Sistema de Medición de Parámetros de Arranque en Unidad Generadora de Energía Eléctrica

 

Autor: JESUS RAFAELCONTRERAS LARADirector: M.Sc. Antonio Gan Acosta

AGRADECIMIENTOS

Génesis:

ROCIÓ ROMERO OLARTE, Ing. Electricista

JORGE ARMANDO PINTO MEDINA, Ing. Electricista

MARCO JEHISON ROJAS CAMARGO, Ing. Electricista

Trabajos de Grado:

CARLOS MARIO PINILLA BOHÓRQUEZ, Ing. Electricista

JULIÁN ACOSTA, Ing. Electricista

JAIRO NAVARRO, Ing. Electricista

JUSTIFICACIÓN

Objeto: Utilizar un sistema de medición de parámetros de arranque en unidad generadora de energía eléctrica para el transformador de arranque de la unidad II de GENSA.SA., dentro de la subestación Paipa propiedad de la Empresa de Energía de Boyacá.

Necesidades: Implementar el diseño y el montaje de una celda de medida para media tensión a 13.8kV, con el fin de censar la cantidad de corriente y tensión, se requiere que los aparatos de medida puedan conducir magnitudes proporcionales a las originales pero con valores más manejables para transmitirlas a un relé o un medidor en el centro de control.

Problemas: Es conducir tensiones y corrientes elevadas hasta aquellos aparatos destinados a medir ciertas magnitudes, por motivos de seguridad.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y montar una celda de medida para media tensión a 13.8kV, para el transformador de arranque de la unidad II de GENSA, dentro de la subestación Paipa propiedad de la Empresa de Energía de Boyacá (Paipa-Tunja).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar el sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV.

Implementar el proyecto del sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV.

Supervisar el montaje de los elementos de medida y de protección para la celda de medida para media tensión.

Realizar las pruebas de puesta en servicio para la celda de medida.

Metodología desarrollada

La metodología desarrollada para llevar a cabo el diseño y montaje una celda de medida para media tensión a 13.8kV, para el transformador de arranque de la unidad II de GENSA se baso fundamentalmente en las siguientes partes: Realización de visitas para el reconocimiento de la

subestación Paipa. Recopilación de información de la celda de medida y

transformadores de medida. Adquisición de información para la selección de los tipos de

transformadores de medida, para la celda de medida para media tensión de 13.8 Kv.

Realización del diseño del sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV, para su correcto funcionamiento.

Implementar y puesta en marcha de la celda de medida. Realización de las pruebas funcionales a los transformadores

de medida instalados.

Descripción de la subestación Paipa.

La subestación Paipa propiedad de la EBSA S.A., esta ubicado en el municipio de Paipa (Boyacá), en la vía que comunica de Paipa a Tunja; los parámetros ambientales aplicables a la subestación Paipa, son:  

Altura sobre el nivel del mar 2525m

Temperatura promedio anual 14ºC.

Humedad media relativa 58%.

Nivel de contaminación ambiental Pesada.

Tiene un esquema de disposición de barraje que corresponde al tipo de barra principal y de transferencia ; además en el anexo E, encontramos el diagrama unifilar de la subestación Paipa, donde podemos ver la celda de medida.

Adquisición de la información para la selección de los tipos de transformadores de medida.

De acuerdo a la requerimientos exigidos por la empresa de energía, la información recopilada sobre el tipo de celda de medida para 13.8 KV y teniendo en cuenta la ubicación de la celda de medida y las características de las conexión de los transformadores de corriente y potencial, se decidió adquirir los transformadores de corriente HBK 10 y transformadores de potencial VSR 15 fabricados por la empresa HOFF & CIA. S.R.L., de marca HOWEST, de la ciudad de Buenos Aires – Argentina. A continuación se nombra algunas especificaciones de los transformadores de corriente y transformadores de potencial para su selección.

Adquisición de la información para la selección de los tipos de transformadores de medida.

Transformadores de corriente

Máxima tensión de servicio (Um) 17,5kV

Frecuencia nominal 60 Hz

Corriente térmica nominal de cortocircuito (Iter) Iter = 80 x 175 A = ≈ 14 kA

Corriente primaria (In) 5 hasta 600A; In =175A

Corriente secundaria nominal (I2) = 5A

I NUCLE DE MEDICION.

Clase de exactitud 0,5

Potencia de exactitud ≤ 15

Factor de seguridad < 5

II NUCLEO DE PROTECCION.

Clase de exactitud 0,5

Potencia de exactitud ≤ 30

Factor de sobre intensidad ≥ 10

Adquisición de la información para la selección de los tipos de transformadores de medida.

Transformadores de potencial

Tensión nominal primaria UN2,2; 6,6; 10,4; 13,2; 13,8; kV

Tensión nominal secundaria US100; 110; 220; V

Prestación Simple secundario

cl 0,5 máx 60VA

Factor de tensión Ft 1,3 X Un 8 horas

Ft = 1,3 X 13,8 kV 8 horas = 143,52 kV.h

NORMAS

ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN

• IEC - La Comisión Electrotécnica Internacional.

TC 13 Medidores de Energía

TC 38 Transformadores de Medida

• ANSI/IEEE – Organismos Nacionales USA

• ICONTEC – Organismo Nacional Colombia (Normas NTC)

• RETIE

Diseño de planos del sistema eléctrico

NORMAS ESPECIFICACIONES TÉCNICAS CELDAS DE MEDIDA EN MT ET-916

ASTMB117-1997 Standard Practice for Operating Salt Spray (fog) Apparatus

NTC 3279 Grado de protección dado a los encerramientos. (Código IP).

ASTM D1400 Espesor mínimo de pintura

ASTM D4541 Standard Test Method for Pull-Off Strength of Coatings Using

Portable Adhesion Testers

ANSI/IEEE

C57.13

Transformadores de medida.

NORMAS PARA TRANSFORMADORES DE MEDIDA SERIE IEC 60044

IEC 60044-1 (NTC 2205) Transformadores de corriente

IEC 60044-2 (NTC 2207) Transformadores de tensión inductivos

Diseño de planos del sistema eléctrico

Para el diseño de los planos del sistema eléctricos, se tuvo en cuenta los

esquemas de los transformadores de corriente modelo HBK 10 y

transformadores de potencial modelo WSR 15 para el correcto y seguro

funcionamiento de la celda de medida para media tensión a 13.8 KV.

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de la tabla de cableados

Se realizo una tabla teniendo en cuenta el tipo de conductores que se utilizaron en la celda de medida, el área de cada sección y la longitud máxima que se utilizo para cada una de las conexiones, tanto en los cables de potencia y los cables que llevan las señales de corrientes y tensión.

Implementación y Puesta en servicio de la celda de medida.

En la implementación se cumplieron con las especificaciones técnicas desde la parte civil hasta la construcción de la celda de medida y la instalación de los transformadores de medida. En la puesta en servicio de la celda de medida se tomaron fotografías como evidencias de la instalación de la celda de medida, transformadores de corriente, transformadores de potencial y su estado final.

Implementación y puesta en servicio de la celda de medida.

En la celda de medida se superviso que se cumplieran con las especificación técnicas, acrílico de 3 mm de espesor, la ventilación para la celda de medida, tipo de protecciones para baja tensión, regulador de temperatura de la resistencia y un tomacorriente auxiliar.

Lista de chequeo de recepción de la celda de medida.

En la implementación de la celda de medida se creo una lista de chequeo de recepción para el mantenimiento preventivo de los transformadores de corriente y los transformadores de potencial.

Realización de las pruebas funcionales a los transformadores de corriente y transformadores de potencial.

2. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL. (Ver anexo E)

RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. RESISTENCIA DE DEVANADOS. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO. TENSIÓN APLICADA.

1. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. (Ver anexo E)

RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. RESISTENCIA DE DEVANADOS. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO. TENSIÓN APLICADA.

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto medios básicos.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOS

NOMBRE Cant.

Costo Unitario($)

Costo Total ($) Proveedor

Observación

Multímetro digital (Tester).

1 ± 50.000 50.000 ------ A.T.I.

Radioteléfonos. 2 ±90.000 180.000 ----- A.T.I.

TOTAL 230.000

DESCRIPCIÓN DE HERRAMIENTAS

NOMBRE Cant. Costo Unitario ($)

Costo Total ($)

Proveedor Observación

Ponchadora. 1 ± 90.000 ± 90.000 ------ A.T.I.

Pelacables y cortafrío.

1 ± 75.000 ± 75.000 ------ A.T.I.

Taladro 1 ± 250.000 ± 250.000 ------ A.T.I.

Cortadora 1 ± 365.000 ± 365.000 ------ A.T.I.

TOTAL 780.000

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto de medios de rotación.

DESCRIPCIÓN DE MATERIA PRIMA A UTILIAZADA

NOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveedor

Transformadores de corriente

3 2.525.969 7.577.907 HOWEST

Transformadores de potencia o tensión

3 2.093.823 6.281.469 HOWEST

Cable (m) 1000 5.000 5.000.000 PROCABLES

Obras civiles menores (GL) 1 2.000.000 2.000.000 A.T.I.

Accesorios en general 2.000.000 2.000.000 F.E.M.

Otros X 2.000.000 2.000.000 -----

TOTAL $ 24.859.376

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto para gastos Personales.

DESCRIPCIÓN DE SERVICIOSNOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveedor Observación

Internet (mes) 4 35.000 140.000 TIGO

Otros X 100.000 100.000 ----- Varios por imprevistos

TOTAL 240.000

DESCRIPCIÓN DE GASTOS DE SOSTENIMIENTO

(Mensual)

NOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveedor Observación

Transporte diario 80 1.500 120.000 ------

Alimentación 20 6.500 130.000

TOTAL 250.000

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto total del proyecto.

DESCRIPCIÓN TOTAL DEL PRESUPUESTO

NOMBRE Costo Total ($)

Presupuesto medios básicos. $ 1.010.000

Presupuesto de medios de rotación. $ 25.099.376

Presupuesto para gastos Personales. $ 250.000

TOTAL $ 26.359.376

Los gastos de vivienda y alimentación fueron asumidos por la madre de Jesús Rafael Contreras Lara.Los gastos de transporte y estadía a las sustentaciones en la ciudad de Pamplona fueron asumidos por la madre de Jesús Contreras Lara.La empresa A.T.I. ASISTENCIA TECNICA INDUSTRIAL, se hicieron a cargo de los gastos de inversión para el desarrollo de la parte tecnológica. Los costos de elaboración del anteproyecto e informe final fueron asumidos por Jesús Rafael Contreras Lara.

INFLUENCIA AMBIENTAL

Los resultados del trabajo no tienen ningún efecto negativo sobre el medio ambiente.Efectos positivos:

• Son construidos con aislamiento en aire o resina sintética para media tensión.

• Todos los componentes que se utilizan en la fabricación de transformadores de medida son reciclables y producen el menor impacto ambiental posible.

• Los transformadores de medida requieren un mantenimiento mínimo, y tienen una vida útil económica media de más de 30 años.

CONCLUSIONES

La selección de los transformadores de medida se hizo de acuerdo a la información recopilada sobre los tipos de transformadores de corriente y potencial de 13.8 KV requeridos en la subestación Paipa.

Otros factores relevantes en la sección de la celda de medida están relacionados con el tipo de material del gabinete (resistencia a la intemperie), la fiabilidad (indurancia mecánica) y la flexibilidad (adaptables a diferentes marcas y tipos de transformadores).

Para el diseño de los planos del sistema eléctrico y tabla de cableado se analizo y verifico, la configuración de los transformadores de medida.

La resistencia de los conductores utilizados, son despreciables por que los tramos son muy cortos y las unidades de las resistencias son en Ohm/km y las distancias no superan los 150m.

Para la realización de las pruebas de puesta en servicio se creo un formato de verificación aplicado a cada uno de los transformadores de corriente y potencial.

Se diseño la celda de medida con una tapa de evacuación de gases, en caso de explosión.

Se calculo la corriente de cortocircuito y su valor fue aproximadamente 14 kV.

 

RECOMENDACIONES

Verificar el estado de todos los transformadores de medida, antes de hacer el montaje, para garantizar su correcto funcionamiento.

Es aconsejable que todos los conductores de un solo circuito, vayan por un solo cable multiconductor.

Realizar una inspección visual de los equipos de medida al menos una vez al mes; esta tiene la finalidad de revisar si hay presencia de humedad o polvo.

Se debe utilizar cable apantallado, debido a la cercanía de los transformadores de medida a equipos de alta tensión, estos para evitar la interferencia electromagnética.

La puesta a tierra del cable apantallado se debe hacer en ambos extremos, y debe tener la menor impedancia posible.

 

PREGUNTAS ?