UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Cristian Alexander

335 Pages·2006·17.07 MB·Spanish

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

“GUÍA GENERAL Y RECOMENDACIONES PARA PRUEBAS DE
DIAGNOSTICO DE FALLA EN EQUIPOS DE ALTA TENSIÓN EN
SUBESTACIONES DE ENERGÍA ELÉCTRICA”

JOHN NICOLAS CASTIBLANCO LADINO
CRISTIAN ALEXANDER BENAVIDES ALVARADO

UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C.
2006
1

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

“GUÍA GENERAL Y RECOMENDACIONES PARA PRUEBAS DE
DIAGNOSTICO DE FALLA EN EQUIPOS DE ALTA TENSIÓN EN
SUBESTACIONES DE ENERGÍA ELÉCTRICA”

JOHN NICOLAS CASTIBLANCO LADINO
CRISTIAN ALEXANDER BENAVIDES ALVARADO

Trabajo de grado para optar al titulo de
Ingeniero Electricista

Director
JOSE CARLOS ROMERO ESCOBAR
Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD DE LA SALLE
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
BOGOTÁ D.C.
2006
2

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

NOTA DE ACEPTACIÓN

__________________________________

__________________________________

__________________________________

__________________________________

___________________________________________

Ing. JOSE CARLOS ROMERO ESCOBAR
Director del Proyecto

____________________________________________

JURADO

____________________________________________

JURADO

Bogotá D.C., 2006
3

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DEDICATORIA

• “Dedico este proyecto de grado a Dios, a mis padres gestores de vida, a mis
hermanos con su apoyo incondicional, a mis amigos y a todas las personas que me
ayudaron en el desarrollo de este proyecto desde el principio hasta el final, logrando
hacer realidad uno de mis sueños mas anhelados”.

John Nicolas Castiblanco Ladino

4

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DEDICATORIA

“Dedico este proyecto y mi vida a mis padres que han hecho de mi la persona que soy y
siempre me han dado su amor y su apoyo, a mi hermano por su compañía y apoyo, a mi
familia porque siempre han estado a mi lado y me han enseñado grandes cosas sobre la
vida, a mis amigos por todos los momentos vividos y a todas las personas que me conocen
y que de una u otra forma han colaborado con el desarrollo de este proyecto.”

Cristian Alexander Benavides Alvarado

5

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

AGRADECIMIENTOS

Los autores manifiestan sus agradecimientos a:

• Interconexión Eléctrica S.A. (ISA S.A.) por permitirnos el desarrollo de nuestro
proyecto de grado, al poner a nuestra disposición las instalaciones, información,
asesoria y tiempo necesario.

• Ingeniero Nelson Valderrama Banoy por ser el precursor de este proyecto.

• Ingeniero Alvaro Molina Trespalacios por su disposición y colaboración en la
asesoria de este proyecto.

• Ingeniero José Carlos Romero Escobar por ser nuestro director de tesis y guiarnos
en el desarrollo de este proyecto.

• A la Universidad de la Salle, la Facultad de Ingeniería Eléctrica, Directivos y
Maestros por su formación profesional.

• A nuestras Familias.

• A todas las personas que influyeron de alguna manera en el desarrollo de este
proyecto.

6

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

TABLA DE CONTENIDO

1 MANTENIMIENTO EN EL SECTOR ELECTRICO…………………………… 15
1.1 RESEÑA HISTORICA…………………………………………………….……… 15
1.2 ANTECEDENTES………………………………………………………………… 18
1.3 LA EVOLUCION DEL MANTENIMIENTO…………………………………… 20
1.4 EL MANTENIMIENTO DE HOY O DEL FUTURO…………………… ……. 21
1.5 FILOSOFIA DEL MANTENIMIENTO…………………………………………. 24

2. DESCRIPCIÓN DEL MANTENIMIENTO………………………………………. 25
2.1 ESPECIFICACIONES DE ENSAYOS EN ALTA TENSIÓN…………… ……. 25
2.1.1 Ensayos de rutina………………………………………………………………… 25
2.1.2 Ensayos de tipo………………………………………………………………........ 25
2.1.3 Ensayos especiales………………………………………………………………. 25
2.1.4 Ensayos de mantenimiento…………………………………………………......... 25
2.1.5 Ensayos de campo……………………………………………………………… 26
2.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO………………………………………………… 26
2.2.1 Mantenimiento preventivo……………………………………………………… 26
2.2.2 Mantenimiento predictivo………………………………………………………. 26
2.2.3 Mantenimiento correctivo………………………………………………………. 26
2.2.4 El mantenimiento R…………………………………………………………….. 26
2.2.5 El mantenimiento autónomo……………………………………………………. 27
2.2.6 El mantenimiento p……………………………………………………………… 27
2.2.7 Mantenimiento enfocado a la confiabilidad (RCM)………………………….. 28
2.3 ACTIVIDADES EN EL MANTENIMIENTO…………………………………… 29
2.4 CICLO DE VIDA DEL MANTENIMIENTO ………………………………….. 30
2.5 ETAPAS DE LA METODOLOGIA DE TRABAJO…………………………… 30

3. RELIABILITY CENTER MAINTENANCE (RCM)……………………………. 31
3.1 QUÉ ES EL MANTENIMIENTOP ENFOCADO A LA CONFIABILIDAD
(RCM)………………………………………………………………………………….. 31
3.2 CARACTERISTICAS……………………………………………………………. 31
3.3 METODOLOGIA…………………………………………………………………. 32
3.4. INTRODUCCION A LA CONFIABILIDAD (RELIABILITY THEORY)…… 36
3.4.1. Tasa de fallas……………………………………………………………………. 36
3.4.2 Distribución de fallas……………………………………………………………. 38
3.4.3 Tiempo medio entre fallas (MTBF)…………………………………………….. 40
3.5. ANALISIS DE LA INFORMACION DE AVERIAS CRONICAS…………….. 48
3.5.1 ESTUDIOS DE INFORMACION SOBRE FALLAS…………………………. 48
3.6. PÉRDIDAS CRÓNICAS Y ESPORÁDICAS……………………………………. 50
3.6.1 RÉRDIDAS ESPORÁDICAS……………………………………………………. 50
3.6.2 PÉRDIDAS CRONICAS…………………………………………………………. 51

4. MANTENIMIENTO Y PRUEBAS EN SUBESTACIONES……………………… 53
7

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

4.1 ELECCIÓN DE LOS MÉTODOS DE ENSAYO Y RECURSOS DE
INVESTIGACIÓN………………………………………………………………… 53
4.2 MANTENIMIENTO Y PRUEBAS EN SUBESTACIONES EN SF6………….. 54
4.2.1 Pruebas en subestaciones GIS………………………………………………….. 54
4.3 PRUEBAS A EQUIPOS DE PATIO……………………………………………… 55
4.3.1 Pruebas a interruptores………………………………………………………… 56
4.3.2 Pruebas a seccionadores……………………………………………………….. 58
4.3.3 Pruebas a DST (descargadores de sobretensión)…………………………….. 67
4.3.4 Pruebas a transformadores de corriente…………………………………….. 68
4.3.5 Pruebas a transformadores de tensión…………………………………………. 69
4.3.6 Pruebas a transformadores de potencia………………………………………. 71
5. ESPECIFICACIONES TECNICAS DE EQUIPOS DE PATIO……………….. 72
5.1 INTERRUPTORES………………………………………………………………… 72
5.1.1 Clasificación según el medio de extinción……………………………………… 72
5.1.2 Clasificación de los interruptores según el mecanismo de operación………… 78
5.1.3 Apertura de los interruptores……………………………………………………. 79
5.1.4 Criterio para entregar a mantenimiento los interruptores……………………. 79
5.1.5 Operación normal de los interruptores………………………………………….. 79
5.1.6 Ubicación del interruptor en un campo…………………………………………. 80
5.1.7 Placa de características de un interruptor……………………………………… 81
5.2 SECCIONADORES……………………………………………………………….. 83
5.2.1 Características……………………………………………………………………. 83
5.2.2 Utilización………………………………………………………………………… 83
5.2.3 Clasificación………………………………………………………………………. 83
5.2.4 Mando de los seccionadores……………………………………………………. 89
5.2.5 Ubicación del seccionador en un campo………………………………………… 89
5.2.6 Placa de características…………………………………………………………. 90
5.3 DESCARGADORES DE SOBRETENSION (DST)……………………………. 91
5.3.1 Componentes de un DST…………………………………………………………. 91
5.3.2 Construcción de un DST………………………………………………………… 93
5.3.3 Funcionamiento………………………………………………………………….. 94
5.3.4 Puesta a tierra de los DST…………………………………………………..…… 94
5.3.5 Contadores de descarga…………………………………………………………. 94
5.3.6 Condiciones de instalación……………………………………………………….. 95
5.3.7 Disposición de los DST en las instalaciones…………………………………….. 96
5.3.8 datos particulares………………………………………………………………… 97
5.4 TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD…………………………………... 98
5.4.1 Aspectos generales…………………………….……………………………….. 98
5.4.2 Transformadores de intensidad de construcción especial……………………... 99
5.4.3 Conexiones típicas de los transformadores de intensidad……………………... 99
5.4.4 Placa de características de un transformador de corriente…………………… 100
5.5 TRANSFORMADOR DE TENSIÓN…………………………………………….. 100
5.5.1 Transformadores de tensión potencial para medida y protección……………. 100
5.5.2 Transformadores de tensión de construcción especial………………………… 101
8

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

5.5.3 Conexiones típicas de los transformadores de potencial………………………. 103
5.5.4 Placa característica de un transformador de tensión………………………….. 105
5.6 TRANSFORMADORES DE POTENCIA……………………………………….. 105
5.6.1 Transformador – Autotransformador………………………………………..… 106
5.6.2 Características del conservador de aceite……………………………………… 108
5.6.3 desecador de aire………………………………………………………………… 108
5.6.4 Relé Buchholz (aparato detector de gas)………………………………….……. 110
5.6.5 grupo moto – ventilador……………………………………………………….… 111
5.6.6 Atravesadores o pasa tapas (bujes de conexión)……………………………..… 111
5.6.7 Chimenea de explosión de diafragma (válvula de seguridad) con sistema de
señales…………………………………………………………………………………...112
5.6.8 Sistema de señales…………………………………………………………..…….113
5.6.9 indicador de nivel para líquido dieléctrico tipo carátula y de transmisión
mecánico…………………………………………………………………………………113
5.6.10 Termóstatos…………………………………………………………………...…113
5.6.11 Imagen térmica………………………………………………………………......114
5.6.12 Refrigeración de los transformadores………………………………..………...115
5.6.13 Auto – refrigeración de transformadores o refrigeración natural……….......116
5.6.14 Refrigeración de los transformadores por circulación forzada de aceite……118
5.6.15 Aceites aislantes para transformadores……………………………………......118
5.6.16 Placa de características…………………………………………………………122
5.6.17 Otros transformadores……………………………………………………….…123

6. NORMAS DE SEGURIDAD…………………………………………………….......124
6.1 SUBESTACIONES………………………………………………………………….124
6.2 DEFINICIONES………………………………………………………………….…124
6.3 TIPOS DE SUBESTACIONES………………………………………………….…125
6.4 OTROS TIPOS DE SUBESTACIONES………………………………………..…125
6.5 ELEMENTOS FÍSICOS……………………………………………………………125
6.5.1 Equipos de potencia………………………………………………………….……125
6.5.2 Equipos de maniobras…….………………………………………………………125
6.5.3 Equipos de control y medida…………………………………………………..…126
6.5.4 Equipos de protección……………………………………………………….……126
6.5.5 Equipos de servicio auxiliar…………………………………………………...…126
6.5.6 Equipos de comunicación……………………………………………………...…126
6.6 PERSONAL DE OPERACIÓN……………………………………………………126
6.7 EQUIPOS DE PROTECCIÓN………………………………………………….…127
6.7.1 Personal……………………………………………………………………………127
6.7.2 Colectivo………………………………………………………………………...…127
6.7.3 De los equipos……………………………………………………………………..128
6.8 PROTECCION Y SEGURIDAD PARA TRABAJOS EN
SUBESTACIONES……………………………………………………………………..128
6.8.1 Regla básica o fundamental………………………………………………………128
6.8.2 Reglas básicas de oro……………………………………………………………...128
9

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino
UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

6.8.3 Relimitación de la zona de trabajo……………………………………………….130
6.8.4 aplicación de las reglas básicas………………………………………………….130
6.9 PREVENCION EN EL MANTENIMIENTO DE SERVICIOS
AUXILIARES………………………………………………………………………….. 132
6.9.1 Sala de baterías…………………………………………………………………... 132
6.9.2 Transformadores auxiliares…………………………………………………….. 133
6.9.3 Planta de emergencia……………………………………………………………. 133
6.9.4 Estación de aire o sala de compresores………………………………………… 134
6.10. COMUNICACIONES…………………………………………………………… 134
6.11 NORMAS ESPECÍFICAS……………………………………………………….. 134

7. GUÍAS ..........................................................................................................................138

GUÍA Nº 1……………………………………………………………………………….138
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE RESISTENCIA DE CONTACTOS,
TIEMPOS DE OPERACIÓN, VELOCIDAD Y DESPLAZAMIENTO, MEDIDA DE
RESISTENCIA DE PREINSERCIÓN EN INTERRUPTORES
PROTOCOLO - GUÍA Nº 1……………………………………………………………151

GUÍA Nº 2……………………………………………………………………………….155
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE PÉRDIDAS
DIELÉCTRICAS EN DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN (DST)
PROTOCOLO - GUIA Nº 2……………………………………………………………163

GUÍA Nº 3……………………………………………………………………………..…165
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE CORRIENTE DE FUGA EN
DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN (DST)
PROTOCOLO - GUIA Nº 3…………………………………………………………….168

GUÍA Nº 4……………………………………………………………………………..…170
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA O
TANGENTE DELTA EN TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
PROTOCOLO - GUIA Nº 4…………………………………………………………….176

GUÍA Nº 5…………………………………………………………………………..……180
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA O
TANGENTE DELTA EN TRANSFORMADORES DE POTENCIAL TIPO
CAPACITIVO
PROTOCOLO - GUIA Nº 5…………………………………………………………….185

GUÍA Nº 6……………………………………………………………………………..…187
GUÍA PARA EJECUCIÓN DE LA PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA O
TANGENTE DELTA EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA
10

Cristian Alexander Benavides Alvarado John Nicolas Castiblanco Ladino