Subestaciones y Trafos

Emelectric S.A.

Plan de Mantenimiento SubestacinLeyda

rea de Transmisin y Equipos ElctricosMelipilla Colchagua

Octubre de 2008

ResumenLa falta de suministro elctrico afecta la productividad de la comuna que es servidapor las instalaciones de Transmisin, por esta razn, el objetivo del Plan de Manteni-miento es prevenir la ocurrencia de fallas que puedan ocasionar daos a las personas,a las instalaciones, o al medio ambiente. Este plan se basa en las recomendacionesentregadas por los proveedores de los equipos a travs de sus Manuales Tcnicos, ascomo en la experiencia del personal tcnico especialista de Emelectric y en las mejoresprcticas de la industria elctrica.

La recopilacin de experiencia e informacin adquirida a travs de los aos y elestudio y anlisis de los modos de fallas de los equipos, su criticidad, y la evaluacinde riesgo que se realiza permiten contestarse las preguntas sobre qu hacer? y cuandoefectuarlo?, de modo que los equipos no fallen y permanezcan normalmente en serviciocumpliendo la funcin para la cual fueron diseados.

En este documento se presenta el Plan de Mantenimiento preparado para la nueva S/ELeyda de Emelectric. Se describen brevemennte las actividades y pruebas de equiposque se realizan antes, durante y despus de la Puesta en Servicio, es decir, de laenergizacin del transformador de poder y sus equipos asociados, para garantizar asla seguridad de las personas y prevenir daos a las instalaciones o al Medio Ambiente.

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1. DESCRIPCIN DE LA SUBESTACIN LEYDA 41.1. Tap off de 110 kV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2. Transformador de Poder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3. Sala de Celdas y Servicios Auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. CRITERIOS DE MANTENIMIENTO 102.1. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.2. Metodologa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.2.1. Modos de Falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.2.2. Tipos de Falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.3. Tipos de Tareas de Mantencin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.2.4. Desarrollo de Tareas de Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.3. Estrategia de Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.3.1. Mantenimiento preventivo programado en el tiempo . . . . . . . . . 122.3.2. Mantenimiento preventivo por condiciones operacionales . . . . . . 132.3.3. Mantenimiento correctivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3. MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES 153.1. Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.2. Principales elementos de un transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3. Equipamiento de un transformador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.3.1. El estanque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163.3.2. Los aisladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.3.3. El cambiador de derivaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.4. Dispositivos indicadores y de alarmas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4.1. Indicador de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.4.2. Deshidratador con slica gel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.4.3. Vlvula de sobrepresin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.4.4. El rel Buchholz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.4.5. El rel de presin sbita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.5. Pruebas de Transformadores en Fbrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213.5.1. Pruebas preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.5.2. Pruebas finales de rutina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.5.3. Pruebas especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6. Pruebas a Transformadores en Terreno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.6.1. Pruebas no elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.6.2. Pruebas elctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.7. Mantencin Preventiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.7.1. Anlisis peridico del aceite mineral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

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3.7.2. Deteccin de problemas en el aceite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.7.3. Anlisis cromatogrfico de gases disueltos . . . . . . . . . . . . . . . 263.7.4. Pruebas elctricas a la aislacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273.7.5. Inspeccin visual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

4. MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES 304.1. Introduccin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.2. Descripcin del Interruptor Siemens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304.3. Mantenimiento del Interruptor Siemens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.4. Instrucciones de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4.1. Acerca del personal que intervenga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314.4.2. Acerca del gas SF6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

5. MANTENIMIENTO Y OPERACIN GRUPO ELECTRGENO 365.1. Descripcin General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365.2. Panel de Transferencia de Carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.3. Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375.4. Operacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

6. OPERACIN DE LA SUBESTACIN LEYDA 386.1. Plan General de Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

7. PLANTILLAS DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS 40

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1 DESCRIPCIN DE LA SUBESTACIN LEYDA

1. DESCRIPCIN DE LA SUBESTACIN LEYDA

En esta seccin se realiza una breve descripcin de las nuevas instalaciones elctricasde la nueva S/E Leyda, a partir de estas se define el Plan de Mantenimiento que se aplicara esta nueva subestacin primaria.

Las instalaciones consisten en un tap off en 110 kV y una subestacin de bajada 110/13,2kV con potencia instalada de 10/12,5 MVA. Esta subestacin est ubicada en la V regin,Provincia y Comuna de San Antonio (ver figura 1). La subestacin se ha proyectado paratener una vida til 50 aos de operacin.

1.1. Tap off de 110 kV

Consiste en el seccionamiento de uno de los circuitos de la actual lnea de 110 kV, AltoMelipilla - San Antonio, con dos nuevos paos de 110 kV al interior del recinto de lasubestacin Leyda, los que alimentarn una nueva barra de 110 kV, manteniendo la confi-guracin tpica de este tipo de disposicin, en cuanto a equipos principales, en la figura 2se puede ver una diagrama de perfil de estas instalaciones.

El patio de Alta Tensin (AT) est conformado por el conjunto de lneas, aisladores y equi-pos, que energizados en un voltaje de 110.000 volts, permiten energizar el transformadorde poder de la subestacin.

1.2. Transformador de Poder

El equipo principal de la subestacin primaria en un transformador trifsico, marcaRhona, 115.000/13.800 volts, 10/12,5 MVA, ONAN/ONAF, 50 Hz, con transformadores decorriente tipo bushing en los enrollados primario y secundario y cambiador de tomas bajocarga (CTBC) en el enrollado primario, en la figura 3 se muestra el plano fsico del trans-formador. En la Tabla 1, pgina 18, se describen las caracterristicas elctricas de diseo deltransformador a instalar en la subestacin Leyda.

El Transformador de Poder cumple la funcin de reducir el voltaje de Alta Tensin (110.000volts) a Media Tensin (13.200 volts), voltaje a travs del cual se distribuye energa en lazona de concesin de Emelectric.

Este equipo tiene una funcin esencial dentro de la subestacin, y es por lo tanto crtica,debido a esto, el Plan de Mentenimiento se enfoca esencialmente en el cuidado de este activo

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Figura 1: Plano geogrfico de ubicacin y acceso a la nueva subestacin Leyda

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Figura 2: Tap Off de 110 kV

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crtico sin el cual una subestacin primaria no puede entregar energa a las cargas aguasabajo de sus instalaciones.

1.3. Sala de Celdas y Servicios Auxiliares

La Sala de Celdas recibe la energa en el nivel de Media Tensin que entrega el trans-formador de poder, en forma subterranea a travs de cables aislados y distribuye esaenerga a travs de 4 circuitos o alimentadores, por medio de los cuales se fracciona lacarga por zonas, de forma que una falla en las redes de distribuin no se propague atodo el sistema, sino que se pueda aislar el circuito afectado mientras los dems siguen enservicio. En la figura 4 se puede ver un plano de planta de la sala elctrica y de serviciosauxiliares.

Otras instalaciones o equipos asociados a estas instalaciones se pueden resumir en:

Sala de control y protecciones 110 kV: contiene los gabinetes con los equipos de protec-cin, control, medida y comunicaciones que permite operar, monitorear y transmitira distancia las seales de control y medida del Tap Off de 110 kV

Sala de Celdas y Transformacin: en esta sala se encuentran las protecciones, y siste-mas de control y medida desde donde se derivan cuatro (4) circuitos de mediatensin. En esta sala tambin se encuentran los tableros generales de fuerza y alum-brado de corriente alterna y continua.

Transformador de servicios auxiliares: consiste en un transformador de 75 KVA, quepermite proveer de energa los servicios esenciales de toda la subestacin.

Grupo generador de emergencia: se trata de un generador de 80 KVA que entra a operarslo en el caso de asencia de tensin alterna de baja tensin. Permite respaldar losservicios esenciales de la subestacin en caso de contingencias mayores.

Cargador de bateras: este elemento toma la tensin alterna provista por el transforma-dor de servicios auxiliares y la convierte en una tensin continua que alimenta elbanco cargador de bateras y a todos los equipos de proteccin, control y medida dela subestacin

Sala de bateras: se trata de una sala hermtica que contiene un banco de bateras. Proveeuna va de acumulacin de energa continua que ser esencial en caso de fallas ocuando se produzcan cortes del suministro elctrico.

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Figura 3: Plano perfil del patio de transformacin 110/13.2 kV

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Figura 4: Sala de Celdas

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2 CRITERIOS DE MANTENIMIENTO

2. CRITERIOS DE MANTENIMIENTO

Para realizar un anlisis de las funciones de mantenimiento de cada equipo, se planteaun marco general en que se aplica una Plantilla de Mantenimiento que va desde lo ms gene-ral a lo particular, centrndose el anlisis en la criticidad del elemento, y en un anlisis deriesgo que permite evaluar el efecto que tendr una falla sobre el conjunto del subsistema.

Para la elaboracin de un programa de mantenimiento se adoptan ciertos criterios, quepermiten orientar y enmarcar las tareas o acciones a ejecutar desde la puesta en servicio ydurante toda la vida til de las instalaciones.

2.1. Objetivos

El Objetivo del Mantenimiento es asegurar que los activos fsicos continen desem-peando las funciones deseadas para las cuales fueron diseados, por ello se centra laatencin en el cuidado de las funciones crticas que permiten que el sistema opere segnse desea

1. Dado que lo que interesa es la disponibilidad del equipo o lnea elctrica, el que a suvez depende de las fallas, el programa de mantencin se sustenta en un anlisis deconfiabilidad.

2. Ms que el equipo mismo, interesa la funcin que este desempea, que es la querealmente produce resultados, y que es interrumpida por las fallas.

3. Se toma como base la tasa de fallas y su influencia sobre el total, as como la criticidaddel elemento objeto del mantenimiento que se evala.

2.2. Metodologa

Es un procedimiento sistemtico y estructurado para determinar los requerimientos demantenimiento de los equipos en su contexto de operacin. La metodologa consisten enanalizar las funciones de los activos, ver cuales son sus posibles fallas, luego preguntarsepor los modos de falla y las causas raz de estas, estudiar sus efectos y analizar susconsecuencias.

2.2.1. Modos de Falla

Local: Afecta el equipo en forma local

Sistema: Afecta el sistema bajo anlisis

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General: Afecta ms all del sistema bajo anlisis

2.2.2. Tipos de Falla

Cada modo de falla crtico, y el efecto resultante son clasificados en uno de cuatrocategoras o prioridades:

Fallas invisibles: Son las fallas que no aparecen inmediatamente, pero que incrementanel riesgo de fallas de mltiples consecuencias, e.g. falla en un interruptor o en undispositivo de proteccin.

Seguridad y ambientales: Estas son fallas que tienen una alta probabilidad de causarprdida de vidas o serios perjuicios ambientales.

Operacional: Son las fallas que producen gastos indirectos al agregar costos de repara-cin.

No Operacional: Estas fallas no involucran slo costos de reparacin.

Estas categoras son aplicadas para asegurar un nivel de mantencin suficiente quepermita prevenir de efectivamente una falla.

2.2.3. Tipos de Tareas de Mantencin

Las tareas de mantenimiento que se eligen son de tres tipos:

Condicin directa: Las mantenciones son programadas de acuerdo a la condicin de losequipos. Son invasivas y se ejecutan solamente como resultado de la presencia decondiciones lmites, por ejemplo, realizar mantencin cada 1000 operaciones de uninterruptor.

Tiempo definido: Son mantenciones programadas de acuerdo a intervalos especficos,que se definen de acuerdo a la condicin de los equipos.

Bsqueda de fallas: Son inspecciones especiales que se realizan si no se hace mantencinpreventiva o como una manera de identificar fallas que permanezcan invisibles. Enla prctica, las inspecciones usualmente son programadas de acuerdo a intervalosque aseguren la funcionalidad del sistema.

Si resulta que ninguna de estas tareas es apropiada, por omisin se asume que se realizarmantencin correctiva cuando se presente la falla, ya sea porque no haya sido detectadacon anticipacin, o porque tiene su origen en causas externas, por ejemplo, a provocadade un temporal que arroje elementos extraos sobre equipos energizados.

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2.2.4. Desarrollo de Tareas de Mantenimiento

El anlisis de Sistemas Elctricos de Potencia (SEP) confirma que el diseo y construc-cin de sistemas de transmisin ya sean estas lneas o subestaciones debe tener una altaconfiabilidad. Cualquier prdida individual, o parte de un equipo que falle, genera altoscostos de reparacin independientemente de sus consecuencias operacionales.

La identificacin de los modos de falla adquiere mayor relevancia cuando la falla causamltiples consecuencias independientes, por ejemplo una falla interna del transformadorde poder.

2.3. Estrategia de Mantenimiento

A continuacin se describen tres tipos de estrategias de mantenimiento aceptados uni-versalmente, y se describe qu es lo que caracteriza a cada una de ellas:

2.3.1. Mantenimiento preventivo programado en el tiempo

Se trata de Planificar en el Tiempo una cierta de periodicidad de pruebas que permitandeterminar la condicin o estado operacional de un determinado equipo. Este tipo demantenimientos programados es intrusivo, es decir, se deben desconectar elctricamentelos elementos o equipos que se intervienen, generalmente en estas desconexiones progra-madas se realizarn de forma que coincidan con las fechas en que corresponde efectuar elreemplazo de una pieza o parte del equipo que se haya deteriorado en el tiempo.

Se trata de:

Planificar en el tiempo, por ejemplo, se define que se realizar una prueba deTangente Delta sobre un transformador de poder cada 36 meses luego de su puestaen servicio, esto aun en el caso de que el transformador no tenga indicios de malfuncionamiento.

Prevenir modos de falla predominantes, en esta caso se definen mantenimietosdebido a la antiguedad de los equipos, o a la marca y modelo especfico. Por ejemplo,de acuerdo a su historial de fallas o porque se tiene evidencia de que se debe revisarciertas partes o elementos con mayor nfasis para prevenir fallas.

Programar fechas lmites de intervencin. Se definen lapsos de tiempo en que losequipos deben se deben revisar los parmetros operacionales de los equipos. Estosse comparan con los que se registraron durante la puesta en servicio para evaluar suevolucin en el tiempo.

Programar intervenciones basadas en condiciones operacionales, en este caso seprograman mantenciones fuera de los plazos pre-definidos, a causa de que una ins-peccin previa encontr una anormalidad. Por ejemplo, deterioro en los parmetros

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fsico-qumicos del aceite, o una filtracin menor de aceite en el transformador depoder. En estos casos se dice que es Preventivo Programado, debido a que la con-dicin que lo genera no amerita una intervencin inmediata, sino que permite suplanificacin en el tiempo para su reparacin.

2.3.2. Mantenimiento preventivo por condiciones operacionales

Esta tipo de mantenimiento es el eje principal sobre el que se define la Estrategiade Mantenimiento de Emelectric. Esencialmente se pone mucho nfasis en inspeccionesperidicas de los elementos del sistema de subtransmisin, en:

la bsqueda de fallas invisibles

monitoreo de los parmetros elctricos

medicin no intrusiva de parmetros fsicos

De esta forma, se refurzan las tareas tales como realizar inspecciones visuales de lassubestaciones primarias a lo menos una (1) vez al mes, o revisar las instalaciones conCmaras Termogrficas, en las das y horas de mayor demanda, en la bsqueda de puntoscalientes.

Los mantenimiento se ejecutarn una vez que se detecte una condicin de anormalidadque sea detectada y que indique que se est en una condicin lmite.

2.3.3. Mantenimiento correctivo

La finalidad de las tareas de mantenimiento preventivo es evitar que se produzca unafalla. Sin embargo, aun as estas se pueden originar por diversas causas, en cuyo casose debe proceder a efectuar un mantenimiento correctivo. Desde el punto de vista delmantenimento, este se enfoca en prevenir bajo esa condicin la forma de respoder demejor forma a la contingencia.

Se caracterizan por:

No son planificadas.

Tienen un alto costo de reparacin.

En ocasiones tienen consecuencias mayores para la Comunidad o para el MedioAmbiente.

Generan el escenario menos deseado, por lo que se pone mucho nfasis y recursosen evitarlos.

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Como se previenen:

1. La empresa maneja Planes de Contingencia que se aplican cuando ocurre la falla

2. Se tiene personal de mantenimiento especializado y en constante capacitacin paraenfrentar, evaluar y resolver problemas tcnicos de alta criticidad

3. Se manejan stocks de repuestos crticos, ya sean estos, piezas o partes de un elemento,o un equipo completo, como por ejemplo un transformador de poder de respaldo.Emelectric adquiri el ao 2008 un Transformador Mvil de 30 MVA, este activo estdestinado como respaldo de transformadores de poder por contingencias graves.

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3 MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES

3. MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES

3.1. Introduccin

El transformador ha sido definido por mucho tiempo como un dispositivo esttico, for-mado por uno, dos o ms enrollados acoplados con un ncleo magntico, y se consideratradicionalmente como un elemento que no tiene partes en movimiento. Esto no es cierto,por el contrario, aunque el transformador es la nica pieza del equipo elctrico que notiene partes en movimiento funcional, tiene distintos dispositivos en movimiento cuandoes energizado (accesorios auxiliares, cambiador de taps, ventiladores, bombas impulsoras,etc.).

En un ciclo normal de operacin, la carga que incide sobre la temperatura, y la fuentede voltaje y corriente juega un rol importante en la vibracin de toda la estructura (expan-sin y contraccin de materiales). Las condiciones climticas, la contaminacin, las fallasque ocurren en el sistema, actan desfavorablemente en el transformador e involucra unpeligro en la continuidad del servicio, por lo tanto se requiere que el equipo mantenga sucalidad y confiabilidad.

Para que el transformador sea confiable, en un sistema en el cual es uno de los protago-nistas ms importantes, y asegurar una larga vida de operacin en condiciones normales,tanto el cliente como el fabricante toman medidas para asegurar un buen desempeo deltransformador. Tanto las pruebas en fbrica como el mantenimiento preventivo1 entreganesta confiabilidad.

3.2. Principales elementos de un transformador

Se considera que las tres partes esenciales de un transformador bsico son:

El enrollado primario

El enrollado secundario

El ncleo

1 El Plan Mantenimiento para Transformadores de Poder de Emelectric est basado en el Manual deMantenimiento de Transformadores preparado por Rhona para la mantencin de sus equipos.

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El ncleo se considera como un circuito magntico con una estructura de soporte, y esla parte en la cual el campo magntico oscila.

El enrollado primario y secundario incluye los conductores por el cual circula la corrientey usualmente es fabricada de cobre electroltico. Los dos son normalmente independientesy estn aislados entre s y son enrollados en un ncleo comn.

Otras partes importantes del transformador

El estanque, este contiene al transformador, el sistema de radiacin (radiadores) y elmedio refrigerante, que tambin es aislante.

Los aisladores (bushings), son los terminales de los enrollados.

El refrigerante (aislante), es el medio en el cual esta inmerso el transformador dentrodel estanque. Comnmente se emplea lquidos como aceite, silicona, o gases comoaire, SF6, etc.

Finalmente, a las partes ms importantes antes mencionadas, se suman las siguientes:

Materiales de aislacin slida de enrollados y ncleo.

Cambiador de derivaciones (taps).

Dispositivos de proteccin, rels, vlvulas, indicadores, etc.

Los materiales que generalmente se emplean en la construccin de transformadoresson: cobre, aluminio, acero, bronce, madera, papel kraft, prespan, aceite mineral, fibravulcanizada, resina, porcelana, cubiertas de polmero, cinta adhesiva, empaquetaduras,pintura esmalte, etc.

3.3. Equipamiento de un transformador

En la figura 5 se muestra el plano de diseo constructivo de un transformador diseadopara Emelectric por le empresa Rhona2 tal como el que se montar sobre fundacin en lanueva subestacin Leyda.

3.3.1. El estanque

El estanque, como ya se mencion provee de proteccin mecnica para todo el conjuntoncleo-enrollados (tambin llamado parte activa). Se conocen varios tipos de construccinde estanque para la conservacin del aceite aislante, entre ellos los sellados y los con con-servador. El estanque protege el aceite del aire, humedad y otros tipos de contaminacin,

2 Transformador marca Rhona, 16/20 MVA, Plano P-0612.07-11.00

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Figura 5: Plano Transformador Rhona

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Tabla 1: Caractersticas Transformador de Poder Subestacin Leyda

Caracteristicas Transformador de Poder

Marca: RhonaNmero de Serie: 20590Ao Construccin: 1999Frecuencia: 50 HzFabricado segn Norma: IEC 76 ANSI C57

Potencia OA 65 C 10 MVAPotencia FA I 65 C 12.5 MVA (3 ventiladores)Elevacin de Temperatura Aceite: 6O CElevacin de Temperatura Enrrollados: 65 CAltitud Mxima de Operacin: 1000 msnm

Tensin Nominal Primario: 115000 volt (Conexin Delta)Tensin Nominale Secundario: 13800 - 7967 volt (Conexin en Estrella)Cambiador de Taps Bajo Carga: MR Tipo H H-III-400 D 123-12233 W

Impedancia Base 15 MVA y Toma Nominal: Secuencia Positiva: 7.9% Secuencia Cero: 8.3%

Peso Nucleo y Enrrollados: 22000 KgPeso Estanque y Accesorios: 12200 KgVolumen total de Aceite: 16990 litrosPeso toral del aceite: 15570 KgPeso Total: 49770 KgPeso para transporte con aceite: 43000 Kg

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y en algunos casos, suple la expansin trmica del aceite que puede variar en un 6% de suvolumen.

Estanque con conservador Se emplean en transformadores de potencias medias y ma-yores. Consiste en un compartimiento auxiliar, llamado estanque de expansin, que vasobre el transformador. El volumen del conservador vara entre un 3% y 10% del volumendel estanque principal. El aceite u otro fluido aislante llena completamente el estanqueprincipal y la parte inferior del conservador. El transformador respira a travs de conser-vador, usualmente por un respirador deshidratante, pero el aceite del estanque principalest aislado de la atmsfera. Esto reduce la absorcin de oxigeno y humedad y retarda laformacin de lodo.

Estanque sellado En este tipo de transformador, el espacio sobre el aceite en el estanquees llenado generalmente con un gas inerte bajo presin (nitrgeno). Algunos transforma-dores de este tipo usan un estanque auxiliar de gas. Usualmente se usa un dispositivoaliviador de presin-vacio para prevenir una gran diferencia de presin en el interior delestanque. Este dispositivo es colocado para mantener la presin o vaco entre un rango de-5 a +5 PSI.

3.3.2. Los aisladores

La funcin del aislador (bushing) es proveer la disposicin como terminal de los con-ductores que provienen de los enrollados, y que deben pasar a travs de la estructura delestanque hacia el exterior. El aislador es diseado para aislar al conductor de un obstculo,tal como la tapa del transformador, y conducir la corriente en forma segura de un ladodel obstculo al otro. Se requiere que el aislador sea hermtico al agua, gas y aceite, paraevitar el ingreso de la humedad.

3.3.3. El cambiador de derivaciones

La mayora de los transformadores son equipados con un cambiador de derivacionesque permite pequeos cambios en la razn de voltaje. Generalmente las derivaciones seconstruyen en el enrollado de mayor tensin, y por medio de este sistema se puede obteneruna variacin de los niveles de voltaje. Existen dos tipos de cambiadores: de operacin envaco, y de operacin en carga.

3.4. Dispositivos indicadores y de alarmas

3.4.1. Indicador de temperatura

Los transformadores rellenos con liquido aislante son usualmente equipados con untermmetro de bulbo y capilar (tipo dial) para medir la temperatura superior del lquido.Este dispositivo puede venir equipado con varios contactos de alarma para activar el

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control de ventiladores, alarma por sobretemperatura o contactos para un interruptor. Unsegundo termmetro puede indicar la temperatura del enrollado.

3.4.2. Deshidratador con slica gel

Algunos transformadores con conservador son equipados con este dispositivo que pre-viene la entrada de humedad, por el cual el transformador respira, y est formado porsales de Slica-Gel. Es de color azulado cuando est seca y se torna rosada a blanca cuandose humedece.

3.4.3. Vlvula de sobrepresin

Las fallas internas en un transformador causan descomposicin del aceite y por con-siguiente una generacin de gas. Estos gases se evacuan a travs de esta vlvula, queusualmente se monta en la tapa del transformador. En transformadores de poder puedenincluir una alarma visual para indicar la operacin del dispositivo, y contactos elctricospara alarma. La operacin de la vlvula de sobrepresin, es indicativo de un arco interno.

3.4.4. El rel Buchholz

Los transformadores con conservador pueden ser equipados con un rel Buchholz quepreviene del lento desarrollo de una falla (incipiente) o un sobrecalentamiento localizadode materiales aislantes. Cuando los gases acumulados exceden una determinada cantidad(usualmente 200 cc.), se acciona una alarma. Se debe revisar el transformador cuandoha actuado este rel. El rel Buchholz es instalado en el conducto que une el estanqueprincipal con el estanque de expansin (conservador), y es diseado para atrapar cualquierdesarrollo de gas que aumente a travs del aceite. Tambin opera por desplazamientoviolento de aceite hacia el conservador.

3.4.5. El rel de presin sbita

El segundo tipo, llamado rel de presin sbita, acta por presin de gas que se desarrollaen el interior del transformador, debido a la descomposicin del aceite cuando ocurre unafalla interna. Tambin los hay que operan en un rango de aumento de presin en el espaciode gas sobre el nivel de aceite, dependiendo del tamao de la falla. Un aumento brusco haceoperar el rel en forma muy rpida (dentro de medio ciclo de la falla), para limitar daosresultante de una falla importante. Actualmente, se instalan en transformadores medianosy de poder, dispositivos que miden concentraciones de varios tipos de gases disueltos enel aceite del transformador. Estos extraen peridicamente (si es deseado) muestras deaceite y determinan concentraciones de gases individuales y totales por medio de uncromatgrafo.

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3.5. Pruebas de Transformadores en Fbrica

El transformador es diseado para satisfacer las caractersticas requeridas y las pruebasaseguran el buen funcionamiento en condiciones normales de operacin.

Dentro del plan de control de calidad de fabricacin del transformador, se realizan unaserie de pruebas llamadas pruebas de recepcin en fbrica, algunas de las cuales son de rutinapara el fabricante, otras denominadas especialeso tipose realizan a pedido.

Pruebas de rutina:

Razn de transformacin

Relacin de polaridad y de fase.

Resistencia de enrollados.

Prdidas en vaco y en el cobre.

Impedancia.

Resistencia de aislacin.

Pruebas dielctricas:

Voltaje aplicado e inducido.

Pruebas especiales:

Aumento de temperatura (calentamiento).

Impulso de tipo atmosfrico.

Descargas parciales

Impulso de maniobra

Nivel de sonido audible

Otros pruebas:

Ensayo cortocircuito controlado.

Impulsos repetitivos de baja tensin.

Factor de potencia de la aislacin.

Anlisis cromatogrfico.

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3.5.1. Pruebas preliminares

Las pruebas en fbrica son separadas en pruebas preliminares (se realizan cuando lasbobinas estn montadas en el ncleo antes del envasado final en el estanque), y pruebasfinales cuando el transformador est completamente armado. Adicionalmente las pruebafinales normalmente se dividen en las de rutina y las opcionales.

1. Razn de vueltas y polaridad: esta prueba provee la correcta razn de vueltas delos enrollados y que estos hayan sido conectados en forma apropiada. Tambin seasegura que las derivaciones son correctas. La razn es correcta cuando se obtieneun error dentro del 0,5% de lo indicado en la placa de caractersticas.

2. Resistencia de enrollados: usando el mtodo estndar voltmetro-ampermetro, secompara el valor medido de resistencia en corriente continua con el valor calculadode cada enrollado (prdida en el cobre y al final de la prueba de calentamiento). Sepuede verificar as que no existan malas conexiones o mal contacto.

3. Impedancia y prdida de carga: la Impedancia del transformador puede ser medidapor medio de un simple cortocircuito en un enrollado y haciendo pasar corrientenominal por el otro. La razn entre el voltaje necesario para que fluya la corrientenominal en el enrollado cortocircuitado, respecto al voltaje nominal, es la impedan-cia del enrollado. Cuando es necesario extraer la humedad de la aislacin en untransformador en servicio, es til conocer esta impedancia en el aceleramiento delperodo de secado.

4. Aislacin ncleo: se aplica un voltaje alterno de 2000 V a la aislacin entre el ncleoy otras partes de ferretera, para asegurar la aislacin del circuito magntico.

5. Prdidas y corriente de excitacin: con esta prueba se garantiza que a tensinnominal, la frecuencia y la forma de onda mantienen los valores garantizados.

6. Secado y envasado: durante la construccin y en el almacenamiento, los materia-les aislantes absorben normalmente entre un 6% y 8% del peso con humedad. Lahumedad en la aislacin es el primer enemigo, por lo tanto es necesario removerlacon mtodos de secado. La aislacin es secada en forma continua hasta un nivel dehumedad deseado (midiendo la resistencia de aislacin y el factor de potencia). Eltransformador es sometido a vaco y llenado con aceite limpio, seco y desgasificado,mantenido por varios das bajo una presin determinada, as el aceite es impregnadoen la aislacin slida.

3.5.2. Pruebas finales de rutina

Las pruebas finales de rutina se realizan con el transformador terminado, y constan de:razn de vueltas, resistencia enrollados, prdidas en vaco y en carga e impedancia (en

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todas las posiciones y conexiones del cambiador de derivaciones, con esta medidas secomprueban los valores de la placa caracterstica.

Otras pruebas que tambin son ejecutadas:

1. Calentamiento: se hace con el propsito de confirmar que bajo el rgimen de potenciaque indica la placa caracterstica, el aumento de temperatura de los enrollados yaceite no excedan los valores garantizados.

2. Pruebas dielctricas: son las pruebas tradicionales de tensin aplicada e inducidaque garantizan el diseo del sistema de aislamiento.

3. Tensin aplicada: solicita a los principales componentes de aislacin, y la aislacinentre los enrollados y la tierra. El potencial inducido solicita la aislacin entre losenrollados (entre vueltas y finales). En esta pruebas se aplica un voltaje/vuelta mayorque los nominales, por lo tanto requiere usar una frecuencia superior a la industrialpara evitar la saturacin del ncleo.

4. Resistencia de aislacin: usando un meghmetro se verifica el estado de la aislacin(secado) en los enrollados y ncleo (valores tpicos a temperatura.

3.5.3. Pruebas especiales

1. Factor de potencia de la aislacin: con esta prueba se verifica el estado de secado dela aislacin. En enrollados en aceite mineral, el factor de potencia no debe excedera 0,5% a 20 C, en transformadores nuevos. Para transformadores usados existenconsideraciones estadsticas.

2. Ensayo de impulso: consiste en aplicar una onda de voltaje que simule una descargaatmosfrica (rayo). Los oscilogramas de ondas reducidas y plenas se comparan segnuna secuencia determinada. cualquier discrepancia entre estas ondas, indican unafalla en los enrollados, aislacin, bushings u otra parte.

3. Impulso de maniobra: se simula una sobretensin equivalente a una falla de tiposwitching (maniobra, abertura de interruptores)

4. Nivel audible de ruido: la mayora del ruido en decibeles (db) durante la operacindel transformador a 100 Hz. (dos veces 50 Hz), es originado por el ncleo. Losniveles de ruido van desde los 48 db a los 91 db y es un factor significativo entransformadores usados en recintos cerrados o reas residenciales.

5. Anlisis cromatogrfico de gases: muy usado en la actualidad en transformadoresde medianas y grandes potencias. El anlisis puede realizarse antes de los ensayosfinales en fbrica, y despus de la prueba de calentamiento, de manera de detectar

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algn aumento del contenido de gases, que pueden deberse, por ejemplo, a puntoscalientes.

6. Impulsos repetitivos de baja tensin: es una prueba muy til para determinardesplazamientos de los enrollados, producidos por esfuerzos mecnicos debido acortocircuitos. Puede utilizarse como prueba especial en fbrica y tener un registropara comparar posteriormente con mediciones en terreno.

3.6. Pruebas a Transformadores en Terreno

Las pruebas de mantenimiento preventivo a transformadores en servicios, tienen comoprimer objetivo el monitoreo de la aislacin y evaluacin de su operacin normal. Laexperiencia puede ser la base de una buena seleccin de pruebas a ser usadas y paraestablecer un criterio para medir la integridad del equipo, obtiendo as un servicio librede interrupciones.

3.6.1. Pruebas no elctricas

Las pruebas que se realizan con el transformador en servicio (energizado) son:

1. Estado visual del aceite: sirve para determinar si el aceite tiene un buen aspecto,pero no indica el estado de la celulosa (humedad, envejecimiento, etc.).

2. Humedad del aceite: esta prueba indica si el aceite est seco, pero no es representa-tivo en la celulosa. En grandes transformadores, 10 ppm de agua en el aceite puedeestar en equilibrio con la aislacin de celulosa que puede contener un 4% de su pesoen forma de agua, lo que puede ser grave.

3. Anlisis cromatogrfico de gases disueltos: la medicin de los gases disueltos en elaceite sirve para detectar fallas incipientes (graduales y acumulativas).

4. Inspeccin termogrfica: se visualizan las partes que estn sobrecalentadas en eltransformador. Es slo una visin externa.

3.6.2. Pruebas elctricas

Las pruebas ms comunes usadas en el terreno, para evaluar la condicin de la aislacindel transformador son:


Corriente de excitacin.


Razn de transformacin.

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Chequeo de la conexin a tierra del ncleo.

Resistencia de la tierra.

Existen varias razones para llevar a cabo pruebas elctricas en terreno, las ms impor-tantes son:

1. Establecer un punto de referencia, especialmente en transformadores nuevos.

2. Determinar la cantidad de aislacin que se ha degradado desde la ltima pruebarealizada.

3. Al almacenar un transformador en bodega, las pruebas verifican si est en buenascondiciones para justificar el almacenaje.

4. Al sacar el transformador de bodega, verificar si est en buenas condiciones para serenergizado.

5. Al mover el transformador de un lugar a otro, verificar si no sufri dao con eltraslado.

6. Cuando hay cambio en el color del aceite, ms obscuro que antes.

7. Cuando el aceite est oscuro.

8. Si hay un zumbido o ruido mayor a lo normal.

9. Contenido de agua en las muestras de aceite.

10. Sobrecalentamiento o sobrecarga.

11. Si ha operado algn dispositivo de proteccin del transformador.

Lo ms importante en la mantencin del transformador es el monitoreo de las condicio-nes del aceite y la integridad de la aislacin slida (celulosa), sta ltima la ms crtica yque puede ser monitoreada con pruebas elctricas. La frecuencia de estas pruebas quedadeterminada por varios factores, tales como el tipo y clase de equipo, su importancia, anti-gedad, rgimen de carga, etc. Cuando ocurren fallas, la frecuencia de pruebas aumenta,para monitorear esta condicin.

Las pruebas en un transformador cumplen tres distintas funciones:

Proveer la integridad del equipo al momento de aceptarlo.

Verificar la continuidad de la integridad del equipo a intervalos peridicos de tiempo.

Determinar la naturaleza de la extensin del dao cuando el equipo ha fallado.

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3.7. Mantencin Preventiva

La mantencin preventiva de un transformador comienza con el reconocimiento delos factores inevitables que contribuyen a la degradacin de la aislacin. La presencia dehumedad libre y disuelta, calor, oxidacin del aceite y aislacin a travs del tiempo, y losgases combustibles disueltos en el aceite aislante, son factores significativos en el deteriorode toda la aislacin. En esto se incluyen tanto los cidos y otras impurezas qumicas queterminan como lodo, como tambin la humedad en el aceite y en el papel.

3.7.1. Anlisis peridico del aceite mineral

Existe un acuerdo en que la clave en la mantencin preventiva del transformador, con-siste en hacer pruebas al aceite al menos una vez al ao. Esta es la primera condicin paraasegurar que la aislacin est en un rango libre de contaminacin.

La principal contaminacin del aceite la produce la oxidacin, proceso gradual que nopuede ser detenido, debido al xigeno contenido en el aceite, ms otros procesos qumicos.Todo este deterioro finaliza con la formacin de lodos, proceso que es acelerado si existeuna carga pesada de operacin del transformador.

3.7.2. Deteccin de problemas en el aceite

Las pruebas tpicas que se realizan al aceite bajo la Norma ASTM se muestra en el cuadrosiguiente, indicndose la informacin que entrega cada prueba.

Cuando se practica una prueba al ao del aceite, puede detectarse los contaminantespolares antes de la formacin de lodo en el aceite. Si no es ejecutada la prueba, la formacinde lodo puede no detectarse y daar en forma permanente, terminando por adherirse en laaislacin slida del transformador, por ejemplo, ductos de refrigeracin de los enrollados.

3.7.3. Anlisis cromatogrfico de gases disueltos

Con el tiempo, los transformadores pueden desarrollar fallas incipientes. Estas fallas ge-neran gases combustibles que indican una clara evidencia de esta condicin en su interior.

El anlisis de gases disueltos en el aceite es una prueba informativa real tanto de al-guna falla existente, como basada en el sistema de aislacin del transformador. Uno delos mtodos ms conocidos es el anlisis cromatogrfico de gases ( ACG), cuyo resultadono es influenciado por las caractersticas de solubilidad de los diferentes gases. El ACGindica tanto el rango progresivo de formacin del total de los gases combustibles y tipode problema, como los pasos correctivos que pueden ser tomados.

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Los gases combustibles ms importantes que se deben tener presente son el Etileno(C2H4) indicativo de sobrecalentamiento. Hidrgeno (H2) indica corona y Acetileno(C2H2) que indica arco. Si hay una participacin directa de celulosa aparece monxido decarbono (CO).

Tabla 2: Periodicidad de Exmenes de Aceite del Transformador

Tipo de examen a realizar Antes de la PeriodoPuesta en Servicio [meses]

Rigidez Dielctrica Si 12Mndice de Acidez Si 12MFactor de Potencia Si 12MTensin Interfacial Si 12MContenido de Humedad Si 12MTermografa Si 6MColor Si 12MResistencia Volumtrica Si 12MAnlisis Cromatogrfico Si 12M

3.7.4. Pruebas elctricas a la aislacin

La fase final de una mantencin preventiva involucra un momento de desconexin deltransformador para realizar una serie de pruebas elctricas. Estas pruebas no son destruc-tivas, y son ejecutadas sin riesgo de dao a la aislacin.

Las pruebas elctricas son las siguientes:



Indice de polarizacin.

Razn de transformacin.


Esta serie de pruebas es slo un punto de partida. En base a la experiencia, se estableseun calendario regular para realizar estas pruebas, debido a que se requiere desconectarel transformador. Se debe llevar una base de datos para comparar con otras pruebasprogramadas a futuro, teniendo como referencia los resultados obtenidos durante laspruebas de recepcin y de Puesta en Servicio.

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Tabla 3: Periodicidad de Pruebas Elctricas del Transformador

Prueba a Efectuar Antes de la PeriodoPuesta en Servicio [meses]

Resistencia de Aislacin Si 36MResistencia de Enrrollados Si 36MRazn de Transformacin Si 36MFactor de Potencia Si 36MCalibracin de Instrumentos Si 36MTermografa Si 6M

3.7.5. Inspeccin visual

Cuando se saca una muestra de aceite para pruebas de Laboratorio, tambin es conve-niente observar los siguientes puntos para obtener alguna seal de aviso de la condicininterna del transformador.

1. Claridad del aceite: el aceite debe estar libre de cualquier tipo de partculas ensuspensin o de suciedad.

2. Olor extrao: al extraer una muestra de aceite, cualquier olor raro puede ser indicati-vo de una gran acidez producto de arco nterno. Esta situacin requiere de una seriede pruebas elctricas y de anlisis cromatogrfico de gases disueltos. La presencia degases en el aceite es una indicacin sensible de algn problema interno, tales como:puntos calientes descargas parciales, arco, etc.

3. Monitoreo de equipos auxiliares: chequear el nivel del lquido, indicadores depresin-vaco (si corresponde), la temperatura superior del aceite (top-oil), compararcon resultados anteriores. Chequear el rel de sobrepresin, verificando si indicaalguna operacin (alarma visual en posicin vertical). Cuando el dispositivo desobrepresin ha operado, es recomendable realizar un anlisis de gases. Algunostransformadores equipados con rel de presin sbita, distinguen solamente unrpido aumento de presin. El rel opera un contacto de alarma entre un rango depresin especfico.

4. Sistema de refrigeracin (radiadores): revisar si las vlvulas estn abiertas o cerra-das, tambin si los ventiladores operan apropiadamente.

5. Fugas de la unidad: por lo menos una vez al mes de debe realizar una inspeccina la unidad en busca de algn tipo de fuga (goteo continuo). Revisar la unidad cui-dadosamente para asegurar que estructuralmente est libre de daos. Verificar queno existan fugas alrededor de empaquetaduras, tales como las de la tapa, escotillasde inspeccin o aisladores. Poder atencin en las vlvulas de muestreo, drenaje y de

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radiadores. Cualquier tipo de fuga puede significar que el transformador pierda suhermeticidad, con los riesgos que esto representa.

Tabla 4: Periodicidad de las Inspecciones Visuales del Transformador

Elemento a Inspeccionar Durante la PeriodoPuesta en Servicio [meses]

Hermeticidad de Filtraciones Si 1MSecador de Aire Si 1MAisladores de loza Si 1MPrensas y Conectores Si 1MRefrigeracin forzada Si 1MControl de Temperatura Si 1MIndicadores de Nivel Si 1MConexiones a Tierra Si 1MGabinete de Control Si 1MRel Buchholz Si 1MVlvula de Sobrepresin Si 1M

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4 MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES

4. MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES

4.1. Introduccin

Los interruptores de poder son elementos diseados para interrumpir el paso de ener-ga a travs de un circuito elctrico, cada vez que reciba una orden de abrir, ya sea desdeun rel de proteccin, o mediante un mando manual de un operador. Del mismo modo,permiten conectar la carga aguas abajo del interruptor una vez que reciben la ordende cierre dada por un operador, o una orden de re-cierre generada por un rel de proteccin.

La subestacin Leyda de Emelectric tiene dos (2) interruptores de poder, trifsicos, dedisparo monopolar, marca Siemens, para tensin nominal de 123 kV, modelo 3AP1 FI, conque se protegen las lneas de transmisin en el circuito Tap Off. Tambin cuenta con un (1)interruptor trifsico tripolar, marca Siemens, de tensin nominal de 123 kV, modelo 3AP1FG, para la proteccin del transformador de poder en el lado de Alta Tensin.

4.2. Descripcin del Interruptor Siemens

El interruptor de poder 3AP1 FI es un interruptor tripolar de autocomprensin, en ver-sin para interperie, que emplea el gas SF6 como medio aislante y de extincin de arco. Seacciona mediante un accionamiento por acumulador de energa de resorte en cada fase,de manera que es apropiado para auto-reconexin monopolar y tripolar.

Cada columna polar contiene una carga de SF6 como medio de extincin y aislante,que constituye una cmara de gas hermticamente cerrada. La densidad del gas se vigi-la en cada polo con un monitor de densidad y la presin se indica mediante un manmetro.

La energa requerida para la maniobra se un polo es acumulada en un resorte de aper-tura. Los resortes de cierre y apetura se encuentran en el accionamiento.

El aramario de mando sujeto al polo central contiene todos los dispositivos para elcontrol y la vigilancia del interruptor de potencia y las regletas de bornes requeridas parala conexin elctrica de control y monitoreo. La vigilancia del gas SF6 se hace de formamonopola en el armario de la unidad motriz. Los cables de conexin sirven para el acopleelctrico del control con los mecanismos de accionamiento

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4.3. Mantenimiento del Interruptor Siemens

Para garantizar la seguridad de operacin del interruptor se le tiene que realizar mante-nimiento. Cada inspeccin y medida de mantenimiento tiene como fin:

Constatar hasta que grado estn desgastados ciertos componentes y verificar suestado,

asegurar que se mantengan en buen estado las piezas que todava se encuentran enbuenas condiciones,

sustituir preventivamente algunas piezas desgastadas por otras nuevas,

asegurar la proteccin anticorrosiva.

Los interruptores de potencia se desgastan en funcin de su uso, es decir, de la cantidadde maniobras de cierre/apertura que se efecten en l, o de la cantidad de arcos de fallaque deba despejar. Por esto, se debe distinguir entre:

Desgaste mecnico por friccin, segn la cantidad de ciclos de maniobra (ciclos demaniobra mecnicos) y

desgaste como resultado de conmutaciones de corrientes de operacin y cortocircui-to.

El lmite de desgaste est calculado de manera que en la mayora de los casos los di-ferentes servicios de mantenimiento se pueden efectuar a intervalos de tiempo fijos. Slosi se maniobra el interruptor con una frecuencia relativamente grande, podr ser necesa-rio efectuar una mantencin antes del ciclo previsto, por haberse excedido en el nmeroadmisible de cortes en carga o de conmutacin bajo carga.

Este tipo de equipos de maniobra slo puede ser intervenido por personal especializadoy debidamente capacitado.

4.4. Instrucciones de Seguridad

4.4.1. Acerca del personal que intervenga

Con el objeto de evitar accidentes, incendios o daos al medio ambiente, y para aegurarel funcionamiento seguro de la instalacin de conmutacin, se debe garantizar que:

estn designados los responsables y encargados de la supervisin para la realizacinde la puesta en servicio,

que slo intervenga personal calificado y debidamente instruido,

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tener siempre disponibles, en terreno, las instrucciones de servicio y normas para laseguridad de la operacin, as como las instrucciones para planes de contingenciaen caso de ser necesario,

tener disponibles las herramientas, aparatos y equipos necesarios para la seguridaddel trabajo, as como el equipaminento de seguridad del personal que intervenga,segn la tarea requerida,

utilizar slo los materiales, lubricantes y materiales auxiliares permitidos por elfabricante.

4.4.2. Acerca del gas SF6

En estado puro, el hexafloruro de azufre es un gas transparente , inodoro e inspido, notxico y no inflamable que, como el nitrgeno, es inactivo. Es empleo de SF6 no es peligro-so en tanto el aire inhalado contenga suficiente oxgeno. El SF6 no daa el medio ambiente.

El SF6 es ms pesado que el aire y desplaza en grandes cantidades el aireque se respira = Peligro de Asfixia.

El SF6 puro es inodoro, no txico, casi 5 veces ms pesado que el aire. Este gasconduce a un desplazamiento del oxgeno. Concentraciones de SF6 mayores de19 vol.% exigen medidas de proteccin especiales. Estas concentraciones puedenpresentarse en compartimientos de gas SF6 abiertos y sin ventilar, en el suelo enrecintos estrechos y cerrados de una instalacin, as como en instalaciones a mayorprofundidad (como las canaletas por donde van los cables de control).

El hexafloruro de azufre SF6 no se debe evacuar a la atmsfera. Para los trabajos demantenimiento se han de utilizar el equipamiento adecuado de mantenimiento paragas.

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Figura 6: Interruptor Siemens 3AP1 FI

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Tabla 5: Capacidad de Aislamiento Interruptor Siemens Modelo 3AP1 FI

Tensin Nominal 123 kVTensin de ensayo soportadaa frecuencia industrialrespecto a tierra 230 kVa travs de la distancia soportada 230 kVentre contactos abiertosentre polos 230 kVTensin de ensayo soportadaa impulso tipo rayorespecto a tierra 550 kVa travs de la distancia soportada 550 kVentre contactos abiertosentre polos 550 kVDistancia disruptiva en el airerespecto a tierra 1200 mma travs de la distancia entre 1200 mmcontactos abiertosLnea de fuga mnima a travs delos aisladoresrespecto a tierra 3625 mma travs de la distancia entre 3625 mmcontactos abiertos

Tabla 6: Datos Elctricos del Interruptor Siemens Modelo 3AP1 FI

Tensin Nominal 123 kVFrecuencia Nominal 50 HzCorriente Nominal de Servicio 2000 ACorriente Nominal de Corte 31.5 kAen caso de cortocircuitoCorriente Nominal de Cierre 78.8 kAen cortocircuitoDuracin Nominal del Cortocircuito 1 sSecuencia Nominal de Maniobra A-0,3s-CA-3min-CA

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Tabla 7: Tiempos de Conmutacin del Interruptor Siemens Modelo 3AP1 FI

Duracin Mnima de la orden 80 ms(cierre)Duracin Mnima de la orden 80 ms(apertura)Tiempo de cierre 68 ms 7 msTiempo de apertura 34 ms 3 msTiempo de interrupcin nominal 65 msTiempo de cierre/apertura 55 ms 10 msTiempo muerto 300 ms

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5 MANTENIMIENTO Y OPERACIN GRUPO ELECTRGENO

5. MANTENIMIENTO Y OPERACIN GRUPO ELECTRGENO

5.1. Descripcin General

El grupo electrgeno ha sido diseado como una unidad autnoma para proporcionarenerga, en baja tensin, a la subestacin, de forma que permita que en esta operen co-rrectamente sus servicios esenciales durante un corte de suministro del transformador depoder o del transformador de servicios auxiliares. En la figura 7 se muestra una fotografadel grupo electrgeno sin su cmara de insonorizacin.

El motor diesel que acciona el grupo electrgeno est diseado especialmente para cum-plir con esta funcin. El motor es de 4 o 2 tiempos e ignicin por compresin. El sistemaelctrico del motor es de 12Vcc.

El sistema de refrigeracin consta de un radiador, un ventilador de gran capacidad y untermostato. El genrador tiene su propio ventilador interior para enfriar sus componentesinternos. El motor y el generador estn acoplados y montados sobre un bastidor de acerode gran resistencia, este bastidor incluye un depsito de combustible con una capacidadaproximada de 8 horas de funcionamiento a plena carga.

El grupo electrgeno est dotado de unos aisladores de vibracin diseados para reducirlas vibraciones transmitidas por el motor a la fundacin sobre la que est montado el grupoelectrgeno. Tambin cuenta con una camara de insonorizacin que permite aislar el ruidogenerado por el grupo cuando est trabajando.

Figura 7: Fotografa del Grupo Electrgeno

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5 MANTENIMIENTO Y OPERACIN GRUPO ELECTRGENO

5.2. Panel de Transferencia de Carga

El grupo electrgeno de la subestacin Leyda se configurar para proporcionar, de formaautomtica, potencia auxiliar en el supuesto de que falle la red principal. Esta funcin larealiza el Panel de Transferencia de Carga . Este panel est diseado para detectar fallas enla fuente primaria de alimentacin, indicar al grupo electrgeno que arranque, pasar lacarga de la red defectuosa al grupo electrgeno y a continuacin volver a transferirla unavez que se haya reestablecido la fuente principal de alimentacin

5.3. Mantenimiento

Es importante, para que el grupo electrgeno tenga una larga vida til, que se realice elprograma de mantenimiento de forma adecuada. El mantenimiento y la inspeccin debeser realizada por personal tcnico calificado.

En general el grupo electrgeno debe mantenerse limpio. No permitir que se acumulenlquidos o capas de aceite sobre cualquier superficie externa o interna, sobre, debajo oalrededor de cualquier material de aislacin acstica. Limpiar las superficies utilizandolquidos acuosos para limpieza industrial. No se pueden utilizar disolventes inflamablespara la limpieza.

Cualquier material acstico con recubrimiento protector, que haya sido rasgado o perfo-rado, debe reemplazarse inmediatamente para evitar la acumulacin de lquidos o capasde aceite dentro de este material.

5.4. Operacin

Dado que el Grupo Electrgeno de la subestacin Leyda se ha instalado slo paratrabajar en caso de emergencias, por ausencia de la tensin axiliar, su operacin ser sloespordica y de muy baja frecuencia.

Tabla 8: Operacin del Grupo Electrgeno

Condicin operacional Tiempo de Operacin FrecuenciaVerificacin operacional 1 Hr 1 vez al mesTrabajos Mantenimiento Programado 6 Hr 1 vez cada 3 aosPartidas Automticas de Emergencia 6 Hr mximo 2 veces al ao

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6 OPERACIN DE LA SUBESTACIN LEYDA

6. OPERACIN DE LA SUBESTACIN LEYDA

La subestacin Leyda est diseada para operar en forma de forma ininterrumpida ano ser que ocurran fallas o eventos no deseados que alteren esta condicin. Es decir unavez que entre en servicio estar energizada permanente, durante las 24 horas del da,los 365 das del ao.

Todo el diseo de la subestacin, desde sus cimientos, pasando por los materiales autilizar, hasta la adquisicin de equipos de alta tecnologa fueron adquiridos basndoseen estrictas especificaciones tnicas. Todo esta evaluado para permitir que la subestacinopere de forma ininterrumpida. Para ello se contrataron los estudios de ingeniera pararealizar Estudios de Clculo Ssmico de los equipos y estructuras de soporte, Estudio Mecnicade Suelos, Diseo y Calculo Estructural, Estudio de Coordinacin de Protecciones. As mismo,los sistemas de protecciones de la subestacin estn todos debidamente respaldados encada una de sus funciones, para aislar cualquier tipo de falla que se produzca en formainterna o externa a la subestacin elctrica.

La subestacin Leyda tambin contar con un moderno enlace de comunicaciones, quepermitir monitorear y operar en lnea la subestacin, y en forma remota desde el Centrode Control y Despacho ubicado en Melipilla, o desde cualquier otro punto que este ope-rando dentro de la red SCADA de la compaa.

6.1. Plan General de Mantenimiento

Ms all del equipo en s y de sus particularidades de mantenimiento, el Plan deMantenimiento Programado de Emelectric se puede resumir en lo siguiente:

Se pone nfasis en la inspeccin preventiva - predictica no intrusiva, es decir, se re-fuerza toda aquella tarea de mantenimiento que se pueda realizar en forma preven-tiva sin requerir de una desconexn de las instalaciones.

Se realiza inspeccin visual de forma mensual a las instalaciones, durante el regimenpermanente de trabajo, cada subestacin primaria de Emeletric es visitada por unTcnico especialista, quien revisa de forma visual todas las instalaciones en busca deanormalidades que puedan alterar en buen funcionamiento de los equipos. En estaoportunidad tambin se hace una prueba operacional del Grupo Electrgeno.

Se realizan inspecciones preventivas cada seis (6) meses, en estos casos, la inspec-cin se har en detalle, tomando el estado operacional de los equipos, inspeccincon Cmara Termogrfica, verificacin de los contadores de operacin, verificacin

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6 OPERACIN DE LA SUBESTACIN LEYDA

operacional del transformador, etc., tal como se indica en las Tablas 9, 10, 11 y 12 dela seccin 7.

Examen de Aceite del Transformador, una vez al ao, en el periodo de mxima carga,se estrae una muestra de aceite del transformador en servicio y se enva a un labora-torio para que se le realicen exmenes fsico-qumicos y cromatgrficos. Siendo eltransformador del poder el elemento central de la subestacin, se prioriza este tipo depruebas que permiten tener un diagnstico temprano de su condicin operacional.

Se realizan trabajos de mantenimiento menor slo cuando se requiere, es comn quese deba efectuar un desmalezado del recinto interior de la subestacin, reparacinde cercos perimetrales, limpieza y pintado paredes o cierres perimetrales, manteni-miento de caminos de acceso e interiores, control de plagas y otros trabajos menores.

Se programa una desconexin de la instalaciones una (1) vez cada 36 meses, en es-tas desconexines programadas, normalmente por un periodo de 6 horas continuas,se realizan pruebas elctricas a los equipos en servicio, limpieza con pao de la ais-lacin o reemplazo de partes daadas si las hubiese. Normalmente involucran unagran cantidad de personal en faena.

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7 PLANTILLAS DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS

7. PLANTILLAS DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS

Luego de la Puesta en Servicio de las nuevas instalaciones elctricas, se inspeccionaoperacionalente la subestacin en la bsqueda de fallas de infancia de los equipos. En unaprimera etapa el periodo de inspeccin es diario. Inmediatamente despus, con la subes-tacin trabajando en rgimen normal, comienzan a operar los periodos de mantenimientoque se indican en las Tablas 9, 10, 11 y 12.

Tabla 9: Plantilla de Manteninimiento Transformadores de Medida

Descripcin de la Tarea Periodo [Meses]

TRANSFORMADORES DE CORRIENTEInspeccin de conexiones a tierra, xido y pintura 6Inspeccin Termogrfica 6Inspeccin de fuelle interno 96Medida de aislacin total (Factor de Potencia) 96Medida de Razn de Transformacin 96Medida de burden 96

TRANSFORMADORES DE POTENCIALInspeccin de conexiones a tierra, xido y pintura 6Inspeccin Termogrfica 6Inspeccin de fuelle interno 96Medida de aislacin total (Factor de Potencia) 96Medida de Razn de Transformacin 96Medida de burden 96

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Tabla 10: Plantilla de Manteninimiento Transformador de Poder


ESTANQUE PRINCIPALInspeccin de Temperaturas locales, conexiones a tierra, 6

bushings, ruidos anormalesInspeccin de xiodos y pinturas 6Inspeccin de nivel de aceite y filtraciones 6Inspeccin visual de instrumentos 6

(Buchholz, Indicador Nivel de Aceite, Imagen Trmica)Termografa de conexiones en bushings, conservadores y 6

estanque principalMedida de aislacin total (Factor de Potencia) 36Medida de resistencia de aislacin 36Medida de Razn de Transformacin 36Prueba de instrumentacin (Sobrepresin, Buchholz, 36

Nivel de Aceite, sensores detemperatura)

ACEITE TRANSFORMADORAnlisis cromatogrfico de gases disueltos en el aceite (DGA) 12Anlisis Fsico-Qumico (Acidez, tensin interfacial, 12

contenido humedad, factor de potencia)Anlisis de Furanos 12Rigidez dielctrica del Aceite CRReemplazo Slica Gel y Aceite del filtro CR

CAMBIADOR DE TOMAS BAJO CARGAPrueba Operacional de funcionamiento 6Inspeccin Nivel de Aceite 6Rigidez dielctrica del Aceite CRReemplazo Slica Gel y aceite filtro CRAnlisis Fsico-Qumico (Acidez, Tensin Interfacial, Viscocidad) 12Cromatografa de gases (DGA) 12

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Tabla 11: Plantilla de Manteninimiento Interruptores


INTERRUPTORES DE AT EN GAS SF6Inspeccin de conexiones a tierra, nmero de operaciones, 6

indicador de estado (abierto/cerrado), xido y pinturaRevisin de Densmetro o Manmetro de gas SF6 6Chequeo de fugas con Detector de Gas SF6 6Inspeccin de switches auxiliares 72Verificacin de operacin elctrica y mecnica 72Medida de resistencia de contactos 72Medida de tiempos de operacin 72Medida de aislacin total (Factor de Potencia) 72

GABINETES Y MECANISMOS DE ACCIONAMIENTOInspeccin del estado de los calefactores 6Limpieza genaral del gabinete 12Lubricacin 72Verificacin de tiempos de respuesta del mecanismo 72Control de operacin de switch del mecanismo 72Inspeccin de conexines y cables 72Inspeccin y limpieza general del mecanismo 72

INTERRUPTORES EN CELDAS TIPO SWITCHGEARInspeccin de conexiones a tierra, nmero de operaciones, 6

indicador de estado (abierto/cerrado), xido y pinturaInpeccin de respiraderos, calefactores y ventilacin 6Prueba mecanismo de extraccin del interruptor y 6

limpieza interna de la celda Inspeccin de switches auxiliares 72Verificacin de operacin elctrica y mecnica 72Medida de resistencia de contactos 72Medida de tiempos de operacin 72Revisin de contactos y cmara de extincin 72

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Tabla 12: Plantilla de Manteninimiento Servicios Auxiliares


TRANSFORMADOR DE SERVICIOS AUXILIARESInspeccin de conexiones a tierra, xidos y pintura 6Termografa de conexines, estanque de aceite y radiadores 6Inspeccin de Tablero General de Fuerza y Alumbrado 6Medida de aislacin total (Factor de Potencia) 96Medida de Razn de Transformacin 96

CARGADOR DE BATERASInspeccin de conexiones a tierra, xido y pintura gabinete 6Verificacin de estado de las alarmas del cargador 6Verificacin de voltaje de flotacin de las bateras 6Medida del la tensin continua hacia la carga Vcc 6Revisin Tablero de Distribucin de Continua 6

BANCO DE BATERASInspeccin de conexiones a tierra, xido y pintura del estante 6Inspeccin visual estado de las bateras 6

(bsqueda de derrames o sulfatacin de conexiones)Verificacin de los extractores de aire de la sala de bateras 6Verificacin de voltaje de flotacin de las bateras 6Revisin de bateras una a una, con instrumentacin 6Revisin de electrolito 6

(No aplica para bateras selladas)

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DESCRIPCIN DE LA SUBESTACIN LEYDATap off de 110 kVTransformador de PoderSala de Celdas y Servicios Auxiliares

CRITERIOS DE MANTENIMIENTOObjetivosMetodologaModos de FallaTipos de FallaTipos de Tareas de MantencinDesarrollo de Tareas de Mantenimiento

Estrategia de MantenimientoMantenimiento preventivo programado en el tiempoMantenimiento preventivo por condiciones operacionalesMantenimiento correctivo

MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORESIntroduccinPrincipales elementos de un transformadorEquipamiento de un transformadorEl estanqueLos aisladoresEl cambiador de derivaciones

Dispositivos indicadores y de alarmasIndicador de temperaturaDeshidratador con slica gelVlvula de sobrepresinEl rel BuchholzEl rel de presin sbita

Pruebas de Transformadores en FbricaPruebas preliminaresPruebas finales de rutinaPruebas especiales

Pruebas a Transformadores en TerrenoPruebas no elctricasPruebas elctricas

Mantencin PreventivaAnlisis peridico del aceite mineralDeteccin de problemas en el aceiteAnlisis cromatogrfico de gases disueltosPruebas elctricas a la aislacinInspeccin visual

MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORESIntroduccinDescripcin del Interruptor SiemensMantenimiento del Interruptor SiemensInstrucciones de SeguridadAcerca del personal que intervengaAcerca del gas SF6

MANTENIMIENTO Y OPERACIN GRUPO ELECTRGENODescripcin GeneralPanel de Transferencia de CargaMantenimientoOperacin

OPERACIN DE LA SUBESTACIN LEYDAPlan General de Mantenimiento

PLANTILLAS DE MANTENIMIENTO DE EQUIPOS

Subestaciones y Trafos

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