Mantenimiento de Interruptores de Potencia de MT y AT
Artículo de Electric Energy T&D, edición de Mayo - Junio de 2006 Descargar este artículo en formato PDF
Prefacio
Este artículo es el primero en una serie de artículos que ayudará a
sacar a la luz las prácticas de mantenimiento aplicadas actualmente a
los interruptores de potencia.
Al final se incluye un listado de las pruebas más populares; con la
referencia de las normas internacionales que deben cumplirse. Cada
prueba brinda un poco de información que se complementa con las otras
pruebas suministrando una visión general de las prácticas de la prueba
de interruptores.
Un interruptor es un equipo importante para los sistemas eléctricos de
potencia. Su importancia se debe al rol de protección que lleva a cabo.
Por lo tanto es imperativo asegurar su adecuada operación. Esto es sólo
posible aplicando un adecuado mantenimiento.
El propósito principal es de ayudarnos a entender con precisión la
condición real del interruptor bajo prueba ayudando de esta manera a
elegir las acciones correctivas. Esto nos ayudará a minimizar el gasto
en el mantenimiento e incrementar la confiabilidad del sistema, llevando
de esta manera a una administración eficiente del sistema.
Introducción
Un interruptor de potencia es un equipo cuya función es la de encender y
apagar las corrientes eléctricas en las redes de distribución y de
transmisión de potencia para las operaciones de rutina y la protección
de otros equipos.
Pueden ocurrir rupturas en el sistema de transmisión eléctrica y la
destrucción del equipo si un interruptor no llega a operar debido a la
falta de un mantenimiento preventivo.
Descripción
El
nombre del interruptor indica claramente su rol. Interrumpe los
circuitos eléctricos. Para lograr su propósito, separa mecánicamente dos
puntos en el circuito a una distancia bastante larga para interrumpir el
flujo de las corrientes eléctricas.
Los interruptores vienen en una gran variedad y usan diferentes
tecnologías:
A pesar de su gran diferencia, todos los tipos comparten los mismos
principios, todos ellos deben suministrar dos funcionalidades
principales, las cuales están muy relacionadas:
- Funcionalidad eléctrica (Interruptor).
- Funcionalidad mecánica (Mecanismo).
Funcionalidad Eléctrica
Los interruptores están diseñados para satisfacer las condiciones
predeterminadas de ruptura y tienen propiedades eléctricas que se pueden
resumir en lo siguiente:
- Propiedad de transportar la corriente;
- Propiedad de aislamiento;
- Propiedad de ruptura de la corriente.
Funcionalidad Mecánica
Las propiedades eléctricas solicitadas imponen propiedades mecánicas que
pueden ser más o menos demandantes dependiendo de la tecnología usada:
La propiedad de transportar la corriente impone:
- El material de contacto es muy conductivo;
- Una alta calidad del contacto de apertura;
- Una baja reacción del contacto a la atmósfera y a la temperatura ambiente.
La propiedad de aislamiento, dependiendo del nivel de voltaje, impone:
- La distancia de separación de los contactos en la posición de apertura;
- La distancia de la línea a tierra;
- Las características del medio de aislamiento y la reacción sobre el tiempo.
Las propiedades de apertura y de cierre de la corriente, imponen:
- La velocidad de los contactos de cierre y de apertura;
- Técnicas de soplado de arco;
- Resistencia al material del arco;
- La energía requerida para continuar con la apertura o el cierre de grandes corrientes de cortocircuitos;
- Las características del medio de aislamiento y la reacción sobre el tiempo y la frecuencia de la interrupción de la corriente.
La propiedad de la frecuencia de operación tiene una gran influencia
sobre todos los parámetros mencionados anteriormente.
Mantenimiento Preventivo
A menudo la necesidad del mantenimiento de los interruptores no es
obvia, dado que no se utilizan continuamente, estén abiertos o cerrados,
por largos períodos de tiempo. La necesidad de predecir la adecuada
función de los interruptores aumenta con los años a medida que los
sistemas de transmisión se expanden y transportan mayor energía a
mayores distancias.
Con el avance de la tecnología con los años aparecieron los
interruptores de bajo mantenimiento pero esto no brindó mayor confianza
en la administración del sistema en cuanto a la confiabilidad de la
operación.
El interruptor es de hecho, una caja negra. La única manera de estar
seguro de su condición es abrirlo para realizar una inspección física.
Desafortunadamente, este método es muy costos y debe reducirse a un
mínimo para prevenir un mantenimiento innecesario.
Mantenimiento Predictivo
Los especialistas en el mantenimiento crearon lo que se conoce ahora
como el mantenimiento predictivo. Su propósito es de predecir con
precisión la condición del interruptor, sin tener que abrirlo para su
inspección.
Por ello la inspección requerida se limitará a la intervención
correctiva o preventiva, reduciendo dramáticamente de esta manera el
costo del mantenimiento y aumentando al mismo nivel su eficiencia.
La predicción puede tomar tres maneras de complementarse entre ellos:
PRUEBA: se han inventado un amplio rango de pruebas para verificar la
conformidad de cada una de las propiedades eléctricas y mecánicas para
cumplir los criterios de diseño. Algunas de estas pruebas han sido
reconocidas y documentadas por las normas internacionales (IEC, ASTM,
etc.). Algunas están aún en desarrollo y producen grandes expectativas.
MONITOREO: la vigilancia continua del interruptor por medio de múltiples
transductores controlados por una computadora. Las alarmas o las
acciones se activan cuando se llegue a los niveles configurados
permitiendo de esta manera una intervención a tiempo. Este método aún
está bajo desarrollo y es muy prometedor.
ESTUDIO ESTADÍSTICO: las mediciones continuas, los muestreos y las
intervenciones por mantenimiento, se anotan cada vez para cada
interruptor. Con esta información se arman bases de datos, lo cual ayuda
a realizar estudios estadísticos dirigidos a descubrir los componentes
con falla o ayudan a crear un modelo probabilístico del envejecimiento
en los interruptores para su mantenimiento.
Una práctica muy difundida por los administradores de las redes, es la
de requerir para cada tipo nuevo de interruptor, un estudio estadístico
suministrado por el proveedor de la confiabilidad de los componentes del
nuevo equipo, basado en su propia experiencia. Esto ayudaría a enfocar
las acciones de mantenimiento a las partes más vulnerables.
Prácticas de Seguridad
Los procedimientos de mantenimiento tienen que respetar las prácticas de
seguridad y los puntos siguientes requieren una atención especial:
a) Asegurarse que el interruptor y su mecanismo estén desconectados de
cualquier energía eléctrica, tanto de alta tensión como de la tensión de
control antes de ser inspeccionado o reparado.
b) Expulsar la presión desde el receptor de aire o cualquier interruptor
de aire comprimido antes que sea inspeccionado o reparado.
c) Luego de que el interruptor haya sido desconectado de la energía
eléctrica, sujetar apropiadamente los terminales de tierra antes de
tocar cualquiera de las partes del interruptor.
d) No dejar las herramientas sobre el equipo mientras se trabaja dado
que pueden ser olvidadas cuando el equipo se coloque de nuevo en
servicio.
Pruebas de Interruptores
Las pruebas de mantenimiento permiten al personal determinar si los
interruptores son capaces de realizar sus funciones básicas de
protección de circuitos.
Las pruebas mencionadas en la siguiente tabla de pruebas pueden ser
realizadas durante el mantenimiento de rutina y están dirigidos a
asegurarse que los interruptores estén operativos funcionalmente. Estas
pruebas deben realizarse a interruptores y en equipos que estén
desenergizados.
La Tabla de Pruebas lista las pruebas y sus propósitos, reagrupados por
las categorías de su propósito (Mecánico, Eléctrico o Químico).
En general, para llevar a cabo una prueba exitosa, se deben observar las siguientes condiciones:
- Procedimiento de la aplicación (suministrado por el proveedor del equipo de pruebas);
- Especificaciones de diseño con las tolerancias definidas (suministrados por el diseñador del interruptor);
- El manual de instrucciones del interruptor y los diagramas básicos, de contorno y elementales (suministrados por el diseñador del interruptor);
- Definiciones de las normas internacionales y las especificaciones, si son requeridas para la prueba.
- Un buen sentido de análisis del Programa de Mantenimiento
La misma necesidad para predecir la adecuada función de los interruptores creó el mantenimiento predictivo, y dado que no es factible probar de forma indefinida los interruptores, es obvio que se necesita estructurar los actos en un programa de mantenimiento que defina las acciones y la frecuencia del mantenimiento.
La mayoría de los fabricantes de interruptores recomiendan programas de
mantenimiento que se adecuan mejor a su equipo. Ellos lo definen
generalmente en tres niveles:
1 - Inspección de rutina: incluye:
- Inspección visual de la forma externa del equipo.
- Revisión de los contadores de la operación.
- Revisión de los indicadores de presión.
- Detección visual o audible de las fugas
- Medición de la temperatura.
- Etc.
Esto se realiza con el interruptor en servicio.
Frecuencia: generalmente 6 meses a 1 año
2 - Mantenimiento menor: Incluye además de la inspección de rutina:
- Inspección rigurosa del estado y de la función de los subconjuntos,
- Prueba del interruptor
- Intervenciones menores para reemplazar el fácil acceso a partes gastadas,
- Cambio de filtros, del aceite o del gas, etc.
Esto requiere aislar al interruptor de la red.
Frecuencia: generalmente de 6 á 8 años
3 - Mantenimiento mayor: Incluye además del mantenimiento menor, la
apertura de los ensamblajes principales para acceder las partes
internas:
- Interruptor;
- Mecanismo;
- Receptor del tanque.
Esto requiere aislar al interruptor de la red.
Frecuencia: depende de la tecnología de los interruptores (12 años para
el soplado de aire, 20 años para el SF6, etc.)
Bibliografía
MANTENIMIENTO DE LOS INTERRUPTORES DE POTENCIA; GRUPO DE INVESTIGACIÓN
HIDROELÉCTRICA Y DE SERVICIOS TÉCNICOS; INSTRUCCIONES, NORMAS Y TÉCNICAS
DE LAS INSTALACIONES, VOLUMEN 3-16; OFICINA DE RECLAMOS DEL DEPARTAMENTO
DEL INTERIOR DE LOS ESTADOS UNIDOS EN DENVER, COLORADO.
Acerca de los Autores
El Dr. Fouad Brikci es el presidente de Zensol Automation Inc. Él fue el
primero en introducir el concepto de equipos de prueba verdaderamente
computarizados en el campo de los analizadores de interruptores. Como un
profesor de una universidad en Ecole Polytechnique, Algeria y como
investigador del CNRS LAAS en Francia, el Dr. Brikci ha desarrollado su
experiencia en los campos de la electrónica, la automatización y la
ciencia de la computación. La mayoría de sus actividades se dirigieron a
las aplicaciones industriales de las computadoras. Entre sus logros se
encuentra el desarrollo de sistemas de medición completamente
computariza-dos para el control de calidad en la fabricación de
interruptores, los laboratorios y los servicios de mantenimiento de las
empresas eléctricas. El Dr. Brikci cuenta con el grado de PhD en
Electrónica y un Master en Ciencias en EEA (electrónica, electrotécnica
y automatización) de la Universidad de Bordeaux, Francia.
http://www.zensol.com
email : zensol@zensol.com
Emile Nasrallah es un ingeniero eléctrico especializado en el mantenimiento de interruptores de potencia. Luego de su graduación en 1984, trabajó como un ingeniero en el campo. En 1990 se unió al fabricante mundial de interruptores GEC ALSTOM como ingeniero especialista en campo. En 1997 se convirtió en el gerente en la división de interruptores de SF6 de MT y AT de ALSTOM, siendo responsable del soporte técnico, mantenimiento y entrenamiento para los interruptores de SF6. En 2001 se volvió en gerente de la división de interruptores de soplado de aire para AREVA. Estuvo a cargo del programa de restauración de los interruptores de soplado de aire (PK y PKV) en conjunto con Hydro-Quebec e implantó un sistema único de administración para el programa (un promedio de 35, 735 kV PK interruptores de soplado de aire por año). En 2005 se unión a General Electric Company de Canadá como un especialista Senior de interruptores y está a cargo de la división de interruptores del centro de servicio de Montreal, responsable del programa de reemplazo y de refabricación para interruptores en aceite.