ELABORACIÓN PRELIMINAR DEL
MANUAL NORMATIVO PRUELES
S.A.S APLICABLE EN LA EJECUCIÓN
DE PRUEBAS INDIVIDUALES EN
EQUIPOS DE SUBESTACIONES
ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN
AUTOR
CRISTIAN ALBERTO MEDINA ALVAREZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSE DE CALDAS
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTA D.C
ELABORACIÓN PRELIMINAR DEL MANUAL NORMATIVO PRUELES S.A.S APLICABLE EN LA EJECUCIÓN DE PRUEBAS INDIVIDUALES EN EQUIPOS
DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN
PRESENTADO POR: CRISTIAN ALBERTO MEDINA ALVAREZ Código: 20111007060
MODALIDAD: PASANTÍA
EMPRESA: J.E. JAIMES INGENIEROS S.A. – PRUELES S.A.S
DIRECTOR(A) EXTERNO: Ing. ISMAEL GRISALES AVILA
DIRECTOR(A) INTERNO: Ing. MSc. DIANA STELLA GARCÍA MIRANDA
CODIRECTOR(A) INTERNO: Ing. MSc WILLIAM ALFONSO RIAÑO MALDONADO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
DEDICATORIA
A Dios por permitirme culminar otra etapa de mi vida.
A mis padres Alicia Álvarez y Edilberto Medina por su apoyo, comprensión, consejos y sobre todo por valórame tal y como soy.
A mi hermano Matías Medina, por su compañía, amistad y apoyo.
AGRADECIMIENTOS
Agradezco de manera especial a las empresas JE JAIMES INGENIEROS S.A y PRUELES S.A.S, por permitirme ser parte de su grupo de trabajo, contribuyendo a mi formación como profesional.
Al ingeniero Virgilio Arguello, por su colaboración.
Al ingeniero Ismael Grisales, por su apoyo, consejos y compromiso.
A los ingenieros Camilo Cano y Sebastián Carrillo por sus observaciones y recomendaciones.
A los docentes, Diana García y William Riaño, por su apoyo, colaboración y orientación.
A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, por contribuir en mi formación profesional.
A todas las personas que de manera directa o indirecta contribuyeron al desarrollo de este proyecto.
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN ... 1
OBJETIVOS ... 3
OBJETIVO GENERAL ... 3
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 3
1. DEFINICIONES BÁSICAS ... 3
1.1 PRUELES S.A.S ... 3
1.2 ANTECEDENTES DEL PROYECTO EN LA EMPRESA PRUELES S.A.S ... 5
1.3 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA (S/E) ... 5
1.3.1 DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS DE PATIO DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA ... 6
1.4 PRUEBAS PARA PUESTA EN SERVICIO ... 10
1.4.1 PRUEBAS INDIVIDUALES ... 10
1.4.2 PRUEBAS FUNCIONALES ... 10
2. METODOLOGÍA ... 11
2.1 ETAPA 1: RECOLECCIÓN DE INFORMACION ... 12
2.2 ETAPA 2: REGISTRO DOCUMENTAL ... 17
2.3 ETAPA 3: SELECCIÓN DE NORMAS APLICADAS AL MANUAL NORMATIVO PRUELES SAS ... 19
2.4 ETAPA 4: DISEÑO MANUAL PRELIMINAR PRUELES S.A.S ... 22
2.5 ETAPA 5: DISEÑO DE PROTOCOLOS Y PROCEDIMIENTOS GENERALES ... 25
3. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ... 31
4. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DE LA PASANTÍA ... 31
5. APORTES, CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y ESTUDIOS FUTUROS ... 33
5.1 APORTES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO ... 34
5.2 CONCLUSIONES ... 35
5.3 RECOMENDACIONES ... 36
5.4 ESTUDIOS FUTUROS ... 36
REFERENCIAS. ... 37
ANEXOS ... 38
ANEXO 2. PROTOCOLO PARA PRUEBAS INDIVIDUALES EN INTERRUPTORES. ... 38
ANEXO 3. PROTOCOLO PARA PRUEBAS INDIVIDUALES EN SECCIONADORES. ... 38
ANEXO 4. PROTOCOLO PARA PRUEBAS INDIVIDUALES EN PARARRAYOS. ... 38
ANEXO 5. PROTOCOLO PARA PRUEBAS INDIVIDUALES EN TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. ... 38
ANEXO 6. PROTOCOLO PARA PRUEBAS INDIVIDUALES EN TRANSFORMADORES DE TENSIÓN. ... 38
ANEXO 7. PROCEDIMIENTOS GENERALES PRUEBAS INDIVIDUALES EN INTERRUPTOR. ... 38
ANEXO 8. PROCEDIMIENTOS GENERALES PRUEBAS INDIVIDUALES EN SECCIONADOR. ... 38
ANEXO 9. PROCEDIMIENTOS GENERALES PRUEBAS INDIVIDUALES EN PARARRAYO. ... 38
ANEXO 10. PROCEDIMIENTOS GENERALES PRUEBAS INDIVIDUALES EN TRANSFORMADOR DE CORRIENTE. ... 38
ANEXO 11. PROCEDIMIENTOS GENERALES PRUEBAS INDIVIDUALES EN TRANSFORMADOR DE TENSIÓN. ... 38
LISTA DE TABLAS Tabla 1: Descripción de los principales equipos de patio de una subestación eléctrica. ... 7
Tabla 2: Pruebas individuales aplicadas a equipos de alta tensión ... 14
Tabla 3: Resumen de actividades y pruebas en equipos de alta tensión. ... 15
Tabla 4: Listado de normas aplicadas a las pruebas individuales en equipos de alta tensión. ... 16
Tabla 5: Primer filtro realizado para la selección de normas. ... 19
Tabla 6: Segundo filtro realizado para la selección de normas... 20
Tabla 7: Normas seleccionadas para el manual normativo PRUELES. ... 21
Tabla 8: Cuadro comparativo, normas aplicables a la medición de capacitancia, factor de potencia / factor de disipación en transformadores de tensión. ... 23
Tabla 9: Listado de inspecciones, pruebas y actividades aplicadas a los equipos de patio. ... 26
Tabla 10: Equipos consultados para el diseño de protocolos ... 28
Tabla 11: Contenidos y símbolos del diagrama de flujo ... 30
Tabla 12: Lista de anexos. ... 31
Tabla 13: Evaluación y cumplimiento de objetivos. ... 32
LISTA DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Interruptor SF6 S/E Gecelca 3.2 110kV. ... 7
Ilustración 3: Pararrayo de óxido de zinc S/E Cartago 230 kV ... 8
Ilustración 4: CTs S/E Cerromatoso 500 kV ... 8
Ilustración 5: PTs S/E Gecelca 3.2 110 kV. ... 9
Ilustración 6: Esquema metodología de la investigación. ... 11
Ilustración 7: Carpetas y subcarpetas creadas en el software Mendeley ... 18
Ilustración 8: Importación de archivos al software Mendeley ... 18
INTRODUCCIÓN
Con el fin de garantizar el servicio de energía eléctrica a las industrias y hogares del país, el sistema eléctrico colombiano debe estar en constante crecimiento, donde su sistema de generación, transmisión y distribución cumplan los requerimientos de una demanda de energía en aumento, operando siempre en las mejores condiciones. Para ello es necesario monitorear el comportamiento, deterioro y el ciclo útil de los equipos primarios o de patio y los equipos del sistema de protección de las subestaciones eléctricas, desde su fabricación, montaje, ensamble y energización hasta el momento en el que salgan de operación.
Debido a lo anterior, durante el proceso de montaje y ensamble, se requiere ejecutar una serie de pruebas que verifiquen la integralidad de los equipos, detectando daños por el transporte, errores en el conexionado o defectos de fábrica. Cuyos resultados permiten tomar medidas correctivas o preventivas antes de la energización. Estas pruebas son conocidas como pruebas para puesta en servicio, donde se incluyen las pruebas individuales y funcionales.
Se debe tener en cuentas que las pruebas mencionadas anteriormente deben ser realizadas por empresas especializadas que proporcione resultados fiables; de aquí la importancia de un manual normativo, basado en la recopilación de normas, recomendaciones de fabricantes y documentos académicos que instruya al personal en el correcto desarrollo de las pruebas obteniendo datos verídicos.
Por medio de la investigación descriptiva y documental, este documento dará respuesta a la pregunta ¿Qué normas nacionales y/o internacionales aplican en la ejecución de pruebas individuales a equipos de alta tensión de subestaciones eléctricas? Incluyendo en el alcance de este proyecto los equipos de patio como: interruptores, seccionadores, pararrayos, transformadores de corriente y transformadores de tensión; proporcionado a la empresa PRUELES el marco referencial requerido para el desarrollo preliminar de su manual normativo.
El tema general de pruebas eléctricas, tanto de energización, rutina, tipo, individuales y funcionales, son conocidas en la literatura académica, y en el mercado, por tanto, es posible encontrar referencias en la red o en las bibliotecas con contenido similar al presentado en este documento. Sin embargo, estas se enfatizan en el procedimiento y menciona de manera superficial las normas aplicables (ANSI / IEEE, IEC y NTC), es decir, no se profundiza en la información que brindan cada una, ni las compara, dejando un vacío al momento de tener que elegir entre una norma u otra.
cita proyectos de grados, libros, revistas y/o especificaciones de fabricantes con el fin de explicar las pruebas individuales incluidas en el manual normativo preliminar.
Teniendo en cuenta los limitantes que presenta este trabajo, como solución se desarrolla una metodología compuesta por cinco etapas que recolecta, registra y selecciona las normas aplicadas a las pruebas individuales de los equipos ya mencionados; para el posterior diseño del manual normativo preliminar, protocolos y procedimientos (ver sección 2).
Los aportes de esta pasantía son importante por ser un punto de partida para el personal de PRUELES y los estudiantes del proyecto curricular de Ingeniería Eléctrica que deseen enfocarse en las pruebas de puesta en servicio de las subestaciones eléctricas, dado que este documento expone en sus anexos las descripciones, definiciones básicas, importancia, métodos de ejecución, protocolos y procedimientos generales de las principales pruebas individuales ejecutadas en equipos de patio, proporcionando al lector las herramientas básicas para desarrollar satisfactoriamente las pruebas incluidas en este documento. Entre los principales aportes que proporciona este trabajo están: la implementación de una metodología para la selección de normas, la construcción de una base de datos, herramientas de comparación de normas como los cuadros comparativos incluidos en el diseño del manual normativo preliminar, el diseño de protocolos y procedimientos (ver sección 4.1)
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Estructurar el marco referencial del manual normativo requerido por la empresa PRUELES, aplicado en la ejecución de pruebas individuales en equipos de subestaciones eléctricas, teniendo en cuenta las normas usadas en el sector eléctrico nacional e internacional.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
- Consolidar en una base de datos las normas usadas en las pruebas individuales de equipos de alta tensión en subestaciones eléctricas.
- Determinar las normas requeridas para el desarrollo preliminar del manual normativo de PRUELES S.A.S, teniendo en cuenta los campos de aplicación, criterios de evaluación y procedimientos.
- Diseñar el manual preliminar, protocolos y procedimientos generales para la ejecución de las pruebas que implementará la empresa PRUELES, aplicando las recomendaciones dadas por las normas, fabricantes y documentos académicos.
1. DEFINICIONES BÁSICAS
En la siguiente sección se presenta las definiciones básicas que se utilizan en el transcurso de este trabajo de grado, desarrollado en cuatro partes: la empresa, antecedentes del proyecto en la empresa, subestaciones eléctricas y las pruebas para puesta en servicio, en la primera parte, se realiza una breve descripción de la empresa PRUELES S.A.S, la segunda parte muestra los antecedentes del proyecto en la empresa, la tercera parte busca contextualizar al lector con respecto a las subestaciones eléctricas y sus principales equipos de patio. Finalmente, la cuarta parte está relacionada con la definición de las pruebas para puesta en servicio, pruebas individuales y funcionales.
1.1 PRUELES S.A.S
alta tensión; líneas de transmisión, contribuyendo al buen desarrollo del sistema eléctrico colombiano.
En su corta trayectoria en el mercado eléctrico, PRUELES S.A.S, ha ofrecido el servicio de ejecutar pruebas individuales a transformadores de corriente, de tensión, de potencia, interruptores, seccionadores, pararrayos, reactores, bancos capacitivos, varistores; prueba en sistemas de puesta a tierra y líneas de trasmisión” (PRUELES S.A.S, 2016).
“La misión de PRUELES S.A.S es: Proporcionar un servicio de calidad que satisfaga las necesidades en el campo de ingeniería, brindando:
Al Estado: Acato de las normas y obligaciones.
A nuestros clientes: Soluciones prácticas, efectividad, garantías, confianza, experiencia y responsabilidad en el desarrollo de nuestros deberes.
A la comunidad: Respeto y cuidado.
A los proveedores: Igualdad de oportunidades, afinidad y cumplimiento. A nuestros colaboradores: Trabajo conjunto, prosperidad y compañerismo. A nuestros socios: Cumplimiento, agradecimiento y productividad.
A la empresa: Crecimiento constante, solvencia y permanencia en el mercado. A la competencia: Reconocimiento, respeto y competencia sana.
Al medio ambiente: Protección.
La visión de PRUELES S.A.S es: Ser una empresa líder a nivel nacional e internacional en la ejecución de pruebas de ingeniería y servicios a fines, de forma confiable, oportuna e integra con responsabilidad social empresarial, buscando proteger al medio ambiente y logrando la expansión y crecimiento corporativo, de nuestros colaboradores y demás interesados” (PRUELES S.A.S, 2016).
SERVICIOS
- Pruebas individuales (PRUELES S.A.S, 2016):
Interruptor:
Factor de potencia.
Resistencia de aislamiento.
Resistencia de contactos.
Tiempos de operación.
Seccionador:
Resistencia de aislamiento.
Resistencia de contactos.
Pararrayos:
Resistencia de aislamiento.
Factor de potencia.
Transformador de corriente:
Factor de potencia.
Curva de saturación.
Polaridad.
Resistencia de aislamiento.
Resistencia de devanados.
Transformador de tensión:
Factor de potencia.
Polaridad.
Relación de transformación.
Resistencia de aislamiento.
Resistencia de devanados. - Pruebas en sistema de puesta a tierra:
Medición de resistencia de malla de puesta a tierra.
Tensión de paso y contacto. - Prueba en líneas de trasmisión:
Parámetros de línea.
- Alquiler de equipos para medición de parámetros eléctricos.
1.2 ANTECEDENTES DEL PROYECTO EN LA EMPRESA PRUELES S.A.S
Actualmente no se ha desarrollado alguna investigación previa concerniente a un manual normativo en la empresa PRUELES S.A.S, por lo tanto, para llevar a cabo esta pasantía, se toma como referencia las pruebas individuales expuestas en el libro “Subestaciones de alta y extra alta tensión” además del conjunto de pruebas propuestos en los servicios de la empresa PRUELES (ver sección 1.1). Sin embargo, J.E. JAIMES ha diseñado instructivos operacionales relacionados con las pruebas a equipos de patio de subestaciones, nombrando algunas normas relevantes que aportan al desarrollo de la investigación.
Por otro lado, el tema de pruebas individuales en subestaciones eléctricas, son conocidas en la literatura académica y en el mercado, por lo que se puede encontrar referencias en la red o en las bibliotecas, siendo estos guías para la recolección y selección de las normas objeto de este documento. En la sección 2.1 de la metodología, se menciona los principales trabajos de grado, revistas, manuales y libros que brindaron información relevante a esta pasantía.
1.3 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA (S/E)
Una subestación eléctrica es un conjunto de equipos capaz de dirigir y transformar la energía a niveles adecuados de tensión para su transmisión, distribución y consumo, manteniendo unos parámetros de calidad. (Hernández, 2008)
Las S/E están conformadas principalmente por los siguientes equipos y sistemas:
- Aisladores - Pararrayos - Interruptor. - Seccionador.
- Transformadores de instrumentación (CTs. y PTs.). - Sistema de control, protección y medida.
- Sistema de comunicaciones. - Servicios auxiliares.
- Sistema de puesta a tierra.
Dependiendo del tipo de S/E, estas también pueden poseer los siguientes equipos:
- Transformador de potencia. - Reactores.
- Bancos capacitivos.
Las subestaciones eléctricas se clasifican de la siguiente manera (HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003),:
- Según su tipo:
Elevadora.
Reductora.
De maniobra.
Distribución. - Según su aislamiento:
AIS o convencional (aire)
GIS (SF6)
Hibridas también conocidas como PASS. - Según su instalación:
Intemperie.
Interior.
Blindados.
1.3.1 DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES EQUIPOS DE PATIO DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
En la tabla 1, se presenta las descripciones básicas, clasificación e ilustración de los interruptores, seccionadores, pararrayos, transformadores de corriente y transformadores de tensión.
VILLEGAS S.A., 2003): - Según su siti
o
de insta
lac
ió
n:
Interior. Exterior. - Según su
Motorizado. Los par
arrayos
De protección. Mixtos. - Según su c
on
CTs. S/E Cerromatoso 500
De protección. - Según su c
on
strucción:
Inductivos. Capacitivo. Resistivo. Mixto.
1.4 PRUEBAS PARA PUESTA EN SERVICIO
Estas pruebas son conocidas como pruebas de campo y están compuestas por las pruebas individuales y funcionales. De manera general, las pruebas para puesta en servicio son verificaciones que se realizan a los equipos y dispositivos constitutivos de una subestación, después del proceso de montaje y antes de la energización o puesta en servicio. Con el fin de determinar las condiciones operativas de los equipos de alta tensión; sistemas auxiliares, protección, medida, registro de falla, control y comunicaciones, definiendo de esta manera, el estado final de estos y el funcionamiento en conjunto de la subestación.
Los resultados obtenidos de estas pruebas, permiten parametrizar los equipos, determinado su desgaste por funcionamiento, en el mismo lugar de operación durante su ciclo de trabajo, siendo una referencia para la programación de mantenimientos preventivos y correctivo. (HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003)
Es menester mencionar que un requisito indispensable para el desarrollo de las pruebas para energización, son los resultados de las pruebas realizadas por los fabricantes de cada uno de los equipos, entre ellas tenemos: las prueba tipo, ensayo y especiales; identificando los valores referencias o nominales de los equipos.
1.4.1 PRUEBAS INDIVIDUALES
Son las pruebas requeridas para verificar la integridad de los equipos de alta tensión y sistema de protección ubicados en su lugar de operación, con el fin de buscar daños producidos durante el traslado, almacenamiento y montaje; así mismo, determinar el correcto ensamble y conexionado de los equipos y sistemas de una subestación. Estas pruebas se deben realizar contrastando los valores medidos con los proporcionados por las pruebas en fábrica. (Izarra Rivas & Socorro, 2011)
1.4.2 PRUEBAS FUNCIONALES
2. METODOLOGÍA
La presente pasantía se realizó bajo el enfoque del marco referencial del manual normativo preliminar para la empresa PRUELES SAS aplicado a pruebas individuales en equipos de alta tensión, teniendo en cuenta la información general expresada en cada norma aplicable.
Esta investigación se destacó por ser de tipo descriptivo, documental y no experimental; la cual se basó en la recolección y selección de normas referente a las pruebas aplicables a equipos de patios en subestaciones eléctricas, recomendaciones de fabricantes y documentos académicos con el fin de presentar definiciones, métodos de ejecución y criterios de evaluación.
El alcance de este trabajo son los equipos de potencia presente en los patios de subestaciones eléctricas convencionales tales como: transformador de tensión, transformador de corriente, seccionador, interruptor y pararrayos.
La metodología de investigación está compuesta por 5 etapas, con las que se dio respuesta a los objetivos planteados en este documento, en la siguiente imagen se muestra el esquema de la metodología implementada, donde posteriormente se amplía la información de cada una de las etapas (ver secciones 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 y 2.5)
Ilustración 6: Esquema metodología de la investigación.
Objetivo General
Estructurar el marco referencial del manual normativo de PRUELES SAS.
Etapa Procedimiento
Objetivos específicos
1 de información Recolección
2 Registro
documental
Observación documental
Proyectos de grado
Libros especializados
Revistas
Búsqueda de normas
Referencias electrónicas
Biblioteca ICONTEC
JE JAIMES ‐ PRUELES
2.1 ETAPA 1: RECOLECCIÓN DE INFORMACION
Esta investigación se apoyó en la observación documental con el fin de obtener la información referente a las normas implementadas en la ejecución de pruebas individuales en equipos de patio de subestaciones eléctricas. Se seleccionó trabajos de grado, libros especializados en subestaciones, procedimientos de empresas existentes y revistas de fabricantes; dentro de los documentos de mayor relevancia se mencionan los siguientes:
- Manual de mantenimiento de subestaciones de distribución del campus universitario, U.N.A.M. Autores: Alvarado Carlos, Menchaca Edgar y Rojas Alfredo.
- Manual de prueba de campo para equipos primarios de sistemas de distribución. Autores: Gonzalez Tarquino, Rosales Rubén y Simbron Carlos.
- Protocolos para el mantenimiento de equipos de potencia en subestaciones eléctricas: caso Coinseca. Autores: Hernadez F y Yonathan E.
- Realización de pruebas de aceptación a los equipos de alta tensión de la subestación Termobarrancas. Autor: Sandoval José
- Diseño de un manual de procedimiento para la puesta en servicio de las subestaciones eléctricas de la empresa Enelven. Autores: Rivas Jessica, Socorro Regulo.
- Desarrollo de la metodología para pruebas de aceptación y mantenimiento de los equipos de alta tensión de la S/E Barbacoa I con equipos de medición Omicron y Vanguard, Cadafe Gto. Autor: Madriz José
- Subestaciones de Alta y Extra alta tensión. Autor: Ramírez Carlos
- Elementos de diseño de subestaciones eléctricas. Autor: Enriquez Gilberto. - Diseño de subestaciones eléctricas. Autor: Martín José.
- Procedimientos de pruebas de campo para equipo primario de subestaciones de distribución. Autor: CFE
- Manual de mantenimiento para subestaciones eléctricas empresa distribuidora del pacífico. Autor: Dispac
- Evaluación de estado de equipo de subestaciones. Autor: López José
- Determinación de los protocolos de prueba en alta tensión a ser aplicados en equipos y materiales utilizados en nivel de hasta 22kV. Autor: Portocarrero Olmedo.
- Pruebas eléctricas de campo aplicables a interruptores de potencia específicamente a los de gas hexafloruro de azufre (SF6) y pequeño volumen de aceite (P.V.A). Autor: Arenas Julio.
- Procedimiento de puesta en servicio de una subestación de interconexión internacional a 230kV. Autor: Lara Mónica.
- Tipo de prueba de resistencia de aislamiento. Autor: Dougnac Andres.
- “A stitch in time” the complete guide to electrical insulation testing. Autor: MEGGER - Propuesta de protocolo de pruebas a transformador de corriente. Autor: Reyes
William
- Métodos de pruebas de los transformadores de corriente. Autor: OMICRON - CT Analyzer manual del usuario. Autor: OMICRON
- CPC 100 manual de usuario. Autor: OMICRON - VOTANO 100 user manual. Autor: OMICRON
- TeraOhmXA 10 kV MI 3210 manual de instrucciones. Autor: METREL - The POB-AD series coil tester & power supply. Autor: DV POWER
- CAT 60 de II serie analizador y medidor de tiempos del interruptor. Autor: DV POWER
En primera instancia se revisó el capítulo 16 del libro “Subestaciones de alta y extra alta tensión”1, permitiendo obtener una listade las principales pruebas que se deben realizar a los equipos de patio. (Ver tabla 2)
Tabla 2: Pruebas individuales aplicadas a equipos de alta tensión
EQUIPO PRUEBAS INDIVIDUALES
INTERRUPTOR
- Presión de gas SF6.
- Operación de motores y compresores. - Operación manual de emergencia.
- Operación de señalización de cerrado/ abierto. - Contador de operaciones.
- Alimentación de c.a. y c.c. - Sellado de gabinetes.
- Resistencias de aislamiento. - Factor de potencia.
- Resistencias de contactos.
- Tiempos de operación al cierre y apertura.
- Tensiones y corrientes de operación de las bobinas de cierre y apertura.
- Bloqueos y alarmas por perdidas de presión del sistema de interrupción y mecanismos
SECCIONADOR
- Verificación de los mecanismos de operación manual y motorizada.
- Alimentación c.a. y c.c. - Resistencia de aislamiento. - Resistencias de contactos. - Tiempos de cierres y aperturas.
- Corrientes de operación de cierre y de apertura.
PARARRAYO
- Resistencias de Aislamiento. - Factor de potencia.
- Medida de corriente de fuga en servicio.
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (CT)
- Nivel de aceite.
- Núcleos no utilizados cortocircuitados y a tierra. - Resistencia de aislamiento.
- Factor de potencia.
- Prueba de relación de transformación.
- Obtención de curva de magnetización en cada núcleo para la relación utilizada.
- Prueba de polaridad.
- Prueba de resistencia de devanados.
TRANSFORMADOR DE TENSIÓN (PT)
- Nivel de aceite.
- Verificación de dispositivos de protección secundarios. - Resistencia de aislamiento.
- Factor de potencia.
1 Se seleccionó este libro por ser una recopilación de la información obtenida de diferentes S/E diseñadas y construidas
por la firma de Ingeniería Mejía Villegas S.A para la empresa Interconexión eléctrica S.A (ISA). Donde se incluyen parámetros de diseño, construcción y pruebas aplicadas a las subestaciones eléctricas. (HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003)
- Pruebas de relación de transformación. - Prueba de polaridad.
Fuente: (HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003)
Teniendo en cuenta la información de la anterior tabla, se prosiguió a seleccionar las pruebas que estarán incluidas en el marco referencial de manual normativo preliminar de PRUELES. Fue importante realizar este proceso debido a que algunas de las pruebas sugeridas por (HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003), hacen parte de actividades que se deben realizar antes y durante la ejecución de las pruebas individuales, por lo tanto se tuvo en cuenta recomendaciones dadas en los proyectos de grado como “Protocolos para el mantenimiento de equipos de potencia en subestaciones eléctricas: caso Coinseca”, “Manual de prueba de campo para equipos primarios de sistemas de distribución”, “Realización de pruebas de aceptación a los equipos de alta tensión de la subestación Termobarrancas” y las recomendaciones dadas por la fábrica ABB2 ; la información obtenida se puede observar en la tabla 3, donde se diferencia las actividades de las pruebas recomendadas.
Tabla 3: Resumen de actividades y pruebas en equipos de alta tensión.
INTERRUPTOR DE POTENCIA
ACTIVIDADES PRUEBAS
- Presión de gas SF6.
- Operación de motores y compresores. - Operación manual de emergencia. - Operación de señalización de cerrado/ abierto.
- Contador de operaciones. - Alimentación de c.a. y c.c. - Sellado de gabinetes.
- Tensiones y corrientes de operación de las bobinas de cierre y apertura.
- Bloqueos y alarmas por perdidas de presión del sistema de interrupción y mecanismos
- Resistencias de aislamiento. - Factor de potencia.
- Resistencias de contactos.
- Tiempos de operación al cierre y apertura.
SECCIONADOR
ACTIVIDADES PRUEBAS
- Verificación de los mecanismos de operación manual y motorizada.
- Alimentación c.a. y c.c.
- Corrientes de operación de cierre y de apertura.
- Tiempos de cierres y aperturas.
- Resistencia de aislamiento. - Resistencias de contactos.
PARARRAYO
ACTIVIDADES PRUEBAS
- Medida de corriente de fuga. - Resistencias de Aislamiento. - Factor de potencia.
2 Asea Brown Boveri S.A (ABB), empresa sueca líder en fabricación de equipos de patio en Colombia,
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (CT)
ACTIVIDADES PRUEBAS
- Nivel de aceite. - Presión gas SF6
- Núcleos no utilizados cortocircuitados y a tierra.
- Resistencia de aislamiento. - Factor de potencia.
- Prueba de relación de transformación. - Obtención de curva de magnetización en cada núcleo para la relación utilizada. - Prueba de polaridad.
- Prueba de resistencia de devanados. TRANSFORMADOR DE TENSIÓN (PT)
ACTIVIDADES PRUEBAS
- Nivel de aceite. - Presión gas SF6
- Verificación de dispositivos de protección secundarios.
- Resistencia de aislamiento. - Factor de potencia.
- Pruebas de relación de transformación. - Prueba de polaridad.
Fuente: Autor
Con las pruebas seleccionadas, se buscó de manera exhaustiva las normas nacionales e internacionales relacionadas con las pruebas de la tabla 3; en los diferentes proyectos de grado, libros especializados en subestaciones, procedimientos de empresas existentes y revistas de fabricantes mencionados al principio de esta sección; obteniendo la siguiente tabla (ver tabla 4).
Tabla 4: Listado de normas aplicadas a las pruebas individuales en equipos de alta tensión.
EQUIPO NORMAS
INTERRUPTOR
- ANSI C37.06-2000 - ANSI/IEEE C37.09-1979 - ANSI/NETA-ATS 2009 - IEEE Std C37.04-1999 - IEEE Std C37.10-2011 - IEEE Std C37.10-1995 - IEEE Std C37.12-2008 - IEEE Std C37.11-1997 - IEEE Std C57.12.90-1999 - IEC 62271-1 2007
- NTC 2131
PARARRAYO
- ANSI/NETA-ATS 2009 - IEEE Std C62.11-2005 - IEEE Std C57.12.90-1999 - IEC 60099-4 1991
- NTC 4389
CT
- ANSI IEEE C57.13.1-1981 - ANSI/NETA-ATS 2009 - IEEE Std C57.13.1-2006 - IEEE Std C57.13.2-1991 - IEEE Std C57.13.5-2003 - IEEE Std C57.13-2008 - IEEE Std C57.110-2008 - IEC 60044-1 2003 - IEC 60044-6 1992 - NTC 2205
PT
- ANSI/NETA-ATS 2009 - ANSI C93.1-1999 - IEEE Std C57.13-2008 - IEEE Std C57.13.5-2008 - IEEE Std C57.12.90-2010 - IEC 60044-5 2002
- IEC 60044-2 2003 - NTC 2207
Fuente: Autor
2.2 ETAPA 2: REGISTRO DOCUMENTAL
El objetivo de la siguiente etapa es buscar y recopilar las normas de la tabla 4; para ello se revisó diferentes referencias electrónicas entre ellas la base de datos de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y las páginas web de la IEC, IEEE, ANSI y NTC. De igual forma se indagó en la biblioteca ICONTEC, dado que esta posee una base de datos muy amplia referente a las normas utilizadas en los diferentes campos de la ingeniería, además de ser uno de los principales proveedores de normas en Colombia. A su vez las empresas JE JAIMES – PRUELES proporcionaron las normas que tenían en su disposición.
Una vez obtenida las normas requeridas, fue necesario registrarlas y clasificarlas en una base de datos teniendo en cuenta los siguientes aspectos:
Haciendo uso del programa Mendeley3, se creó carpetas para cada equipo de patio (interruptor, seccionador, pararrayo, CT y PT), a su vez se agrupó las normas en las siguientes subcarpetas: ANSI/ IEEE, IEC y NTC; con el fin de facilitar la búsqueda de las normas dentro de la base de datos. (Ver ilustración 7)
Ilustración 7: Carpetas y subcarpetas creadas en el software Mendeley
Fuente: Autor
Con las carpetas creadas, se importó las normas recolectadas al software. Donde el programa de manera autónoma extrae información de los archivos importados para facilitar las citas bibliográficas al momento de requerirse, entre esta información se tiene:
- Autor. - Titulo. - Año.
- Publicado en. (Ver ilustración 8)
Ilustración 8: Importación de archivos al software Mendeley
Fuente: Autor
3 Mendeley es un software libre utilizado en la gestión de documentos y manejo de referencias. Este
Al finalizar la importación de las normas, se exportó la base de datos utilizando las herramientas del software Mendeley, donde se generó un archivo con extensión BibTex (*.bib), con el fin de que la base de datos se pueda importar a cualquier otro gestor bibliográfico que pueda poseer algún funcionario de la empresa PRUELES.
2.3 ETAPA 3: SELECCIÓN DE NORMAS APLICADAS AL MANUAL NORMATIVO PRUELES SAS
En esta etapa, se desarrolló el proceso de selección de las normas aplicadas a las pruebas individuales en los equipos de patio del manual normativo preliminar. Iniciando con la revisión de las normas recopiladas en la etapa 2, teniendo en cuenta las pruebas seleccionadas en la tabla 3 de la etapa 1; permitiendo diferenciar las normas que se enfocaban al diseño, pruebas tipo y pruebas de rutina; de aquellas que proporcionan información sobre las pruebas individuales. Siendo este un primer filtro (Ver tabla 5).
Tabla 5: Primer filtro realizado para la selección de normas.
EQUIPO NORMAS ENFOCADAS A
DISEÑO, PRUEBAS TIPO Y ENSAYO
NORMAS CON INFORMACIÓN SOBRE PRUEBAS INDIVIDUALES
INTERRUPTOR - ANSI C37.06-2000
- IEEE Std C37.04-1999 - ANSI/IEEE C37.09-1979. - IEEE Std C37.10-1995. - IEEE Std C37.10-2011 - IEEE Std C57.12.90-1999. - IEC 60694-1996
- IEC 60056 1987 - IEC 62271-100-2003 - NTC 3274
SECCIONADOR - IEEE Std C37.30.1-2011 - ANSI/NETA ATS-2009.
- ANSI/IEEE C37.09-1979. - IEEE Std C37.34-1994. - IEEE Std C57.12.90-1999. - IEC 60694 1996
- ANSI/NETA ATS-2009. - IEEE Std C57.12.90-1999.
CT - IEEE Std C57.13.2-1991 - ANSI/NETA ATS-2009.
- IEEE Std C57.12.90-2010. - IEEE Std C57.13-2008.
Continuando con el segundo filtro, se reunió las normas que posean revisiones, normas homólogas (información similar o citada) y las traducciones como el caso de las NTC, donde se evidenció que estas no aportaban mayor información que la presentada por las normas IEC por tal razón, son irrelevantes para este trabajo. Este proceso facilitó la caracterización de las normas donde se evita la información repetida y a su vez es complementada. (Ver tabla 6)
Tabla 6: Segundo filtro realizado para la selección de normas.
NORMA NORMAS HOMÓLOGAS TRADUCCIÓN
IDÉNTICA O EQUIVALENTE
ANSI/NETA ATS-2009 ANSI/IEEE C37.09-1979
IEEE Std C37.10-1995 IEEE Std C37.10-2011
IEEE Std C57.12.90-1999. IEEE Std C57.12.90-2010.
IEC 60694-1996 IEC 60056 1987 (Cita
directamente)
IEC 62271-100-2003 (Cita directamente)
NTC 3274
IEC 62271-102 2003 (Cita directamente)
IEC 60694-1996 NTC 2157
IEC 60265-1 1998 (Cita
directamente)
IEC 60694-1996 NTC 2131
IEEE Std C37.34-1994.
ANSI/IEEE C57.13.1-1981 IEEE Std C57.13.1-2006. IEEE Std C57.13.5-2003 IEEE Std C57.110-2008 IEC 60044-6-1992
IEC 60044-1-2003 NTC 2205
IEC 60044-2 2003 IEC 60044-5-2002 NTC 2207
ANSI C93.1-1999 IEEE Std C57.13-2008
Durante la gestión y revisión de las normas de la tabla 6, se seleccionó aquellas normas que harían parte de manual normativo, teniendo en cuenta la información que proporcionaba con respecto a las pruebas individuales de los equipos objeto de este documento.
Para el proceso de selección se procuró tomar normas de diferentes institutos; con el fin de compararlas e identificar cual era más rigurosa o la que presentaba los métodos de prueba más utilizadas. Sin embargo, esto no se pudo realizar en todas las pruebas dado que se observó la predominancia de las normas ANSI e IEEE en cuestión de definiciones, métodos y criterios de evaluación con respecto a las IEC. Para mostrar lo mencionado anteriormente se realizó la tabla 7, donde se puede observar las normas seleccionadas por pruebas para cada equipo de patio.
Tabla 7: Normas seleccionadas para el manual normativo PRUELES.
EQUIPO PRUEBAS NORMAS
Interruptor de potencia
Factor de potencia ANSI/NETA ATS-2009 IEEE Std C37.10-1995 IEEE Std C57.12.90-2010
Resistencia de aislamiento ANSI/NETA ATS-2009 ANSI/IEEE C37.09-1979 IEC 60694-1996 /NTC 3274
Resistencia de contactos ANSI/NETA ATS-2009 ANSI/IEEE C37.09-1979. IEC 62271-100-200
Tiempos de operación ANSI/IEEE C37.09-1979 IEC 62271-100-2003
Seccionador
Factor de potencia IEEE Std C37.34-1994 IEEE Std C57.12.90-2010
Resistencia de aislamiento ANSI/NETA ATS-2009
Resistencia de contactos ANSI/NETA ATS-2009 ANSI/IEEE C37.09-1979 IEC 62271-100-2003
Pararrayo Factor de potencia
ANSI/NETA ATS-2009 IEEE Std C57.12.90-2010
Resistencia de aislamiento ANSI/NETA ATS-2009
Transformador de corriente
Factor de potencia IEC 60044-1-2003
Curva de saturación IEC 60044-1-2003 IEEE Std C57.13.1-2006
Polaridad IEEE Std C57.13.1-2006
Relación de transformación IEC 60044-1-2003 IEEE Std C57.13.1-2006
Resistencia de aislamiento ANSI/NETA ATS-2009 IEEE Std C57.13.1-2006
Resistencia de devanados IEC 60044-6-1992 IEEE Std C57.13.1-2006
Transformador de
tensión Polaridad
ANSI C93.1-1999 IEEE Std C57.13-2008
Relación de transformación IEC 60044-5-2002
IEEE Std C57.12.90-2010
Resistencia de aislamiento ANSI/NETA ATS-2009 IEEE Std C57.12.90-2010
Resistencia de devanados IEEE Std C57.12.90-2010 IEEE Std C57.13-2008 Fuente: Autor
Es importante mencionar, la complementación de la información relacionada con las pruebas de aislamiento (resistencia de aislamiento y factor de potencia) en interruptores, seccionadores y pararrayos, donde se incluyó entre las normas aplicables la IEEE Std C57.12.90-2010. El campo de aplicación de esta norma son los transformadores de potencia, pero teniendo en cuenta los resultados del trabajo de grado “Desarrollo de la metodología para pruebas de aceptación y mantenimiento de los equipos de alta tensión de la S/E Barbacoa I con equipos de medición Omicron y Vanguard, CADAFE GTO” la información básica proporcionada por la anterior norma se puede implementar en los equipos mencionados en este párrafo. De igual forma esta norma se utilizó para las pruebas de relación de transformación, resistencia de aislamiento y resistencia de devanados en transformadores de tensión.
2.4 ETAPA 4: DISEÑO MANUAL PRELIMINAR PRUELES S.A.S
Un manual normativo, como su nombre lo indica, es una guía que proporciona información sobre normas, con el fin de instruir al lector sobre los parámetros nacionales e internacionales relacionados con el desarrollo de una actividad en específico. A nivel organizacional, PRUELES, hará uso del manual normativo para orientar a sus funcionarios sobre las normas y recomendaciones de fabricantes que apliquen en las actividades concernientes a la ejecución de pruebas individuales en equipos de alta tensión de subestaciones eléctricas. Teniendo en cuenta lo anterior, a continuación, se describe las actividades que se realizó para diseñar el manual normativo preliminar.
Durante el proceso de selección, se requirió caracterizar cada una de las posibles normas que harían parte del manual normativo preliminar, teniendo en cuenta la información que aportaba, quedando finalmente las normas presentadas en la tabla 7. Con la información obtenida de la caracterización de las normas seleccionadas, se construyó tablas comparativas para cada una de las pruebas aplicables a los equipos de patio objeto de este documento.
desarrollo de sus actividades que se complementa con la información subministrada por los protocolos y procedimientos generales.
Por otra parte, en las pruebas de resistencia de aislamiento, factor de potencia y resistencia de contactos, se agregó las casillas “Tensión de prueba” y “Corriente inyectada”, esto se realizó debido a que las normas enfatizan en estos valores para el desarrollo de las pruebas.
Tabla 8: Cuadro comparativo, normas aplicables a la medición de capacitancia, factor de potencia / factor de disipación en transformadores de tensión.
Norma IEC 60044-5 2002 IEEE Std C57.13.5-2003
Tensión de
prueba ±10 % tensión del bobinado primario - 10kV Método - GST (Grounded specimen test)
- UST (Ungrounded specimen test)
- GST (Grounded specimen test)
- UST (Ungrounded specimen test)
Procedimiento Cortocircuitar las terminales del bobinado secundario. Aplicar una tensión AC entre la terminal de alta tensión y tierra; entre las terminales del devanado secundario y tierra.
No especifica
Criterio de
evaluación - Valores dados por el fabricante. - Factor de disipación de 0,5% para los PT capacitivo inmersos en aceites y un 0,15% para los PT aislados en gas
Fuente: Anexo 1
Un punto a recalcar de las tablas comparativas, es el hecho que el lector puede decidir sobre cuál de las normas seleccionadas es más rigurosa, cual brinda mayor información o cual aplica de acuerdo a las exigencias del cliente.
Con respecto a los criterios de evaluación que también se presentan en las tablas comparativas, se pudo evidenciar que las normas seleccionadas en la mayoría de las pruebas quedan abiertas, es decir, sin un dato significante debido a que referencian directamente la información proporcionada por el fabricante como las especificaciones de los equipos, las pruebas tipo y rutina; por lo tanto, se tuvo en cuenta en algunos caso los criterios de evaluación dados por documentos académicos (Ver referencias del Anexo 1)
Considerando las tablas comparativas y los resúmenes de las normas seleccionadas, se diseñó la estructura base que tendrá el manual normativo preliminar de PRUELES.
La estructura diseñada fue la siguiente:
a. Membrete:
En el membrete se da la información correspondiente al logo de la empresa, el nombre del documento, el código y la revisión.
b. Introducción:
En esta sección se introduce al tema y se justifica el desarrollo del manual.
c. Objeto:
Para este caso el objeto del manual preliminar son las normas aplicables al desarrollo de las pruebas individuales en interruptores, seccionadores, pararrayos, transformadores de corriente y transformadores de tensión.
d. Alcance:
Se especifica el campo de aplicación del manual preliminar.
e. Definiciones básicas:
Para las definiciones básicas, se tomó las secciones 1.3 y 1.4 del presente documento.
f. Normas aplicables a pruebas individuales en equipos de patio.
Esta sección está dividida en 5 partes, una para cada equipo de patio, además se incluye la tabla 7 del presente documento como resumen (ver sección 4 del anexo 1).
Cada una de las 5 partes se estructuró de la siguiente manera:
Equipo de patio (Interruptor, seccionador, pararrayo, transformador de corriente, transformador de tensión)
i. Pruebas:
ii. Descripción e importancia:
En esta sección, se proporciona conceptos básicos de las pruebas, importancia y algunos criterios de evaluación consultados de los documentos de la epata 1. (ver sección 2.1)
iii. Tabla comparativa:
Se realizó una tabla similar a la tabla 8 para cada una de las pruebas seleccionadas.
iv. Resumen de cada norma seleccionada:
Los resúmenes se realizaron a todas las normas seleccionadas en las respectivas pruebas objeto del documento.
g. Referencias:
En esta sección se presenta las normas, documentos y revistas utilizadas en el manual preliminar.
h. Control del documento:
Se especifica el autor del manual, quien lo revisa y quien lo aprueba. (Ver Anexo 1)
2.5 ETAPA 5: DISEÑO DE PROTOCOLOS Y PROCEDIMIENTOS GENERALES
Como complemento a la información incluida en el manual normativo preliminar, se estructuró en compañía de los ingenieros Camilo Cano y Sebastián Carrillo pertenecientes a la empresa PRUELES; los protocolos y procedimientos generales para los siguientes equipos:
- Interruptor tripolar de tanque vivo SF6 con mecanismo de operación basado en resortes.
- Seccionador tripolar de rotación central con mando motorizado. - Pararrayos de óxido de zinc de tres secciones.
- Transformador de corriente con cuatro devanados secundarios y doble relación de transformación.
- Transformador de tensión capacitivo con tres devanados secundarios.
En cuanto a los protocolos se consideró la información de las normas seleccionadas en especial la ANSI/NETA-ATS 2009, debido a que esta, sugiere una serie de inspecciones generales y pruebas eléctricas para cada equipo de patio. A su vez se tuvo en cuenta la tabla 3 de este trabajo.
En la tabla 9 se puede apreciar el listado las inspecciones, pruebas y actividades incluidas en los protocolos.
Tabla 9: Listado de inspecciones, pruebas y actividades aplicadas a los equipos de patio.
INTERRUPTOR DE POTENCIA
INSPECCION GENERAL PRUEBAS Y ACTIVIDADES
- Comparar los datos de placa del equipo con el diseño y especificaciones.
- Verificar la apertura de los seccionadores asociados al interruptor.
- Verificar la condición físico- mecánica y limpieza de la porcelana, base portante y caja de mando.
- Inspeccionar alineación y conexión de puesta a tierra.
- Verificar el ajuste de las conexiones empernadas accesibles
- Verificar la operación de la señalización de cerrado/abierto.
- Verificar la correcta lubricación de las partes móviles.
- Verificar el funcionamiento de motores y compresores.
- Corroborar el accionamiento del interruptor con la manivela.
- Verificar la alimentación de los circuitos de disparo y motor.
- Verificar que el mecanismo de carga del resorte este descargado.
- Registrar la lectura del contador de operaciones.
- Verificar presión de SF6.
- Verificar el bloqueo por baja presión de SF6.
- Verificar ausencia de fugas de SF6.
- Resistencias de aislamiento. - Factor de potencia.
- Resistencias de contactos.
- Tensión mínima de operación de las bobinas.
- Corriente de consumo de las bobinas. - Corriente consumo de motor.
- Tiempos de operación.
SECCIONADOR
INSPECCION GENERAL PRUEBAS Y ACTIVIDADES
- Comparar los datos de placa del equipo con el diseño y especificaciones.
- Verificar la condición físico- mecánica y limpieza de la porcelana, base portante y caja de mando.
- Inspeccionar alineación y conexión de puesta a tierra.
- Resistencia de aislamiento. - Factor de potencia
- Verificar el ajuste de las conexiones empernadas accesibles.
- Verificar la correcta lubricación de las partes móviles.
- Verificar los mecanismos de operación manuales y motorizados.
- Verificar la alimentación de los circuitos de disparo y motor
PARARRAYO
INSPECCION GENERAL PRUEBAS Y ACTIVIDADES
- Comparar los datos de placa del equipo con el diseño y especificaciones.
- Verificar la condición físico- mecánica y limpieza del aislador.
- Verificar el ajuste de las conexiones empernadas accesibles.
- Verificar todas las conexiones a tierra. - Comprobar el correcto montaje del contador.
- Registrar la lectura del contador.
- Resistencias de Aislamiento.
- Factor de potencia (incluye corriente de fuga).
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (CT)
INSPECCION GENERAL PRUEBAS Y ACTIVIDADES
- Comparar los datos de placa del equipo con el diseño y especificaciones.
- Verificar la condición físico- mecánico y limpieza de la porcelana y caja de devanados secundarios.
- Verificar la orientación correcta de los transformadores con lo especificado en los planos.
- Verificar nivel de aceite.
- Verificar las conexiones a tierra.
- Cortocircuitar los núcleos no utilizados y conectarlos a tierra
- Resistencia de aislamiento. - Factor de potencia.
- Resistencia de devanados. - Curva de magnetización. - Relación de transformación. - Polaridad.
- Cargabilidad
TRANSFORMADOR DE TENSIÓN (PT)
INSPECCION GENERAL PRUEBAS Y ACTIVIDADES
- Comparar los datos de placa del equipo con el diseño y especificaciones.
- Verificar la condición físico- mecánico y limpieza de la porcelana y caja de devanados secundarios.
- Verificar la orientación correcta de los transformadores con lo especificado en los planos.
- Verificar el ajuste de las conexiones de los devanados secundarios.
- Verificar nivel de aceite.
- Verificar dispositivos de protección secundarios del PT
- Verificar las conexiones a tierra.
- Resistencia de aislamiento. - Factor de potencia.
- Resistencia de devanados. - Relación de transformación. - Polaridad.
- Cargabilidad
La estructura diseñada se basó en los protocolos proporcionados por la empresa PRUELES y se presenta a continuación:
a. Membrete:
En el membrete se da la información correspondiente al logo de la empresa, el nombre del protocolo, el código, la revisión y el nombre de la subestación donde se desarrollarán las pruebas.
b. Listado de pruebas:
Presenta el listado de pruebas y actividades de la tabla 9 para cada equipo donde el ejecutor dependiendo del caso puede decidir si aplicar o no las pruebas.
c. Datos de placa e inspección general:
En esta parte se debe diligenciar los datos básicos del equipo (datos de placa), además muestra las actividades que se deben realizar durante la inspección general, teniendo en cuenta que se deben desarrollar en el transcurso de las pruebas.
d. Pruebas y actividades:
Es la parte más importante del protocolo, ya que permite registrar los datos proporcionados por los equipos de prueba al finalizar las pruebas y actividades de la tabla 9.
Las tablas que se deberán diligenciar en cada prueba, se diseñaron de acuerdo a los resultados proporcionados en la pantalla de los equipos de prueba, para ello fue necesario consultar los equipos facilitados por la empresa PRUELES, presentados en la tabla 10; donde se incluye las pruebas que se pueden realizar con cada uno de estos.
Tabla 10: Equipos consultados para el diseño de protocolos
EQUIPO PRUEBA Y ACTIVIDADES
Omicron CPC 100 + CP TD 1 (Equipo de inyección primaria + complemento para realizar pruebas de factor de potencia y corriente de fuga)
- Factor de potencia (todos los equipos) - Resistencias de contactos. (seccionador e interruptor)
- Resistencia de devanados (CT y PT). - Curva de magnetización. (CT)
- Relación de transformación (CT y PT). - Polaridad (CT y PT).
- Cargabilidad (CT y PT).
- Tiempos de operación (seccionador).
Omicron CT ANALYZER (Equipo especializado en prueba para transformadores de corriente)
- Cargabilidad
Omicron VOTANO 100 (Equipo especializado en prueba para transformadores de tensión)
- Resistencia de devanados. - Relación de transformación. - Polaridad.
- Cargabilidad
Metrel Tera Ohm 10 kV MI 3210 (Comprobadores de aislamiento en alta tensión)
- Resistencias de aislamiento (todos los equipos).
DV Power CAT 66 (Equipo analizador de interruptores)
- Corriente de consumo de las bobinas (Interruptor).
- Tiempos de operación (interruptor).
- Resistencias de contactos (seccionadores e interruptores).
DV Power POB- AD (Fuente AC/DC para pruebas en bobinas y motores)
- Tensión mínima de operación de las bobinas (seccionadores e interruptores). - Corriente consumo de motores
(seccionadores e interruptores).
Fluke 87V + i30 (Multímetro digital + sonda amperimetrica)
- Corriente consumo de motor (seccionador e interruptor).
- Corriente de consumo de las bobinas (seccionador e interruptor).
Fuente: Autor
e. Control del documento:
Se especifica quien diligenció el protocolo, quien lo reviso y quien lo aprueba. (Ver Anexos del 2 al 6)
En relación con los procedimientos generales, estos se diseñaron teniendo en cuenta las observaciones y recomendaciones del personal de PRUELES, además de la información proporcionada por los documentos de la sección 2.3 y el manual normativo preliminar. Los procedimientos al igual que los protocolos aplican al interruptor tripolar de tanque vivo SF6, seccionador tripolar de rotación central, pararrayos de óxido de zinc, transformador de corriente y transformador de tensión capacitivo.
Estos procedimientos no se especializan en el manejo de un equipo de prueba, pero si menciona procedimientos generales en el uso de cualquier equipo con funciones similares, apoyándose en la información dada por los manuales de equipos reconocidos en el mercado (Omicron, Metrel y DV power) utilizados en este tipo de pruebas.
posibles soluciones basadas en la experiencia de los ingenieros de prueba de la empresa PRUELES y los documentos nombrados anteriormente.
En la tabla 11 se expresa los contenidos del diagrama de flujo con su respectivo símbolo.
Tabla 11: Contenidos y símbolos del diagrama de flujo
CONTENIDO SÍMBOLO
Inicio/ fin de la prueba
Recursos humanos, Equipos, Herramientas, Diligenciar protocolo, notas y Actividades previas
Prueba o actividad
Fuente: Autor
La estructura diseñada de los procedimientos generales se presenta a continuación:
a. Membrete:
En el membrete se da la información correspondiente al logo de la empresa, el nombre del procedimiento, el código y revisión.
b. Diagrama de flujo:
Se muestra el diagrama de flujo diseñado para cada equipo de patio compuesto por requisitos, actividades previas, pruebas y notas en caso de aceptarse o rechazarse los resultados obtenidos.
c. Actividades previas y notas:
En esta parte se puede observar la información ampliada de las actividades previas, y las notas. Considerando las experiencias del personal de la empresa PRUELES en estas pruebas y complementándose con la revisión de los documentos ya mencionados en esta sección.
d. Control del documento:
3. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
Los resultados expuestos a continuación, muestran los productos de la metodología implementada en este documento. La información se expresa en 11 anexos: el primer anexo, presenta el manual normativo preliminar diseñado a partir de la recolección, registro y selección de las normas aplicadas a las pruebas individuales en interruptores, seccionadores, pararrayos, transformadores de corriente y transformadores de tensión; los anexos del 2 al 6 hacen referencia a la estructura diseñada para presentar los protocolos de los equipos de patio mencionados anteriormente; finalmente los anexos del 7 al 11 muestran los procedimientos generales elaborados en el transcurso de esta pasantía. El titulo de los documentos y el número de anexo se presenta en la tabla 12.
Tabla 12: Lista de anexos.
TITULO ANEXO
Manual normativo preliminar PRUELES S.A.S aplicable en la ejecución de pruebas individuales en equipos de subestaciones
eléctricas de alta tensión Anexo 1.
Protocolo interruptor Anexo 2.
Protocolo seccionador Anexo 3.
Protocolo pararrayo Anexo 4.
Protocolo transformador de corriente Anexo 5.
Protocolo transformador de tensión Anexo 6.
Procedimiento interruptor Anexo 7.
Procedimiento seccionador Anexo 8.
Procedimiento pararrayo Anexo 9.
Procedimiento transformador de corriente Anexo 10. Procedimiento transformador de tensión Anexo 11.
Fuente: Autor
4. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DE LA PASANTÍA
A continuación, en la tabla número 13 se presenta la evaluación y el cumplimiento de cada uno de los objetivos de la pasantía, teniendo en cuenta las etapas desarrolladas en la metodología de investigación y su porcentaje de cumplimiento como evaluación.
Tabla 13: Evaluación y cumplimiento de objetivos.
Objetivo General
Estructurar el marco referencial del manual normativo de PRUELES SAS.
Etapa Descripción Evaluación
Objetivos específicos
1 1. Recolección de información
Con el desarrollo de esta etapa se cumplió con el primero objetivo específico “Consolidar en una base de datos las normas usadas en las pruebas individuales de equipos de alta tensión en subestaciones eléctricas”. Dado que, durante la recolección de información, se obtuvo el listado de pruebas y actividades que se deberán ejecutar en sitio a los equipos de patio objetos de esta pasantía (ver tabla 3), a su vez se identificaron las principales normas nacionales e internacionales (ver tabla 4) permitiendo consolidar la base de
Para el segundo objetivo específico “Determinar las normas requeridas para el desarrollo preliminar del manual normativo de PRUELES S.A.S, teniendo en cuenta los campos de aplicación, criterios de evaluación y procedimientos”, fue necesario ejecutar las etapas 2 y 3 (ver secciones 2.2 y 2.3).
La etapa 2 consistió en buscar y recopilar las normas identificadas en la etapa 1 complementado la base de datos por medio del software Mendeley. (ver ilustración 7 y 8)
100%
3. Selección de normas aplicadas al
manual normativo PRUELES SAS
Con la etapa 3 se realizó el proceso de selección, separando las normas enfocadas al diseño de aquellas que proporcionaban información a la investigación, para luego identificar las normas homólogas y traducciones con el fin de evitar datos repetidos y finalmente se obtuvo la tabla 7 donde se expresan las normas que están en el manual normativo preliminar. Cumpliendo en su totalidad el objetivo específico número 2.
manual preliminar, protocolos y procedimientos generales para la ejecución de las pruebas que implementará la empresa PRUELES, aplicando las recomendaciones dadas por las normas, fabricantes y documentos académicos”. El cual se desarrolló en las etapas 4 y 5 (ver sección 2.4 y 2.5).
En la etapa 4 se estructuró el contenido del manual normativo preliminar, incluyendo el resumen de cada prueba y la tabla comparativa de las normas seleccionadas. Obteniendo como resultado el Anexo 1
100%
5.Diseño de protocolos y procedimientos
generales
Finalmente, en la etapa 5 teniendo en cuenta las observaciones del personal de PRUELES, se realizo un listado de inspecciones, pruebas y actividades (ver tabla 9) que harían parte del contenido de los protocolos y procedimiento. A su vez se definió la estructura de los protocolos y procedimientos de los siguientes equipos:
- Interruptor tripolar de tanque vivo SF6 con mecanismo de operación basado en resortes. - Seccionador tripolar de rotación central con
mando motorizado.
- Pararrayos de óxido de zinc de tres secciones. - Transformador de corriente con cuatro devanados secundarios y doble relación de transformación.
- Transformador de tensión capacitivo con tres devanados secundarios. (ver Anexos 2 al 11)
Con el desarrollo de las cinco etapas mencionadas anteriormente, se estructuró el marco referencial del manual normativo preliminar de la empresa PRUELES; respondiendo a la pregunta de investigación: ¿Qué normas nacionales y/o internacionales aplican en la ejecución de pruebas individuales a equipos de alta tensión de subestaciones eléctricas?
100%
Fuente: Autor
5. APORTES, CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Y ESTUDIOS FUTUROS
Adicionalmente el autor expresa sus conclusiones, recomendaciones y estudios futuros que permitirán la continuidad del desarrollo del manual normativo de la empresa PRUELES.
5.1 APORTES O CONTRIBUCIONES AL DESARROLLO
Dentro de los aportes dados en esta investigación se resalta los siguientes:
- La implementación de una metodología que permitió seleccionar las normas aplicables a las pruebas individuales en interruptores, seccionadores, pararrayos, transformadores de corriente y transformador de tensión.
- El diseño y construcción de una base de datos como herramienta de consulta de fácil acceso para el personal de PRUELES.
- El diseño de un manual normativo preliminar que permite revisar de manera simple la información proporcionada por las normas nacionales e internacionales seleccionadas.
- La inclusión de cuadros comparativos en el diseño del manual normativo, proporcionando al lector la información básica de las normas seleccionadas.
- La recolección de las definiciones básicas de las principales pruebas individuales ejecutadas a los equipos de patio mencionados anteriormente, dadas por normas, proyectos de grado y libros especializados en subestaciones eléctricas, capacitando al personal de PRUELES o al estudiante de ingeniería eléctrica que desee aprender sobre este tipo de pruebas.
- El diseño de protocolos basados en normas, aportes del personal de PRUELES y en la información dada por los equipos de pruebas de marcas reconocidas como Omicron, Metrel y DV power, especializados en pruebas individuales a equipos de patio.
- Procedimientos generales diseñados con la información obtenida de la revisión de proyectos de grado, manuales de equipos de prueba y experiencias del personal de PRUELES, dado a conocer al lector datos importante para el correcto desarrollo de las pruebas como requisitos, actividades previas, pruebas y posibles soluciones en caso de obtener resultados erróneos.
5.2 CONCLUSIONES
Teniendo en cuenta la finalidad de esta pasantía, el siguiente paso es complementar el manual preliminar y ponerlo en práctica, determinado su efectividad en el desarrollo de las pruebas individuales en equipos de patios.
Es evidente la importancia de un manual normativo al momento de ejecutar pruebas, debido que brinda herramientas de consulta a los ingenieros que deseen afianzar sus conceptos, metodologías, procedimientos y criterios de evaluación
La gestión y revisión de las normas nacionales e internacionales, así como textos especializados, proyectos de grado y manuales, aportaron información relevante que se implementó en el diseño del manual preliminar, protocolos y procedimientos generales.
Fue importante diferenciar las pruebas de las actividades aplicadas a equipos de patio mencionadas en el libro “Subestaciones de Alta y Extra alta tensión.”(HMV & MEJIA VILLEGAS S.A., 2003), permitiendo direccionar la investigación hacia las pruebas individuales recomendadas.
La base de datos construida en el software Mendelay con las normas aplicables a las pruebas individuales en equipos de patio de las subestaciones eléctricas, es un instrumento indispensable de consulta para el personal técnico de PRUELES que deseen ampliar sus conocimientos en la normatividad utilizada en la ejecución de pruebas.
Las normas NTC seleccionadas, son copias idénticas y traducidas de las normas IEC, siendo irrelevantes para esta investigación.
Las normas ANSI/ IEEE predominan en cuestión de definiciones, métodos y criterios de evaluación en el desarrollo de las pruebas individuales en equipo de patio con respecto a las IEC. Esto se debe a que las normas IEC están más enfocadas al diseño y pruebas de fábrica sin embargo esto no las excluye de brindar información importante para el correcto desarrollo de las pruebas objeto de esta investigación.
La ausencia de criterios de evaluación en las normas seleccionadas para el manual normativo preliminar, se relaciona directamente al diseño de los equipos y por ende en vez de dictaminar un resultado esperado se habla de rangos o se opta por citar los datos subministrados por fábrica.
Los protocolos y procedimientos diseñados en este documento, están enfocados a un equipo en particular (interruptor tripolar tanque vivo SF6, seccionador tripolar de rotación central, pararrayo auto valvular, CT múltiple relación y PT capacitivo), sin embargo, estos pueden ser modificados para que apliquen a cualquier tipo, teniendo en cuenta el principio de las pruebas y las características de cada equipo.
5.3 RECOMENDACIONES
Se debe complementar los procedimientos, incluyendo los responsables de las actividades, condiciones generales (seguridad, ambiente, des energización de equipos, entre otros) identificación de peligros y gestión ambiental.
Se recomienda tener en cuenta el manual preliminar como base para la capacitación y entrenamiento del personal, reforzando los conceptos teóricos prácticos adquiridos en las universidades.
Debido a que en este trabajo se diseñó un manual normativo preliminar, es recomendable continuar con la investigación de las normas aplicables a la ejecución de las pruebas individuales de equipos de patios, incluyendo equipos como el transformador de potencia, capacitores y reactores. A su vez se recomienda investigar sobre las normas aplicables a los mismos equipos, pero en subestaciones GIS.
Es importante enfocar el manual normativo preliminar a las pruebas individuales aplicadas a equipos de control, protección y servicios auxiliares.
Se recomienda actualizar la lista de las normas seleccionadas, de igual forma los protocolos y procedimientos, manteniendo en constate evolución este manual.
5.4 ESTUDIOS FUTUROS
Los estudios futuros propuestos para complementar esta pasantía se presentan a continuación:
i. En el manual normativo preliminar no se incluyeron pruebas que actualmente empresas como la EBB exigen realizar en los interruptores, entre estas se deberá investigar las siguientes:
- Prueba de resistencia de aislamiento dinámica en interruptores. - Pruebas dinámicas en interruptores (carrera, sobre alcance, rebote).
