plena carga por resistencia 45 C por prueba

Indicador del punto mas caliente del devanado a plena carga 55 CPeso del ncleo y devanados 20,000 lbs por placaPeso de la coraza 11, 000 lbs por placaCantidad de aceite 1,400 gals. por placa

El formar una tabla como la de la figura 8 facilitara la solucin y eliminar errores. Todoslos datos conocidos son entrados y los clculos se llenan como se ve.

Solucin a:

a) Los pesos estn escritos en la tabla calculando la capacidad trmica total., Las perdidas

del ncleo, perdidas del cobre, perdidas totales, temperatura del aceite, y el indicador delpunto ms caliente del devanado o gradiente del cobre a 100 % de la carga se carga a latabla.

- El gradiente de cobre para este transformador es:55 C - 40 C = 15 C


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- La temperatura de aceite inicial ser:

60 C como se ley en el termmetro menos 25 C de la temperatura ambiente

60 C - 25 C = 35 C inicial

- La relacin de perdidas cobre - sobre - acero para este transformador a plena carga es:R= 26000 = 2

13000- La constante K para 130% de sobrecarga ser 1.36 (Fig. 1)

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- El aumento mximo de temperatura del aceite es:1.36 x 40 = 54.4

- La constante de tiempo para el 100% de la carga es:

T= U * H = 40 * 3460 = 3.55hrsW 39000

Consideremos T=3 para este problema seleccionada por experiencia del personal. Esto nosdar un aumento de temperatura mayor que T=4 por lo tanto estaremos ms seguros, decualquier manera el error entre los resultados es muy pequeo.

Para obtener el aumento de temperatura del aceite despus de tres horas para T=3 vea lafigura 5. El valor inicial de temperatura se escoge en la ordenada (35C en este problema)

viendo el cruce con la curva de aumento de temperatura mximo apropiado. En este caso elaumento de temperatura mximo es 54.4 grados que esta aproximadamente en la mitad delas curvas de 50 y 60. Desde ese punto a la abscisa nos da un tiempo de arranque de 2.7horas.

- Despus de 3 horas. El tiempo en la abscisa ser 2.7 + 3.0 = 5.7 horas.

Desde el punto de 5.7 horas al punto intermedio entre las curvas dadas de 50 y 60 grados enel aumento de temperatura del aceite es de 48.5 grados.

- 48.5 C es el aumento de la temperatura despus de tres horas para T=3, como se ve esmenor a los

54.4 C obtenidos como mximo.Gradiente del CobreEl gradiente de cobre (fig 3) a 130% de sobrecarga, con un gradiente de 15 grados a plenacarga, es de 22.5 grados. El valor final del indicador del punto ms caliente en el devanadodespus de tres horas ser: el aumento de temperatura del aceite mas el gradiente de cobrems la temperatura ambiente

48.5 C + 22.5 C + 25 C = 96 C

Si esta sobrecarga esta bajo la clasificacin recurrente (b), sobrecarga por tiempo corto dela recomendacin de la A.S.A., esta es una carga segura.


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Solucin a:b) El procedimiento a seguir es el mismo por las curvas de enfriamiento y calentamiento.

El aumento de temperatura de aceite mximo de 90% de carga es (fig 1)

.90 + 40 C = 36 CEl valor inicial de temperatura del aceite es ahora 48.5 grados. Si el termmetro da unalectura diferente, entonces esta ser usada como la temperatura inicial.

Por T=3 (fig. 5) con un aumento inicial de 48.5 grados y 36 grados de aumento detemperatura de aceite mxima, el punto de arranque para el 90% de carga ser 5.8 horas.

Despus de tres horas ms o un total de 8.8 horas, el nivel de aceite caer a 42 C. Elgradiente de cobre para 90% de carga (fig. 3) ser 12.6 C.

La temperatura final de punto ms caliente en el devanado despus de tres horas deenfriamiento con 90% de carga es:

42 C + 12.6 C + 25 C = 79.6 C

Como vemos los 79.6 C es menor a los 96 C obtenidos como valor mximo.Tabla para escribir las caractersticas trmicas y clculo del aumento de temperatura deltransformador.

Capacidad trmica del transformador

L. core and colis 20,000 x .058 = 1,120 = H1Lb. case 11,000 x .040 = 440 = H2Gal. Oil 1,400 x 1.33 = 1,860 = H3Total Thermal capacity = H1 + H2 + H3 = 3,460 = HPor ciento de carga 100 130 90 DadaWatts perdida de ncleo 13,000 DadaWatts perdidas del cobre a 75C 26,000 DadaWatts perdidas totales 39,000 DadaHoras transcurridas 3 3 DadaTemperatura inicial del aceite 35 48.5 DadaK 1.00 1.36 0.90 Calculada

Temperatura mxima del aceite 40 54.4 36 Fig. 1T 3.55 CalculadaGradiente de cobre 15 22.5 12.6 Fig. 3Aumento de temp. del aceite al final del tiempo 40 48.5 42 fig. 5Temperatura ambiente 25.0 25.0 25.0Indicador de punto ms caliente del devanado 80.0 96.0 79.6 Calculada


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7.-HISTORIAS DE HORROR EN PLANTAS DEGENERACIN.


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7.1 RESUMEN.

Este captulo describe algunas historias de horror en plantas de generacin con el fin

de que las lecciones aprendidas ayuden a otros a evitar los casos descritos.

Varios de estos acontecimientos en plantas de generacin en los ltimos aos nos

han mostrado que los generadores pueden y sostienen cortocircuitos internos y condiciones

de operacin anormales que llevan a que las protecciones se disparen. Se describen los

siguientes casos:

1) Fallas polifsicas de generadores.

2) Fallas a tierra del estator.

3) Energizacin inadvertida del generador fuera de lnea.

4) Sobreexcitacin.

5) Prdida de campo.

6) Falla del interruptor del generador (flasheo del interruptor).

En muchos casos los errores humanos contribuyen a la falla, estos casos fueron

registrados en oscilogramas. Este captulo resalta el anlisis de casos de no falla, tales como

prdida de campo usando el formato Comtrade para convertir las cantidades de voltaje y de

corriente al plano X R para verificar la operacin correcta del relevador. Las lecciones

aprendidas en cada caso tambin son resaltadas.

7.2 FALLAS POLIFSICAS DE GENERADORES.

Cuando la proteccin diferencial de generador detecta una falla polifsica, se

desconecta del sistema de potencia disparando el interruptor de la unidad, el interruptor de

campo y la turbina. La contribucin del sistema a la falla se elimina inmediatamente

cuando el interruptor del generador se dispara, como se muestra en la figura 4.1. Sin

embargo, la corriente del generador continua fluyendo despus del disparo. La corriente de


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cortocircuito del generador no puede interrumpirse instantneamente debido a la energa

almacenada en la mquina rotatoria. Este flujo de corriente de falla daina del generador

continuar por varios segundos despus de que el generador ha sido disparado, haciendo

que la falla del generador sea extremadamente daina. Las terminales del generador son

generalmente aisladas a travs de la construccin de un bus monofsico para minimizar las

fallas polifsicas en las terminales.

Figura 4.1:Corriente de falla en las terminales del generador.

La figura 4.2 es el oscilograma de una falla trifsica que ocurri en una turbina de

gas cuando fall un conector que une la terminal del generador con el interruptor del

mismo. Al inicio fue como una falla de fase a tierra, pero despus de cinco ciclos,

evoluciona a una falla trifsica. Las corrientes del sistema (IA, IB, IC) se interrumpieron casi


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tres ciclos cuando el interruptor del generador fue disparado por la proteccin diferencial

(87G). Las corrientes del lado del generador (Ia, Ib, Ic) continuaron fluyendo despus de que

la unidad fue disparada. El oscilograma fue programado para detenerse seis ciclos despus

del disparo, por eso no se muestra la longitud total del flujo de la corriente de falla que se

estima continuo por ocho ciclos despus del disparo.

Este flujo extendido de la corriente de falla es la razn de que las fallas polifsicas

internas del generador comnmente daen la unidad al punto que econmicamente no

conviene ser reparada. No hay forma de eliminar esta corriente del generador. Este tiempo

largo de disminucin da como resultado la mayora de los daos (85%) ocurridos despusdel disparo del generador.

VAB

VN

IA

IB

IC

Ia

Ib

Ic

Figura 4.2:Oscilograma de la falla polifsica del generador.

Esta es la razn de cada esfuerzo en el diseo de generadores y terminales de

generador, para hacer que la nica falla que ocurra sea la falla de fase a tierra. El generador


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es aterrizado para reducir sustancialmente la corriente a tierra y as disminuir los daos. Si

la falla es en el transformador de unidad y la instalacin del generador no tiene interruptor

en el lado de bajo voltaje, el largo tiempo de disminucin de la corriente de falla puede

daar considerablemente el transformador. Un nmero significativo de estos

transformadores ha fallado catastrficamente, con la ruptura del tanque y el incendio del

aceite.

7.3 FALLAS A TIERRA DEL ESTATOR.

El mtodo de aterrizamiento usado en la instalacin del generador determina elcomportamiento del generador durante condiciones de falla a tierra. Si el generador esta

slidamente aterrizado (no es muy comn) entregar una corriente muy alta en la falla de

una lnea a tierra en sus terminales, acompaada de la reduccin del voltaje fase a fase de

un 58% que envuelve la fase fallada, y un pequeo cambio en el voltaje del neutro. Si el

generador no est aterrizado (tampoco es comn) entregar una insignificante cantidad de

corriente de fuga en la falla de una lnea a tierra en sus terminales, sin la reduccin de

voltaje fase a fase de las terminales y con un gran cambio en el voltaje del neutro.

Estos son los extremos en el aterrizamiento del generador con la practica normal de

una falla de por medio. La gran magnitud de la corriente de falla que resulta del

aterrizamiento slido del generador es inaceptable debido a los grandes daos que esta

puede causar. Apagando el generador por medio del disparo del interruptor del generador,

no causa que la corriente de falla valla inmediatamente a cero. El flujo atrapado

(acumulado) en el campo resultar en una lenta disminucin de la corriente de falla de

varios segundos despus de que el generador es apagado, aumentando los daos. Por otraparte, operando un generador no aterrizado dar una insignificante corriente de falla, pero

los voltajes lnea a tierra de las fases que no fallaron pueden crecer durante una falla tipo

arco a un nivel peligrosamente alto, lo que podra causar la falla del aislamiento del

generador. Como resultado, los devanados del estator en generadores grandes estn

aterrizados de tal manera que reducirn la corriente de falla y el sobrevoltaje, brindado un


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medio de deteccin de condiciones de falla a tierra lo suficientemente rpido para prevenir

que se queme el hierro.

Casi todos los generadores grandes que estn conectados en unidad, estn

aterrizados con alta impedancia. La alta impedancia del generador para aterrizar el neutro,

utiliza un transformador de distribucin con un voltaje en el primario mayor o igual que la

relacin de voltaje, relacin lnea a neutro del generador; y una relacin del secundario de

120V o 240V. El transformador de distribucin debe tener la suficiente capacidad de

sobrevoltaje como para no saturarse en fallas de una fase a tierra con la maquina operado al

105% del voltaje dado. El resistor secundario es usualmente seleccionado para que en unafalla de una lnea a tierra en las terminales del generador, la potencia disipada en el resistor

sea aproximadamente igual a los volt-amperes reactivos en la secuencia cero de la

reactancia capacitiva de los devanados del generador, tambin para los devanados de

cualquier transformador conectado a las terminales del generador. Usando este mtodo de

aterrizamiento, una falla de lnea a tierra es generalmente limitada con 3 a 5 amperes en el

primario, como resultado, este nivel de corriente de falla no es suficiente para operar los

relevadores diferenciales del generador.

La figura 4.3 nos muestra un generador conectado en unidad aterrizado con alta

impedancia. El esquema de proteccin ms extensamente usado en sistemas aterrizados con

alta impedancia es un relevador de sobrevoltaje de tiempo retardado (59N) conectado a

travs de un resistor aterrizado para detectar los voltajes con sentido de secuencia cero

como se muestra en la figura 4.3. El relevador usado para esta funcin es diseado par ser

sensible a la frecuencia y voltaje fundamentales y, para ser insensible a la tercera armnica

y otros voltajes armnicos de secuencia cero que estn presentes en el neutro del generador.

Ya que la impedancia de aterrizamiento es grande comparada con la impedancia del

generador y otras impedancias en el circuito, el voltaje total de fase a neutro ser conducido

a travs de un dispositivo de aterrizamiento para una falla de fase a tierra en las terminales

del generador. El voltaje en el relevador est en funcin de la razn del transformador de

distribucin y de localizacin de la falla. El voltaje ser mximo para una falla en la


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terminal y decrece en magnitud mientras la falla se aleja de las terminales del generador

hacia el neutro. Comnmente, el relevador de sobrevoltaje tiene un mnimo ajuste de

aproximadamente 5V. Con este ajuste y las razones tpicas del transformador de

distribucin, este esquema es capaz de detectar fallas de aproximadamente 5% del neutro

del estator. Los esquemas de tercera armnica (no descritos aqu) son tpicamente usados

para detectar fallas cerca del neutro del generador.

Figura 4.3:Generador conectado en unidad, aterrizado con alta impedancia.

El tiempo de ajuste para el revelador de sobrevoltaje es seleccionado y coordinadocon otros dispositivos de proteccin del sistema. El voltaje del relevador debe ser

coordinado con los relevadores del sistema de transmisin para un sistema de fallas a tierra.

El sistema de fallas de fase a tierra inducir voltajes de secuencia cero en el neutro del

generador debido al par capacitivo entre los devanados del transformador de unidad. Este

voltaje inducido aparecer en el secundario del transformador aterrizado y puede causar la

operacin del relevador de voltaje de secuencia cero. Cuando los transformadores de


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voltaje (VT) aterrizados estn conectados a las terminales de la maquina, el relevador de

sobrevoltaje del neutro aterrizado debe ser coordinado con los fusibles del transformador

VT para prevenir el disparo del generador por fallas a tierra en el VT secundario.

La figura 4.4 muestra el oscilograma de falla a tierra de un estator, que ocurri en

un generador grande conectado en unidad, en el sureste de Estados Unidos de Amrica.

Note el porqu del bajo nivel de corriente de falla a tierra, esto no es raro para la falla que

se auto-extingue y despus se auto-reestablece. Tambin el voltaje normal de tercera

armnica a travs del resistor del neutro cambia a la frecuencia fundamental cuando ocurre

una falla a tierra. Para medir la magnitud del voltaje del neutro y compararla con el valor

calculado para una falla en la terminal, se debe determinar la localizacin aproximada de lafalla en relacin con la terminal del generador.

VAB

VN

IA

IB

IC

Figura 4.4:Oscilograma de falla a tierra del estator.


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El oscilograma de la figura 4.4 jug un papel importante en la prevencin de daos

al generador por ser regresado a servicio por el director de la planta de generacin. Cuando

el disparo ocurri, el nuevo relevador digital slo tuvo que estar en servicio por algunos

meses. Los devanados del estator del generador fueron meggeados, pero el voltaje

producido no fue adecuado para interrumpir la tierra. El director de la planta estuvo listo

para regresar la unidad a servicio.

El oscilograma document y mostr evidencia de que la falla a tierra si ocurri.

Basados en los datos del oscilograma, se tom la decisin de traer un ajuste de prueba de

alto voltaje de otra planta. El resultado de la prueba describi que la falla a tierra fue

causada por la ruptura del conector de la terminal del generador. El conector fue

reemplazado y la unidad regreso al sistema.

7.4 ENERGIZACIN INADVERTIDA DEL GENERADOR FUERA DE LNEA.

La energizacin inadvertida o accidental del generador sncrono ha sido un

problema particular dentro de la industria en los aos recientes. Un buen nmero de

maquinas han sufrido daos, o en algunos casos, han sido completamente destruidas cuando

fueron accidentalmente energizadas mientras estaban fuera de lnea. La frecuencia con que

esto ocurre ha llevado a los fabricantes de generadores a sugerir que el problema debe de

ser tratado con esquemas de relevadores de proteccin particulares.


29/217

73

Figura 4.5:Energizacin inadvertida de una turbina de gas.

Errores de operacin, mal funcionamiento del circuito de control, o la combinacinde ambos casos, han causado la energizacin inadvertida de generadores mientras estn

fuera de lnea. En las actuales aplicaciones de la turbina de gas, la principal causa de la

energizacin inadvertida de generadores ha sido por el cierre del interruptor del generador,

a travs del control mecnico de cierre propio del interruptor. La figura 4.5 ilustra la tpica

configuracin del diagrama unifilar de una turbina de gas.

Durante la puesta en marcha de una nueva turbina de gas en el sureste de Georgia en

Estados Unidos de Amrica, se trat de simular el cierre del contacto del interruptor de 52A

del generador, puenteando el contacto al bloque de la terminal. Las terminales equivocadas

fueron puenteadas inadvertidamente, resultando en el cierre del interruptor del generador de

la mquina muerta. La figura 4.6 muestra el oscilograma de este evento.

VA

IA

IB

IC

Figura 4.6:Oscilograma de energizacin inadvertida.


30/217

74

Debido a la limitacin de la proteccin convencional del generador para detectar la

energizacin inadvertida, han sido desarrollados e instalados esquemas especficos. Estos

esquemas son diferentes a los de proteccin convencional, que brindan o proveen

proteccin cuando el equipo est en servicio; los esquemas especficos proveen proteccin

cuando el equipo est fuera de servicio. Un mtodo extensamente usado para detectar la

energizacin inadvertida es el esquema de sobrecorriente voltaje-supervisado mostrado en

la figura 4.7. Un elemento de bajo voltaje con un selector ajustable y la supervisin de los

retardados de tiempo con un relevador de sobrecorriente instantneo.

El detector de bajo voltaje automticamente prepara el disparo por sobrecorriente

cuando el generador es llevado fuera de lnea. El detector de bajo voltaje inhabilitar o no

accionar el relevador de sobrecorriente cuando la mquina es regresada al servicio. Se

debe tener mucho cuidado cuando se implemente esta proteccin, tal que la potencia de

disparo de DC no sea removida cuando el generador est fuera de lnea.

Cuando es energizado un generador fuera de lnea mientras est girando el equipo o

decreciendo su velocidad para detenerse, se comportar como un motor de induccin ypuede ser daado dentro de pocos segundos. Durante la energizacin trifsica, cuando se

detiene, un flujo rotatorio de la frecuencia sncrona es inducido en el rotor del generador.

Figura 4.7:Esquema de energizacin inadvertida.

La corriente resultante del rotor es forzada en una trayectoria en el cuerpo del rotor.

Similares a aquellas trayectorias de corriente del rotor para corrientes de secuencia negativa


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75

en el estator durante la falla de una sola fase del generador. Dar como resultado

calentamiento rpido y daos en el rotor.

La impedancia de la mquina durante este intervalo de sucesin de eventos es

equivalente a la reactancia de secuencia negativa del generador. La figura 4.8 muestra un

circuito equivalente simplificado que puede ser usado para calcular la corriente y el voltaje

asociados con la energizacin inadvertida trifsica.

Figura 4.8:Circuito equivalente de energizacin inadvertida.

7.5 SOBREEXCITACIN

Los relevadores de sobreexcitacin o V/Hz son usados para proteger generadores de

los excesivos niveles de densidad de flujo magntico. Los altos niveles de densidad de flujo

dan como resultado la sobreexcitacin del generador. Con altos niveles de flujo, las

trayectorias magnticas del hierro diseadas para llevar el flujo normal se saturan, as que

el flujo corre por trayectorias no diseadas para conducirlo. Los campos resultantes sonproporcionales al voltaje e inversamente proporcionales a la frecuencia. De aqu, los niveles

de alta densidad de flujo (y sobreexcitacin) resultarn en sobrevoltaje, baja frecuencia o

una combinacin de ambas. Los estndares ANSI/IEEE C50.131y C57.12 para generadores

y transformadores han establecido los lmites V/Hz a seguir para la operacin continua:

1ANSI/IEEE C50.13 1977. American National Standard Requirements for Cylindrical - RotorSynchronous Generator.


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76

Generadores 1.05 P. V. (generador base)

Transformadores 1.05 P. V.; (con base en transformador secundario) con carga

proporcionada, 0.8 pf o mayor; 1.1 p. v (base transformador) sin carga.

Estos lmites son aplicados, a menos que sea indicado de otra manera por el

fabricante del equipo. Cuando estas proporciones V/Hz son excedidas, se saturar el ncleo

magntico del generador o del transformador conectado y se pueden daar en algunos

segundos. Esta es la prctica general para dar proteccin V/Hz a generadores y

transformadores contra estos excesivos niveles de densidad de flujo magntico. Esta

proteccin es tpicamente independiente del control V/Hz del sistema de excitacin.

Figura 4.9:Diagrama unifilar de sobreexcitacin.

Los daos debido a la operacin V/Hz excesiva ms frecuentes ocurren cuando la

unidad est fuera de lnea, antes de la sincronizacin. El potencial por sobreexcitacin del

generador se incrementa dramticamente si los operadores preparan manualmente la unidad


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77

para la sincronizacin. Esto es particularmente cierto si las alarmas de sobreexcitacin son

inadecuadas, o si el VT tiene un circuito abierto debido a una conexin errnea. Este fue el

caso de un generador grande conectado en unidad al sistema, en el medio oeste de Estados

Unidos de Amrica. El diagrama unifilar es mostrado en al figura 4.9.

La unidad fue regresada al servicio despus de un tiempo de estar fuera cuando

entro en funcin el regulador automtico de voltaje (AVR por sus siglas en ingls). Para

aislar los reguladores, los fusibles del VT han sido retirados, pero no fueron reinstalados

hasta terminado el trabajo, cuando la unidad fue llevada o conducida en lnea antes de la

sincronizacin. El operador llev de manual a automtico el control del regulador

automtico de voltaje. La deteccin de bajo voltaje por el AVR se debi al incremento de

la corriente de campo al mximo nivel, intentando elevar el voltaje en las terminales del

generador. La figura 4.10 es el oscilograma del evento. El voltaje aument al 120% de lo

normal y la corriente a 30% del generador a plena carga antes del disparo.

VAB

IA

Figura 4.10:Oscilograma de sobreexcitacinAfortunadamente, los generadores y transformadores pueden soportar niveles V/Hz

por arriba de su capacidad continua por un tiempo considerable (segundos) desde que

comienza a calentarse el ncleo de hierro de ambos elementos. Por lo tanto, el generador no


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78

se daa. Los procedimientos de operacin fueron revisados para verificar la continuidad del

VT con el AVR (regulador automtico de voltaje) antes de cambiar a operacin automtica.

En otro caso, en una planta industrial grande, una mquina fue completamente

destruida cuando el circuito abierto del TV inhabilit el AVR y la proteccin. La figura

4.11 ilustra el diagrama unifilar. Un vltmetro bloqueado dio al operador una lectura falsa

del voltaje. Como el operador increment la corriente de campo para elevar el voltaje de la

terminal, sobreexcit el generador hasta que fall. La leccin aqu es que la proteccin debe

estar en el circuito del VT separado del control automtico de regulacin de voltaje y del

vltmetro.

Figura 4.11:Diagrama de sobreexcitacin (Vltmetro bloqueado)


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79

7.6 PERDIDA DE CAMPO.

La prdida de campo parcial o total en un generador sncrono es daina para el

generador y el sistema de potencia al que est conectado. Las condiciones deben ser

rpidamente detectadas y el generador aislado del sistema para evitar que se dae. Cuando

el generador pierde el campo, opera como un generador de induccin, causando el

calentamiento del rotor. La condicin de prdida de campo que no es detectada puede tener

un impacto devastador en el sistema de generacin causando la prdida del soporte de

potencia reactiva, como tambin creando una importante prdida de potencia. Si no se

detecta rpidamente en generadores grandes, esta condicin puede desencadenar el colapso

del sistema de voltaje.

Si la corriente de excitacin se reduce o se pierde, el generador absorbe potencia

reactiva (del sistema) suficiente para abastecerlo y operar en la regin de baja excitacin

de la curva de capacidad. Si ocurre la prdida total de campo y el sistema puede entregar

suficiente potencia reactiva sin una gran cada en el voltaje de las terminales, el generador

correr como un generador de induccin, de otra manera el sincronismo se perder. Elcambio de operacin de sobreexcitacin normal a operacin de baja excitacin indica que

la prdida de campo no es instantnea, pero ocurre en poco tiempo (generalmente ciclos)

dependiendo del nivel de salida del generador y de la capacidad del sistema conectado. La

curva de capacidad del generador determina sus limites de operacin.

El mtodo ms ampliamente utilizado para detectar la prdida de campo del

generador es el uso de relevadores de distancia para sensar la variacin de la impedancia

registrada en las terminales del generador. Esto se ha observado cuando un generador

pierde su excitacin mientras opera con varios niveles de carga, la variacin de la

impedancia como se ve en las terminales de la mquina tendr las caractersticas que se

observan en el diagrama R X de la figura 4.12.

El relevador de prdida de campo mide la impedancia registrada en las terminales

de la mquina y opera cuando la impedancia cae dentro de la caracterstica circular. (Figura


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80

4.12). El relevador es ajustado del original por la mitad del eje de la reactancia transitoria

(Xd/2) para prevenir la operacin equivocada durante disturbios en el sistema y otras

condiciones de falla. El dimetro del crculo es ajustado para ser igual al aje de la

reactancia sncrona del generador. Un relevador de tiempo es usado para dar seguridad

contra disparos innecesarios por grandes demandas repentinas de potencia. Este relevador

de tiempo incrementa el intervalo de operacin del relevador con la intencin de mantener

los MVArs con la operacin continua del generador por un tiempo mayor, haciendo el

sistema ms sensible a repentinas disminuciones de voltaje. Muchos usuarios han mejorado

los relevadores de 2 zonas Mho para aumentar la proteccin. Este esquema se muestra en la

figura 4.12. El pequeo crculo mho interior es ajustado para disparar con slo algunosciclos de retardo y est dentro de la trayectoria de la impedancia para ms prdidas de

campo que puedan ocurrir. La operacin instantnea de la unidad mho interior rpidamente

detecta la condicin de prdida de campo.

Figura 4.12:Prdida de campo utilizando el mtodo de 2 zonas.


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81

La trayectoria de la impedancia para una condicin de prdida de campo depende

del valor de la impedancia del sistema. Para mquinas conectadas con impedancias de

sistema aproximadamente menores a 20% del generador Xd, la impedancia tomar el

camino directo al punto final. Con sistemas de alta impedancia, la trayectoria ser en espiral

hacia el punto final. Si la mquina esta a su mxima carga antes de la condicin de prdida

de excitacin, en el punto final de impedancia ser operada como un generador de

induccin, con un pequeo cambio de 2 a 5 % arriba de lo normal. La mquina tambin

comenzar a recibir potencia reactiva del sistema mientras se reduce la potencia real que

entrega.

La prdida completa de excitacin ocurre cuando la fuente de DC del campo delgenerador es interrumpida. La prdida de excitacin puede ser causada por algunos

incidentes como un circuito abierto en el campo, un corto circuito en el campo, disparo

accidental del interruptor de campo, falla del sistema de control del regulador, prdida de

campo de la excitatriz principal o prdida del suministro de AC para el sistema de

excitacin. El disparo accidental del interruptor de campo puede ocurrir al calor de la

batalla cuando el operador de la unidad est tratando de reaccionar a varios eventos que

tienen una rpida sucesin. El oscilograma y los registros de la secuencia de eventos con

frecuencia son usados para analizar el problema y descubrir qu pas. Este fue el caso

durante un evento en cascada en una gran fbrica de papel. El diagrama unifilar se muestra

en la figura siguiente:

Figura 4.13:Diagrama unifilar de la fbrica de papel


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82

El incidente ocurri un poco despus de arrancar con una carga significativa en la

unidad, cuando fall el dispositivo de interrupcin de aceite de la turbina. Descargando o

expulsando el aceite superior y cerrando la vlvula principal de paro. El enlace solenoide de

interrupcin de aceite tuvo mucho desgaste, provocando la falla. El relevador de potencia

inversa estaba ajustado, pero fue incapaz de disparar. El interruptor principal del generador

tampoco pudo disparar; el operador errneamente dispar el interruptor til (interruptor B

en la figura 4.13) y tambin dispar el interruptor de campo ms o menos siete segundos

despus. Con la deteccin de la condicin de prdida de campo, la proteccin de prdida de

campo dispar el generador justo a tiempo para apartar el cierre del molino por bajo voltaje

debido a la potencia reactiva. La secuencia de eventos y el oscilograma registrado por losrelevadores digitales verifican lo siguiente:

1) El relevador registr la repetida potencia inversa (32) pero el relevador 32 no

podra disparar los interruptores principal y de campo a travs de los relevadores

debido a un error en el cableado. Por cerca de dos minutos despus de la falla del

enlace de interrupcin de aceite, el generador motorizado con el campo, entregando

ms de 25 MVArs para soportar o mantener el voltaje del bus despus de la prdida

accidental de la unin ascendente. La corriente puede ser vista hasta 90 grados

envolviendo el voltaje en el oscilograma de la figura 4.14.

VAB

IA

Figura 4.14:Prdida de campo con disparo de turbina

2) Cuando el interruptor de campo se abri, el flujo de potencia reactiva regres en

18 ciclos y el generador registro un aumento de la corriente principal hasta 800


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83

Amp. del sistema para reestablecer el campo como se muestra en la figura 4.14. La

unidad ahora estaba operando sin campo como una mquina de induccin y dando

lugar a una gran carga reactiva en el sistema del molino, con una cada de voltaje de

ms o menos 11 kV en un sistema de 13.8 kV

3) Detectando la condicin de prdida de campo, el relevador de prdida de campo

dispar la unidad cerca de dos segundos despus de que el interruptor de campo

haba sido abierto. Independiente de los datos registrados por el relevador de unin

el sistema estuvo en una condicin de sobrecarga y el relevador de sobrecorriente

estuvo temporizando para aislar el bus por un cierre total del mismo.

4) Inicialmente, el operador crey que podra seguir el procedimiento normal de

operacin y que el enlace al sistema se abrira en una sobrecarga de la prdida del

generador. Los datos del relevador brindaron evidencia veraz para mostrar que se

tuvo una operacin y disparo equivocados del interruptor de enlace al sistema.

Figura 4.15:Diagrama R X de prdida de campo con disparo de turbina


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84

Para un anlisis mas profundo, los datos del oscilograma fueron convertidos al

formato COMTRADE para permitir que sea impreso en el diagrama R X de prdida de

campo. El diagrama R X impreso se muestra en la figura 4.15.

Cuando ocurre la prdida de campo en una mquina antes del disparo de la turbina,

el oscilograma luce muy diferente. El evento descrito en el oscilograma de la figura 4.16

ocurri en un gran generador de vapor. Otra vez, un error de operacin result en el disparo

del interruptor de campo, con el interruptor del generador an cerrado. La mquina se

dispar por la proteccin de perdida de campo. Una clave en el anlisis de fallas por

prdida de campo, es que la corriente conducir el voltaje resultante en VARs a serabsorbidos por el generador. El uso de COMTRADE para revivir la falla en el relevador

provee una excelente herramienta en el anlisis de eventos de prdida de campo.

VAB

IA

Figura 4.16:Prdida de campo antes del disparo de la turbina


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85

7.7 FALLAS EN EL INTERRUPTOR DEL GENERADOR.

La nica forma de que falle el interruptor del lado de alto voltaje del generador es el

caso donde el flasheo (cierre y apertura repentinos) del contacto del interruptor energiza

el generador. Este tipo de flasheo ha ocurrido en algunos interruptores de explosin de aire

(air blast) EHV donde la presin del SF6 se perdi antes de que la unidad se haya

sincronizado en el sistema.

Con la prdida del dielctrico en el interruptor, el contacto flashea cuando un voltaje

de 2.0 por unidad es colocado a travs del interruptor en cada cada de ciclo. Debido a que

el voltaje de 2.0 por unidad slo ocurre en interruptores de generador, este tipo de flasheo

es ms probable en estos interruptores. La figura 4.17 muestra el circuito equivalente que

puede ser usado para calcular las corrientes resultantes.

Figura 4.17:Circuito equivalente de flasheo.

X1G, X2G, X0G = Reactancias del generador de secuencia positiva, negativa y cero.

X1T, X2T, X0T= Reactancias del transformador de secuencia positiva, negativa y cero.

X1S, X2S, X0S= Reactancia equivalente del sistema de secuencia positiva, negativa y cero.

EG=Voltaje del generador.


42/217

86

ES=Voltaje del sistema.

I1, I2, I0=Corrientes de secuencia positiva, negativa y cero

Un caso reciente de flasheo del interruptor del generador ocurri en un gran

generador de vapor en Mxico. El diagrama unifilar se muestra en la figura 4.18a. Por el

flasheo de un interruptor del lado de alto voltaje del generador, el disparo del interruptor no

desenergizar la mquina porque el interruptor ya esta abierto. El reestablecimiento de

interruptor que falla es necesario para disparar interruptores locales y posiblemente remotos

para desenergizar el generador.

Figura 4.18:Flasheo del interruptor y su lgica de falla.

Las corrientes desbalanceadas asociadas al flasheo del interruptor principal sern

generalmente causa de que el relevador de secuencia negativa del generador opere. Este

iniciar el disparo del interruptor del generador (que ya est abierto), parando el generador

y dando la seal de inicio de falla de interruptor (BFI, por sus siglas en ingls) del

interruptor que fall. La lgica de falla de interruptor (Figura 4.18b) ser iniciada slo si los


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87

detectores de corriente de falla del interruptor son ajustados con suficiente sensibilidad para

detectar la corriente de flasheo. El circuito equivalente de la figura 4.17 se utiliz para

calcular la corriente de flasheo. En el caso de la unidad en Mxico, los detectores de

corriente fueron ajustados ms alto que la corriente de flasheo y la falla del interruptor no

fue registrada. El resultado fue la falla catastrfica del generador. El punto a considerar

para el ajuste del detector de corriente de falla del interruptor, es ajustarlo por debajo del

nivel de corriente esperado para el flasheo de un polo del interruptor. Esta fue una

importante leccin aprendida por este equipo mexicano.

Un mtodo usado para acelerar la deteccin del flasheo del interruptor es modificar

el esquema de falla del interruptor como se muestra en la figura 4.19. Un relevador desobrecorriente instantneo (50N) es conectado en el neutro del transformador de ajuste del

generador y es ajustado para responder a la corriente de flasheo del interruptor EHV. La

salida del relevador es supervisada por un contacto del interruptor del generador 52B

brindando un arranque adicional al esquema de falla del interruptor. Cuando el interruptor

del generador est abierto y, uno o dos polos del interruptor flashean, la corriente resultante

del neutro del transformador es detectada por el relevador 50N sin el retardo que estara

asociado con el relevador de secuencia negativa. Los detectores de corriente (CD)

asociados con le esquema del interruptor del generador deben ser ajustados con suficiente

sensibilidad para detectar estas condiciones de flasheo. Este esquema es usado para varias

aplicaciones y tambin es descrito en ANSI/ IEEE C37.1022.

2ANSI/ IEEE C37.102-1995. IEEE Guide for Protection of Synchronous Generators.


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88

Figura 4.19:Modificacin para el flasheo del interruptor y su lgica de falla.


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89

Los casos de falla del generador no son tan raros como se cree. Estas fallas suelen

ser muy dainas y costosas. El retardo en determinar la causa de la interrupcin y en

evaluar el equipo daado, puede agregar horas a la reenergizacin y al regreso a la

operacin normal.

Es necesario evaluar el estado del generador y realizar algunas pruebas antes de

reconectarlo al sistema. Es importante obtener la secuencia de los eventos de falla y los

datos del oscilograma para revisar el desempeo de los relevadores de proteccin, valorar el

nivel de la falla y eliminar cualquier dao de la mquina. De otra forma, existe el riesgo de

arrancar el generador con un posible incremento en el dao.

As que la proteccin correcta de los generadores de potencia si reduce de forma

importante los daos a la mquina, al equipo elctrico, y adems reduce los costos por la

prdida de produccin de energa debida a la falla del generador.

La prevencin de accidentes al personal es el objetivo ms importante del sistema

de proteccin elctrica. Los dispositivos de proteccin deben tener la capacidad adecuada y

las partes energizadas deben estar suficientemente aisladas para no exponer al personal a

una explosin, fuego, arcos o choque elctrico. La seguridad del personal es prioritaria

sobre la continuidad del servicio o daos al equipo.


46/217

90

BIBLIOGRAFA

1) John J. Grainger, William D. Stevenson Jr., Anlisis de Sistemas de Potencia, Edit.

McGraw Hill, Power Sistem Analisys, Primera edicin en ingls 1994, Mxico

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2) Wolfgang Mller, Ernst Hrnemann, Heinrich Hbscher, Dieter Jagla, Joachim

Larisch, Volkmar Pauly, Electrnica de Potencia Curso Superior, Edit. Reverte S.

A., Espaa 1994.

3) Stephen J. Chapman, Mquinas Elctricas, Segunda edicin, Edit. McGraw Hill,

Mxico 1998. Traducido de la segunda edicin en ingls de Electric Machinery

Fundamentals 1991,

4) Werner G. Doehner, Esquemas de Proteccin Elctrica, Proteccin de Generadores,

Edit. Comisin Federal de Electricidad, Mxico 1981.

5) Mason C. R., El Arte y la Ciencia de la Proteccin por Relevadores, Edit. CECSA

6) F. S. Prabhakara, Robert L. Smith Jr., Ray P. Stratford, Industrial and Commercial

Power Systems Handbook, Edit. McGraw Hill, USA 1996.

7) A. Wright, C. Christopoulos, Electrical Power System Protection, Edit. Chapman &

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8) Charles J. Mozina, Power Plant Horror Stories, Beckwith Electric Co. Inc. USA.

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para Ingenieros, Tomo II. Edit. Reverte S. A., Barcelona Espaa, 1984. Versin


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espaola adaptada de la undcima edicin del Standard Handbook for Electrical

Engineers.

10) IEEE Std C37.2-1991, IEEE Standard Electrical Power System Device Function

Numbers (ANSI)

11) IEEE Std C37.91-1985 (Reaff 1991), IEEE Guide for Protective Relay Applications

to Power Transformers (ANSI).

12) IEEE Std C50.13-1977, IEEE American National Standard Requirements for

Cylindrical-Rotor Synchronous Generators (ANSI).

13) IEEE Std C57.13-1978 (Reaff 1986), IEEE American National Standard

Requirements for Instrument Transformers (ANSI).

14) IEEE Std 141-1993, IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution

for Industrial Plants (IEEE Red Book).

15) IEEE Std 242-1986 (Reaff 1991), IEEE Recommended Practice for Protection and

Coordination of industrial and Commercial Power Systems (ANSI).


48/217

92

8.- ANALISIS DE FALLAS EN GENERADORES DEPOTENCIA.

Synchronous Generator Types

ynchronous Generator Types


49/217

93


50/217

94

OscillographOscillograph of Field Ground Faultof Field Ground Fault

GeneratorNeutralVoltage

GeneratorPhase

Currents

Fault Inception

Breaker Opens

Trip Command

High Side ofGeneratorBreakerCurrents

GeneratorNeutral

TerminalCurrents

Fault Inception

High Side Breaker Opens

MultiMulti--Phase Generator FaultPhase Generator Fault OscillographOscillograph


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95


52/217

96

v

A

v

B

v

C

I

A

I

B

I

C

Overviewverview

TRIPGEN. BREAKER OPEN

ALARMALARM

v

ABB

I

I

A

TRIPGEN. BREAKER OPENALARM

ALARM


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97

Inadvertent nergizing

nadvertent nergizing

Oscillograph

scillograph

GeneratorPhaseVoltage

GeneratorPhaseCurrents

Fault Inception

Breaker Opens

Loss

oss

-of

f

-Field (40)

ield (40)

Oscillograph

scillograph

Turbine Valves ClosedField Breaker Trip

Relay Trip


54/217

98

9.-FALLAS REALES EN GENERADORES DE POTENCIA.

9.1 EXPLOSIN DE TC EN LA CENTRAL TERMOELCTRICA VALLE DE

MXICO.

9.2 RESUMEN

El 25 de diciembre de 2002 a las 01:41 hrs. existi una falla que provoc la salida

de la unidad U-1 y la barrida de la barra N 1 conectada al sistema de 230 kV de la Central

Termoelctrica Valle de Mxico, la falla se origin por la explosin e incendio del

transformador de corriente de 230 kV de la fase C, utilizado para proporcionar seales de

corriente a la proteccin diferencial del bus de 230 kV hacia la subestacin de luz y fuerza,

la falla fue liberada por la operacin correcta de la proteccin diferencial 87GT y 87 bus 1.

Este tipo de falla por su ubicacin y duracin pone en riesgo al equipo primario asociado.

9.3 ANTECEDENTES.

La subestacin de la Central Termoelctrica Valle de Mxico se encontraba en

condiciones normales de operacin con el siguiente equipo conectado:

UNIDAD CARGA BUS

U-1 77 MW Conectada a bus 1por int. 91010


U-3 145 MW Conectado a bus 1por int. med. 98230

Trafo.arranque

U-2-3: 922301 MW

Conectado a bus 2por int. 92230

U-4 153 MW Conectada a bus 2


55/217

99

por int. med. 98470

Trafo

arranqueU-4: 92230

9 MW Conectada a bus 2

por int. 98470.



U-7 83 MW Conectada a bus 2por int. med. 98750

93110 100 MW (E) Conectada a bus 1por int. 93110

93140 55 MW (E) Conectada a bus 2por int. 93140

9.4 SECUENCIA DE EVENTOS

Central Termoelctrica Valle de Mxico, 25 de diciembre de 2002.

01:41 hrs. D/ 91010 UNIDAD 1

O/ 87 GT fases A, B, C, 86 G1 51N, 86- G3

O/ 87 bus, 1 230 kV (LYF) 86 bus sur 1 (CFE).

D/ INTS 93110, 91020 Y 91010

9.5 ANLISIS DE LA FALLA

Se present la falla con la explosin del transformador de corriente fase C, del

lado de las cuchillas 91019 de 230 kV, que se muestra en la figura 3.6, utilizado para

proporcionar seales de corriente a la proteccin diferencial de barras y la medicin de

generacin neta. Como consecuencia de la explosin del TC, residuos de porcelana

golpearon el conector del puente entre el TC lado bus y el interruptor 91010 fase A, el

cual se desprendi estando el bus ya desenergizado. Del oscilograma de la figura 3.7, que


56/217

100

muestra seales de corriente y voltaje del lado del generador se hacen los siguientes

comentarios:

Figura 3.6:Estado en el que qued el equipo elctrico despus del explosin del TC

1) La falla se present en la fase C del lado de 230 kV, que visto en el oscilograma

aparece como una falla entre fase B y C debido a la conexin delta-estrella del

transformador principal de la unidad 1.

2) A los 1.8 ciclos de iniciada la falla opera la proteccin diferencial 87- GT y el

relevador auxiliar 86-G1, abriendo el interruptor 91010 a los 4 ciclos liberndose en

ese momento la falla, posteriormente se observa a los 6.8 ciclos la apertura de la

quebradora de campo 41E. Del oscilograma obtenido en la subestacin Texcoco

donde se observa el comportamiento de las corrientes del banco No. 3 de 230 kV, se

comprueba que en la subestacin de la Central Termoelctrica Valle de Mxico la


57/217

101

falla fue liberada en 4 ciclos por la operacin de la proteccin 87-BUS 1 de luz y

fuerza y el 86-B1 sur de CFE.

Figura 3.7:Oscilograma que muestra las seales de corriente y voltaje durante la falla.


58/217

102

3) Aun cuando el generador de la unidad 1 ya se encontraba desconectado del sistema,

en el oscilograma se observa (en diferentes tiempos) el comportamiento de la

corriente y el voltaje remanente del generador, alimentando la falla provocada por el

envolvente que se form con la explosin e incendio del transformador de corriente.

TIEMPO FASE kV AMP

350 mseg ABC

3.91.153.9

13000170009000

560 mseg ABC

41.33.6

640012006400

1650 mseg ABC

1.861.371.97

23152298830

Al momento de liberarse la falla por la apertura del interruptor 91010 se aprecia la

interrupcin de la corriente de fase A por un lapso de 10.6 ciclos, posteriormente se

involucra por el envolvente formado por la explosin del TC, no sucediendo lo mismo con

las corrientes de las fases B y C por la ubicacin del equipo fallado.

Posteriormente a los 33.5 ciclos opera la proteccin de respaldo 51NT-U1

conectada al neutro del transformador principal de la unidad, debido a que la falla

permaneca alimentada por las corrientes y voltajes remanentes del generador, sin accin

alguna sobre el interruptor 91010 el cual ya estaba abierto.

Es importante resaltar que el fenmeno presentado por la ubicacin de la falla pone

en alto riesgo el equipo primario (que se aprecia en la figura 3.8), el transformador y

posiblemente el generador, proponiendo como opcin de solucin, integrar un interruptor

de generador que interacte con la lgica de disparos de unidad.


59/217

103

Figura 3.8:Estructura metlica y equipo aledao.

Con relacin a la causa de la explosin del transformador de corriente, no fue

posible determinarla por la destruccin total del mismo como se aprecia en las figuras 3.9 y

3.10, sin embargo, los resultados de las pruebas elctricas previas a su energizacin fueron

satisfactorios.

Figura 3.9:Restos del transformador de corriente que explot


60/217

104

Figura 3.10:Localizacin del TC y los restos despus de la explosin.

8.6 MEDIDAS CORRECTIVAS

Se elabor el programa de actividades para pruebas elctricas, fsico-qumicas y de

cromatografa de gases al aceite del transformador principal, reemplazo de cuchillas 91019

(figura 3.11), cambio de columna de aislador soporte del interruptor de potencia fase B

(figura 3.12), cambio de cadenas de aisladores de tensin y suspensin de 2 trabe de

subestacin; estos equipos sufrieron dao con las esquirlas de porcelana del transformador

de corriente que explot. El transformador daado tena ms de 34 aos en operacin, erade la marca Balteau, tipo SEZ-220, fabricacin 1968. Se instalarn TCs nuevos de las

siguientes caractersticas, marca Arteche, tipo CA-245 kV, relacin 600-1200/5555, 1000

MSNM, tensin nominal 245 kV.


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105

Figura 3.11:Daos en las cuchillas de 230 kV.

Figura 3.12:Daos ocasionados a la columna de la fase B del interruptor de potencia.


62/217

106

10. ANALISIS DE FALLAS EN TRANSFORMADORES DE

POTENCIA.

INFORME DEL EVENTO OCURRIDO EL DA 23 FEBRERO DE 2004, A LAS15:55 HRS., EN LA SUBESTACIN QUERTARO, AL PRESENTARSE FALLAEN LA LNEA DE 115 KV QRO-73030-INDUSTRIAL PROVOCADA PORINCENDIO BAJO LA LNEA Y DISPARAR BANCO DE

AUTOTRANSFORMACIN No. 1 DE 230/115-13.8 KV DE 100 MVA POROPERACIN DE BUCHHOLZ FASE C .


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107

C O N T E N I D O.

I.- SNTESIS.

II.- ANTECEDENTES.

III.- SECUENCIA DE EVENTOS.

IV.- ANLISIS DEL DISTURBIO.

V.- CONCLUSIONES.

VI.- MEDIDAS CORRECTIVAS

VII.- ANEXOS


64/217

108

I.- SNTESIS

EL DA 23 DE FEBRERO DE 2004 A LAS 15:55 HRS. EN LASUBESTACIN QUERTARO OCURRE UN EVENTO QUE OCASIONO SALIDADE LA LNEA DE 115 KV QRO-73030-INDUSTRIAL Y EL BANCO DEAUTOTRANSFORMACION DE 230/115/13.8 KV DE 100 MVA, ASI COMO ELCIRCUITO DE 13.8 KV. QRO-4160, PRODUCTO DE UN FUERTE INCENDIO ENEL EXTERIOR DE LA BARDA PERIMETRAL DE LA SUBESTACINQUERTARO, A LA SALIDA DE LAS LNEAS DE 115 KV.

II.- ANTECEDENTES.

EL DA 23 DE FEBRERO DE 2004 FUERA DEL PREDIO DE LASUBESTACIN QUERTARO, POR LA SALIDA DE LOS CIRCUITOS DE 115 KVSE PRODUCE UN INCENDIO COMO SE MUESTRA EN LA FOTOGRAFA ENEL ANEXO No. 2.

A LAS 15:00 HRS.

EQUIPO MW MVAR AMP

AT 01 70 16 370AT02 70 16 37093100 FUERA DE SERVICIO POR LIC.93Q10 -28 28 093250 -243 43 62593610 -30 4 4693670 74 -43 21993680 70 -48 25073030 34 185

III.- SECUENCIA DE EVENTOS.

HORA EVENTO

15:54 D INT. QRO-4160O 50NC INT. QRO-4160

15:55 D INT. QRO-72010 Y QRO-92010O BUCHHOLZ FASE C Y 86-AT1

D QRO-73030O 67, FASE A-N, Z1, 51 N L

D INT. QRO-4120


65/217

109

O 50/51, FASE B, C Y 50/51N

17:14 D INT. QRO-4160

O 50N17:15 C INT. QRO-4160

15:56 C INT. QRO-73030

16:28 OSO OTORGA AUTORIZACIN

PARA REVISIN DE BU-

CHHOLZ FASE C Y ENVO DE SEALES DE ALARMA Y DISPARODE CAMPO A TABLERO.

17:20 OSO RETIRA AUTORIZACIN

17:30 C INT. QRO-92010

17:31 C INT. QRO-72010

LA PERDIDA DE CARGA FUE DE 34 MW MISMOS QUE TENIA LA LNEA QRO-73030 A LAHORA DEL EVENTO, LA CARGA DEL BANCO No. 1 QUEDO ALIMENTADA POR EL BANCO No.2.

IV.- ANLISIS DEL DISTURBIO.

EL DA 23 DE FEBRERO DE 2004, A LAS 15:55 HRS., SE DISPARAINTERRUPTOR DE LA LNEA QRO-73030-INDUSTRIAL Y LOSINTERRUPTORES LADO ALTA Y BAJA QRO-92010 Y QRO-72010, DEL BANCODE TRANSFORMACIN No. 1 DE 230/115/13.8 KV DE 100 MVA, OPERANDOEN LA LNEA DE 115 KV LA PROTECCIN 67, FASE A-N, Z1, 51NL CON 185AMP. Y EN EL BANCO DE AUTOTRANSFORMACION OPERA ALARMA YDISPARO BUCHHOLZ FASE C, Y EL RELEVADOR AUXILIAR 86 AT1.

MINUTOS ANTES DEL EVENTO, FUERA DEL PREDIO DE LASUBESTACIN QUERTARO POR EL LADO DE 115 KV SE PRODUCE UNFUERTE INCENDIO CUYAS LLAMAS ALCANZARON VARIOS METROS DEALTURA, PASANDO ESTAS POR DEBAJO DE LAS LNEAS DE 115 KV, ESTOOCASIONA UNA FALLA DE FASE A TIERRA MUY SEVERA A LA SALIDA DELA LNEA QRO-73030-INDUSTRIAL CON UNA MAGNITUD DE 12504 AMPERESY UNA DURACION APROXIMADA DE 3.5 CICLOS (58.33 MS) COMO SEMUESTRA EN EL ANEXO No. 5 EN EL OSCILOGRAMA OBTENIDO DELRELEVADOR DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL 67 INSTALADO EN LALNEA QRO-73030 Y EL OSCILOGRAMA DEL RELEVADOR DE FALLA DEINTERRUPTOR (50FI) QRO-92010.

DESPUS DE LO OCURRIDO PERSONAL DE SUBESTACIONES SEABOCA A REVISAR EL BANCO DE TRANSFORMACIN SIN ENCONTRAREVIDENCIA DE LA SALIDA DEL BANCO, TAMBIN SE SOLICITAAUTORIZACIN A OPERACIN SISTEMA OCCIDENTAL PARA REVISAR LOS


66/217

110

RELEVADORES BUCHHOLZ, SIN ENCONTRAR CAUSA ALGUNA, PERSONALDE PROTECCIONES REALIZAN PRUEBAS DE SEALES DE ALARMAS YDISPAROS DE LOS RELEVADORES BUCHHOLZ PARA CONFIRMAR DE QUE

FASE SALIO LA SEAL DE DISPARO AL RELEVADOR AUXILIAR 86-AT1, UNAVEZ HECHO LO ANTERIOR SE SOLICITA A OPERACIN SISTEMAOCCIDENTAL NORMALIZAR EL BANCO No. 1, QUEDANDO PENDIENTE ESTEDE UNA REVISIN MAS AMPLIA CONJUNTAMENTE CON EL PERSONAL DEPROTECCIONES.

CABE HACER MENCIN QUE LA CARGA PERDIDA FUE LA DE LA LNEAQRO.73030, AL DISPARARSE EL BANCO No. 1 LA RED DE 115 KV QUEDAALIMENTADA POR EL BANCO No. 2.

V.- CONCLUSIONES.

LA SALIDA DE LA LNEA EN 115 KV QRO-73030 FUE CAUSADA PORLA OPERACIN CORRECTA DEL ESQUEMA DE PROTECCION PARA ESTALINEA, DERIVADO DE UN ARCO ELCTRICO DE FASE A TIERRAOCASIONADO POR EL FUEGO EXISTENTE DEBAJO DE LA LNEA.

LA SALIDA DEL BANCO DE TRANSFORMACIN No. 1, 230/115/13.8 KVDE 100 MVA FUE INCORRECTA.

DERIVADO DE LA REVISION EN DOS LICENCIAS EN MUERTO DELBANCO No.1 EFECTUADAS LOS DIAS 7 Y 14 DE MARZO DEL AO EN

CURSO PARA DETERMINAR LA CAUSA DE DISPARO DEL BANCO, SEREALIZ LA REVISION DE ALAMBRADO EN GENERAL Y PRUEBAS DE LASEAL DE ALARMA Y DISPARO DEL BUCHHOLZ EN PARTICULAR DE LAFASE C, LAS CUALES APARECIERON EN EL CUADRO DE ALARMAS YREGISTRADOR DE EVENTOS EL DA DEL DISPARO ANEXO 6, SECONFIRMARON QUE OPERARON Y ESTAN CONECTADAS DE LA ALARMA YDISPARO DEL BUCHHOLZ EN LA FASE C DEL BANCO No.1 COMO SEMUESTRA EN EL ANEXO No. 7, COMPROBANDO QUE LO QUE OPERA ELRELEVADOR AUXILIAR 86-AT1, SON LAS TRES FASES DEL RELEVADORBUCHHOLZ (63T) Y LA DIFERENCIAL DEL TRANSFORMADOR (87T), PORDISCRIMINACIN LA DIFERENCIAL DEL TRANSFORMADOR NO OPERO AL

NO APARECER BANDERAS, POR LO QUE LA CAUSA DEL DISPARO FUE LAOPERACIN DEL RELEVADOR BUCHHOLZ DE LA FASE C , PORMOVIMIENTO DE ACEITE OCASIONADO POR EL CORTO CIRCUITOEXTERNO COMO SE INDICA EN ANEXO 8, LA AUSENCIA DE GASES EN ELRELEVADOR BUCHHOLZ NOS INDICA UNA OPERACIN INDESEABLE.

CABE HACER MENCIN QUE ESTE EVENTO YA HABA OCURRIDO EL16 DE ENERO DE 2002, CON UNA FALLA CERCANA A LA SUBESTACIN ENLA LNEA QRO-73030-IND COMO SE MUESTRA EN ANEXO 9, REALIZANDOLA MEDIDA CORRECTIVA DE CAMBIAR EL RELEVADOR BUCHHOLZ DE LAFASE C DEL BANCO No.1.


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111

EL BANCO No. 1 DE ACUERDO A LOS ANTECEDENTES DE LOS

ESTUDIOS DE CROMATOGRAFA DE GASES DE LOS LTIMOS AOS,

REVELAN QUE ESTE BANCO NO CONTIENE GASES COMBUSTIBLES, CONLO QUE SE DESCARTA DAO DEL AUTOTRANSFORMADOR.

VI.- MEDIDAS CORRECTIVAS

SE REALIZO UNA REVISIN MAYOR AL RELEVADOR BUCHHOLZ, Y SUTRAYECTORIA HACA EL TABLERO POR PARTE DEL PERSONAL DESUBESTACIONES Y PROTECCIONES, CON LICENCIA 4-1390 Y REGISTRO2063 EL DA 7 DE MARZO DE 2004 EN LA CUAL SE LLEVO A CABO LAS

SIGUIENTES ACTIVIDADES:

VERIFICACIN DEL ALAMBRADO DE CONTROL DE LAS SEALES DEALARMA Y DISPARO BUCHHOLZ PARA CADA UNA DE LAS FASES DELTRANSFORMADOR DESDE ESTAS Y HASTA EL TABLERO DUPLEX.

PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO A CABLES DECONTROL SEALES DE ALARMA Y DISPARO BUCHHOLZ

PRUEBAS DE OPERACIN DE SEALES DE ALARMAS Y DISPAROSPARA VERIFICACIN DE LAS LOGICAS, PARA CADA UNA DE LAS FASES YPROTECCIONES ASOCIADAS AL BANCO DE TRANSFORMACION No. 1.

LOS RESULTADOS DE ESTAS PRUEBAS FUERON SATISFACTORIOSNO ENCONTRANDOSE NADA ANORMAL.

AL NO ENCONTRAR LA CAUSA DEL DISPARO DEL BANCO No.1 EN LALICENCIA ANTERIOR, SE SOLICITA NUEVAMENTE LICENCIA 4-1572 CONREGISTRO 2254 PARA EL DIA 14 DE MARZO DE 2004, LLEVANDO A CABOLAS SIGUIENTES ACTIVIDADES:

.SE REALIZ REVISIN GENERAL DE ALARMAS Y LOGICAS DE

DISPARO (63T, 49) DEL BANCO No. 1, OPERANDO SUS RESPECTIVOS

RELES AUXILIARES 86-AT1, 49X.

PRUEBAS DE LOGICA DE DISPARO DE LOS ESQUEMAS DEPROTECCIN DEL BANCO (87T, 51, 51N) CON INYECCIN DE CORRIENTE,OPERANDO SUS RESPECTIVOS RELES AUXILIARES 86-AT1, 5IX, 51NX.

PRUEBAS ELCTRICAS A LOS TRANSFORMADORES DECORRIENTE DE ALTA Y BAJA TENSION.


68/217

112

PRUEBAS DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO DE CABLES DECONTROL DE ALARMAS, DISPAROS, ALIMENTACIONES DEL BANCO DEAUTOTRANSFORMADORES No. 1.

ASIMISMO SE REALIZA EL ALAMBRADO DE SEALES DE ALARMA YDISPARO DEL BUCHHOLZ DE LA FASE C OPERADA DURANTE EL EVENTO,AL RELEVADOR DE FALLA DE INTERRUPTOR QRO-92010 Y AREGISTRADOR DE DISTURBIOS EN 115 KV ANEXO No. 10, CON LAFINALIDAD DE TENER MONITOREADAS ESTAS SEALES, QUEDANDOCONECTANDO EL DISPARO DE BUCHHOLZ DE LA FASE C AL 86-AT1.

SE ENVIARON MUESTRAS DE ACEITE AISLANTE A LAPEM PARA ELESTUDIO DE CROMATOGRAFA DE GASES.

SE REVISARON LOS MICRO SWITCH DE ALARMA Y DISPAROPROPIOS DEL RELE BUCHHOLZ DEL AUTOTRANSFORMADOR FASE C,ENCONTRNDOSE EN CONDICIONES NORMALES.

SE REVISA TANQUE CONSERVADOR DEL AUTOTRANSFORMADORFASE C, SIN ENCONTRAR POSIBLE ANOMALA.


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113

11.-BARRAS


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114


71/217

115

ARREGLOS DE BARRAS

Barra sencilla y barra de transferencia

Barra principal y barra auxiliar (2 B)

Dos barras y barra de transferencia

(3B)

Dos barras y dos interruptores

Dos barras y un interruptor y medio

Conexin en anillo


72/217

116

Arreglos de barras ut ilizados comunmente en C.F.E.


73/217

117

Arreglo debarra

sencilla


74/217

118

Arreglo debarra

principal ybarra

auxiliar


75/217

119

Arreglo de barradoble y barra de

transferencia


76/217

120

Arreglo de barradoble e

interruptor ymedio


77/217

121

Arreglo de barra doble y doble interruptor


78/217

122

TEMA:TEMA:

INTERRUPTORES DE POTENCIAINTERRUPTORES DE POTENCIA

CMRCMR

12. INTERRUPTORES DE POTENCIA


79/217

123

INTERRUPTOR TANQUE MUERTO


80/217

124

PARTES DEL INTERRUPTOR


81/217

125

GABINETE DE CONTROLGABINETE DE CONTROL


82/217

126

PRUEBAS DE FABRICAPRUEBAS DE FABRICA


83/217

127

INTERRUPTOR DEAD TANKINTERRUPTOR DEAD TANK


84/217

128

INTERRUPTORES DE TANQUE VIVOINTERRUPTORES DE TANQUE VIVO


85/217

129

INTERRUPTORES DE TANQUE VIVOINTERRUPTORES DE TANQUE VIVO


86/217

130

INTERRUPTOR DE POTENCIA TIPOINTERRUPTOR DE POTENCIA TIPOHPLHPL-- 800 KV800 KV


87/217

131

PARTES DE INTERRUPTOR DE TANQUE VIVOPARTES DE INTERRUPTOR DE TANQUE VIVO


88/217

132

PARTES DE LA CAMARA DE DE EXTINCIONPARTES DE LA CAMARA DE DE EXTINCION


89/217

133

GABINETE DE CONTROLGABINETE DE CONTROL


90/217

134

TOMA DE LECTURA DE PRESION DE SF6TOMA DE LECTURA DE PRESION DE SF6


91/217

135

13. LINEAS DE TRANSMISIN DE ALTA TENSIN

CAPITULO I

ESTRUCTURAS DETRANSMISIN


92/217

136

TORRES DE SUSPENSION

SOLO SUSPENDEN A LOSCONDUCTORES

SE UTILIZAN PRINCIPALMENTE: DONDE EXISTEN

CRUZAMIENTOS ENTRELINEAS

CUANDO SE REQUIERENCAMBIOS DE DIRECCION Torre tipo cors de suspensin


93/217

137

Botton-panel

Pata Pata

Cuerpo

Cerramiento

Ventana

Brazo BrazoTrabe

Cpula CpulaPartes de una torre de suspensin


94/217

138

TORRES DE TRANSPOSICIN

SE UTILIZAN PARABALANCEAR ELEFECTO DEINDUCCIONMUTUA QUE SEEJERCE ENTRE

CONDUCTORES


95/217

139

TORRES SEMIFLEXIBLES

TIENEN UNA BASEMAS ESTRECHA

LOS HILOS DEGUARDA SONPARTE DE LATORRE

Torre de alineacin de acero semiflexible de 500 Kv.

De la Arkansas Power and Light Company.


96/217

140

TORRES CON VIENTOS

SE CONSTRUYEN DE DOSTIPOS:

1. DE TIPO PORTAL2. TORRES EN V

SE UTILIZAN VIENTOS PARAARRIOSTRADO INTERNO

Y CUATRO VIENTOS ENDIRECCION A LA LINEAPARA DARLE RIGIDEZ A LA

TORRETorre de acero de 500 Kv. utilizada en zonasmontaosas por la Pacific Gas and Electric C.


97/217

141

ESTRUCTURASTRONCOCONICAS

SE INSTALAN DONDE NOEXISTEN PASILLOSAMPLIOS

SE COMPONEN DE TRESSECCIONES TELESCOPICAS

LA DISPOSICION DE LOSCONDUCTORES SIEMPRE ESVERTICAL


98/217

142

POSTES DE MADERA

SE EMPLEAN CUANDOSE DISPONE DE ELLOSCON FACILIDAD

SE INSTALAN ENARMAZONES EN H

SE UTILIZAN PARATENSIONES DE HASTA230 KV


99/217

143

CAPITULO II

CONDUCTORES


100/217

144

CARACTERISTICAS MAS IMPORTANTES DE LOSCONDUCTORES

384x106

430x106180x106

234x106Resistencia a la tensin.

(Newton por m2)

0.00001700.0000245Coeficiente de expansin l nea por C.

1.01.6Rel. de conductividades p/ igual rea.

2.01.0Relacin de peso para igualresistencia elctrica.

3.31.0Relacin de peso para igual rea.

1.01.66Rel. de reas para igual resistencia.

27.07 Newton8.144 NewtonPeso por Km. Para un rea de 1mm2

16.92

17.34

Blando 27.75

Duro 28.72

Resistencia elctrica para un Km delongitud y un rea de 1mm2

0.975

8.89

0.585

2.71

Conductividad elctrica

Peso especfico.

COBREALUMINIO


101/217

145

DISPOSICION DE CABLES ASCR


102/217

146

CAPITULO III

AISLADORES


103/217

147

2) AISLADORES DE TIPO SUSPENSION

CUANDO LAS TENSIONES

AUMENTAN, EL COSTO DE

LOS AISLADORES TIPO

ALFILER AUMENTA, POR

ELLO LAS LINEAS SE AISLAN

CON AISLADORES TIPO

SUSPENSIONCONSTAN DE UNA ORQUILLA

UNA UNIDAD AISLANTE

Y UN PERNO QUE SE UTILIZA PARA

ENSAMBLAR EN LA SIGUIENTE

ORQUILLA


104/217

148

SE HAN DESARROLLADODEBIDO A QUE LAMATERIA PRIMA PARAFABRICAR PORCELANAESCASEA

SE UTILIZANCOMPUESTOS DEETILENO Y PROPILENOCOPOLIMEROCOMBINADO CONALUMINA HIDRATADA

3) AISLADORES SINTETICOS


105/217

149

ALGUNOS TIPOS DE

AISLADORES SINTTICOS


106/217

150

VENTAJAS DE LOS AISLADORES DE

VIDRIO SOBRE LOS DE PORCELANA

SE PUEDEN OBSERVAR LAS PERFORACIONES

DESPUES DE UNA ONDA DE SOBREVOLTAJE ELVIDRIO SE ESTRELLA, IDENTIFICANDOSERPIDAMENTE

EL VIDRIO TIENE UN MENOR COEFICIENTE DEEXPANSIN TRMICA, MINIMIZANDOSE LOSESFUERZOS POR CAMBIOS DE TEMPERATURA

AMBIENTE

LOS AISLADORES DE VIDIO SUFREN UNSOBRECALENTAMIENTO MENOR DEBIDO A QUELOS RAYOS SOLARES PASAN A TRAVS DEELLOS


107/217

151

CAPITULO IV

HERRAJES


108/217

152

14.-MANEJO Y APLICACIN DEL PROGRAMAATPDRAW PARA ANLISIS DE TRANSITORIOS

ELECTROMAGNETICOS

SIMULACIN DE FALLAS ENREDES DE ALTA TENSIN CON EL

PROGRAMA ATP(ALTERNATIVE TRANSIENT PROGRAM)


109/217

153

OCTUBRE -2008.

CASO 1_RLC.PL4

CIRCUITO RLC CON UN INTERRUPTOR EN ELEXTREMO PARA CONECTAR UNA FALLA DE 0.1OHMS EN EL EXTREMO DE LA LNEA.LA FUENTEES DE 13.8 KV.

( f i le 1 _ R L C . p l4 ; x - v a r t ) v

curso sistemas electricos de potenciaversion1parteii-2010

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