Mto Subestaciones Eléctricas Miguel Verdejo

CURSO SUPERIOR DE MANTENIMIENTOCURSO SUPERIOR DE MANTENIMIENTO

MMÓÓDULODULOREGLAMENTO DE RECIPIENTES A PRESIÓN

MANTENIMIENTO DE SUBESTACIONES ELMANTENIMIENTO DE SUBESTACIONES ELÉÉCTRICASCTRICASDISTRIBUCIDISTRIBUCIÓÓN ELN ELÉÉCTRICA EN COMPLEJOS INDUSTRIALESCTRICA EN COMPLEJOS INDUSTRIALES

Miguel Miguel AngelAngel VerdejoVerdejo

Junio 2008Junio 2008

CONTENIDO

1. Descripción de una subestación eléctrica.

2. Conexiones de la subestación con el “exterior”

3. “Operación” de una subestación / responsabilidades

4. Averías / mantenimiento

5. Seguridad

Descripción de una subestación

• Es un edificio (“obra civil” en proyectos) • En ella se realiza la distribución eléctrica del compl ejo industrial y

acciones de control de equipos basados en señales el éctricas.• Existen criterios de diseño específicos para ellas (“E D…)• Se construyen en áreas no clasificadas eléctricamente .• Equipos asociados a la subestación : plano de situa ción “lay out”• Distribución eléctrica “dentro” de la subestación: “esq uema unifilar”

Sótano Zona de entrada / salida cables potencia-comandos-señalización

Pisos principales Zona de cuadros / tableros / gabinetes eléctricos)

Zonas externas del edificio

Transformadores / Bancos de capacitores / Generadores de Emergencia)

• Zonas principales de una S.E.:

SSÓÓTANOTANO


• Entrada / salida de cables de potencia: 33kV; 13,2k V; 6,6kV; 2,3kV; 380V.

• Entrada / salida cables de maniobras (“botoneras”) a equipos en planta –enclavamientos entre celdas – alarmas a sala de cont rol.

• Estos cables vienen subterráneos “enterrados” por za njas o en cañeros eléctricos.

• En el sótano el tendido de cables es por bandejas. Agrupados por potencia (33kV; 13,2kV; 6,6kV; 2,3kV; 380V.) (M.T. – B.T.)

– Cables etiquetados (Tarjetas de identificación)

– Cables conectados “ a MASA”

– Diseño para soportar esfuerzos (cortocircuitos) / curvaturas ….

– Es “algo complicado” transitar por el sótano (Golpes, dificultad de acceso ….)

• Problemas de “humedades” / inundaciones

• Ventilación (Eliminar Calor)

• Entrada / salida emergencia . accesos.

• Sellado de cables en su paso “hacia el piso de arri ba” y “hacia el exterior”(seguridad – humedades).

Sótano


Pisos principales• ZONA “CENTRAL” SALA: Zona de tableros principales / cuadros de

distribución (dentro del edificio)

Refrigeración por tiro natural/aire acondicionado p ara disipar calor generado (multitud de “pequeñas estufas”)

Esquema de distribución

• LLEGADA EN M.T.: 33/13,2 kV– Celdas/cabinas de 33/13,2 kV– Celdas de acoplamiento 33/13,2 kV– Embarrados de M.T. 33/13,2 kV

• TRANSFORMACION “ M.T./ M.T.” 1º : 33/13,2 2º TENSIÓN CON SUMO M.T. • TENSION A 6,6/2,3 kV

– CELDAS DE 6,6/2,3 kV Y ACOPLAMIENTOS– CELDAS DE EQUIPOS A 6,6/2,3 kV (CCM M.T.)– EMBARRADOS 6,3/2,3 kV

• TRANSFORMACIÓN M.T./ B.T. : 13,2 kV/380V (trafos en aceite fuera del edificio)• TABLEROS DE DISTRIBUCIÓN B.T. (POWER CENTER)• EMBARRADOS 380 V (Ductos de Barras)• CUADROS DE ALIMENTACIÓN B.T. Centros control de moto res (CCM)• COLUMNAS/PANELES CON SUS CUBÍCULOS DE 380 V


Pisos principales• ZONA FRIA: Salas habitualmente con aire acondiciona do (Equipos con

microprocesadores).

• UPS’s; SISTEMA DE CORRIENTE CONTINUA• PLC DECONTROL DE SUBESTACIÓN (SCADA)• VARIADORES DE FRECUENCIA/ARRANCADORES SUAVES.

• ZONA DE “SERVICIOS”: dentro del edificio• TABLEROS/CUADROS DE ALUMBRADO• TABLEROS/CUADROS DE TOMAS DE CORRIENTE EN PLANTA• SISTEMAS C.C.

• CUADROS DE CONDENSADORES (APLICACIÓN OPTIMIZAR COS φ)

Sala – Zona de tableros eléctricos


Zona “externa” del edificio– Transformadores. Playa de Trafos.– Grupo de emergencia (moto generador)– Condensadores de M.T. - 13,2 KV– Sistema de PAT de Seguridad y Funcional

(baterías de respaldo)

Sistema de corriente continua:(Cuadros Distribución 110 Vcc)

(Rectificador)

Generador de emergencia

Comentarios sobre el sistema de corriente continuaGran “desconocido “ por los “no expertos”

• Controla las maniobras internas de la Subestación• Controla funcionamiento de Relés (Protecciones ….)

Zona externa al edificio

Conexión con el exterior de la subestación

• Con el exterior del complejo / otras subestaciones

• Con la planta (motores)

• Con sistemas de control procesos (DCS….)

EXTERIOR COMPLEJO

E.T. 132 /33 / 13.2KV

SE PP 33 / 13,26,6 / 2,3 KV

S.E. 13,26,6/2,3/380

Salida 1 S.E. Nº 10

Empresa Distribuidora

(33/13,2KV)

EquiposM.T. 6,6KV

EquiposB.T. 380V

132 KV

M

M

Complejo IndustrialT.A.

A B

132 KV

13,2 KV

Salida 2 S.E. Nº 10Equipos

M.T. 2,3KV

2,3 KV

INTERIOR COMPLEJO

T.A.

Conexión con el exterior de la subestación

Con el exterior del complejo / otras subestacionesCon el exterior del complejo / otras subestacionesSubestaciones principales / de consumo esquema ejemplo

La continuidad del servicio es una exigencia en la industria de procesos continuo• Protecciones: Evitar “exportar” defectos “HACIA ARRIBA”. • Selectividad; “Coordinación de los dispositivos de corte para que una falla en un punto de la red

sea eliminado por la protección inmediata agua arriba del defecto, y solo por ella”.

CCMs M.T. barra partida con TA

Esquema conexiEsquema conexi óón PLC proceson PLC proceso

PLC

PROCESO

ARMARIOS DE DISTRIBUCION

(Regleteros/Borneras de conexión)

Salidas individuales a cubículosMulticable ó

Fibra óptica

Conexión con el exterior de la Subestación Eléctrica

CCM B.T.

CUBICULO DE MOTOR

(Incluido en una columna de un CCM)

SALA CONTROL

SCD

MARCHAPARO REMOTOS

ACTUACIONENCLAVAMIENTOSPROCESO

PLCPROCESO

NORMALMENTE EN SALA RACKS DE INSTRUMENTACION

PLC GOBIERNO SUBESTACION

MOTOR380V

Potencia

Comando

Marcha Local (pie equipo)

Paro

-Información estado motores-Gobierna las maniobras / transferencias en celdas (13,2; 2,3 ; P.C.)

Potencia Maniobra

Salidas a planta / sistemas control procesoSalidas a planta / sistemas control procesoEsquema general conexiones de un cubículo de motor de 380

Edificio Sala de Control – S.E.

Sala – Zona de tableros eléctricos

Conexión con el exterior de la subestaciónComentarios en las “Salidas a planta”

• Elementos alimentados: MOTORES (del 100% de salidas > 95% son motores), ALUMBRADO; TOMAS CORRIENTES DE SERVICIO; TRAICING E LÉCTRICO

• UNIDADES “PAQUETE” ( Plantas; nitrógeno, tratamiento de aguas, compresores..)– Aparentes intereses contrapuestos Proyecto / Manten imiento

• PLANTAS PAQUETE:

– Menos costo de proyecto – Menos tiempo de comisionado, Puesta en Marcha– Más dificultades / costos mantenimiento– Seguridad (áreas clasificadas / armarios de campo)– Know How difícil de asumir

• ALUMBRADO (tratamiento específico; tableros de ilum inación)• Tendencia a seccionar al máximo circuitos (mismo co mentarios anterior: Intereses

contrapuestos Proyecto- Mantenimiento)• Importancia de la “PROTECCION PERSONAL” (protección diferencial)• En áreas clasificadas los elementos mecánicos de ca mpo (luminarias, cajas de

distribución, prensacables...) material certificado bajo Norma IRAM – IEC.• De emergencia: habitualmente asociado al grupo de e mergencia

• MOTORES ASOCIADOS A VARIADORES DE FRECUENCIA• Hace ~ 10 años (tecnología tiristores) < 1%• Actualmente hay plantas con más del 10% (Electrónic a de potencia aparecen las

armónicas en la red, instalaciones de filtros)

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Operación de una subestación

• Actividad NO RUTINARIA (Maniobras operativas en M.T .)• Jerga asociada al “DESCARGO” de una barra o línea• “DESCARGO”: dejar sin tensión• Hacerlo de forma que no ocasione un CERO DE TENSIÓN• Se suelen hacer “EN AUTOMÁTICO” con el PLC de transf erencia• El PLC tiene en cuenta las PROTECCIONES / SELECTIVI DADES de

líneas/barras (sobrecarga / sincronismo / paralelos de breve duración).• Hay subestaciones que no tienen PLC →→→→ PROCEDIMIENTOS• Debe tenerse procedimentado el hacerlo en “MANUAL”• Una barra no es infinita.

– Protección térmica (Sobrecarga, incremento de la co rriente por encima de In).

– Protección contra cortocircuitos (Relación ~ 10/1 a la sobrecarga)– Potencia de cortocircuito (Los equipos de subestaci ón se diseñan en base a

la máxima potencia instalada, debe soportar los efe ctos térmicos y mecánicos)

– Casos de subestaciones SATURADAS (imposibilidad que 1 trafo/1 semiembarrado pueda con toda la carga).

• Imposibilidad de mantenimiento• Caídas de planta ante averías / transferencias• Diseño de subestaciones coherente con ampliaciones.

MANIOBRAS : Accionar sobre aparatos de interrupción y seccionamiento (seccionadores, interruptores automáticos, seccionadores de puesta a tierra –bajo carga …). Responsabilidad del Personal de Energía “Distribución Eléctrica” para la entrega de un equipo (ejemplo: Mantenimiento de un transformador, preventivo de una celda) a Personal de Mantenimiento “Electricidad” en condiciones seguras para su intervención.

Operación de una subestación

““ La verificaciLa verificaci óón de las condiciones de la instalacin de las condiciones de la instalaci óón n elelééctrica es responsabilidad de todos los involucradosctrica es responsabilidad de todos los involucrados ”” ..

• Importante conocer subestación eléctrica• Importante realizar por eléctricos “profesionales”

• Aplicar las 5 “reglas de oro” prevenir accidentes el éctricos• ABRIR CIRCUITO (Debe ser visible el seccionamiento de la red)• COMPROBAR AUSENCIA DE TENSIÓN (Pértigas, en las instalaciones donde se trabajará)• ENCLAVAR MECÁNICAMENTE (Bloquear los aparatos de maniobra con candado)• PONER A TIERRA Y EN CORTOCIRCUITO • SEÑALIZAR / BALIZAR (Delimitar la zona con tensión y limitar la zona de trabajo de acceso

habilitado)

• Importante conocer subestación eléctrica• Importante realizar por eléctricos “profesionales”

Operación de una subestaciónActividades “rutinarias”

Desenergizar equipos para trabajo en planta (“sacar carros ”)Importancia de procedimientos de “tarjetas” ; “candado”

Objetivo:Evitar accidentes. (El Personal que realiza el trabajo de mantenimiento eléctrico no es el que efectúa la maniobra; “Operación de Consignación – Desconsignación”)

Esquema básico:– Orden de trabajo “Mecánica” → IDENTIFICA EQUIPO Y TAREA A REALIZAR– “Mecánico” pide autorización a Supervisor de Planta → Identificación Equipo– Supervisor de Planta solicita “CONSIGNACIÓN DE EQUIPO” (Sistema Informático)– “Supervisor de Energía – Dist. Eléctrica” realiza la maniobra, “Saca el carro” y confirma por

el sistema al Supervisor de Planta “Aviso de consignación”. – Mecánico con Operador de campo verifica equipo a intervenir y que se encuentre

desenergizado (comprueba en campo existencia real de no energía eléctrica / colocación de candado o pasador en botonera de paro):

• Bloquea mecánicamente• Se adjunta el aviso de consignación a orden de trabajo.

– Realización del trabajo mecánico en el equipo en planta– Finalizado, cierre de orden de trabajo con Supervisor de Planta.– Supervisor de planta solicita “DESCONSIGNACIÓN DE EQUIPO” a Supervisor de

Distribución Eléctrica, realiza la maniobra y envía confirmación por sistema.

Riesgo de contactos eléctricos: directo e indirect o norma IEC 60479-1– Ambos riesgos pueden ser evitados o limitados mediante protecciones mecánicas

(Grados IP) y protecciones eléctricas.

Contacto eléctrico– Por encima de 30 / 50 miliamperes riesgo de paro cardiaco.– Resistencia cuerpo humano ~ 1000 Ω

No obstante:– Entrar en una Subestación “no debe dar miedo”– Los Tableros “se pueden tocar” (tienen protecciones)– No hay riesgo de campos electromagnéticos

Riesgo térmico (quemadura / explosión de un cuadro)– Explosión – Atmósfera ionizada conductora – Mal contacto / cortocircuito – Material

fundido – Proyección del material.– Importancia protección facial al insertar carros de M.T. / Cubículos.

Averías / MantenimientoRiesgo para las personas

Fuera de subestación: Motores “Quemados” por tener m al sus protecciones o by-paseadas

– Motor de 380 V (≈ 80 CV) → Reparación ≈ 3 a 5 días– Motor de 2,3 KV (> 500CV) → Reparación ≈ 1 a 3 meses dependiendo si se tiene o no pletinas

cobre.Dentro de subestación:

– Contactor gastado por cumplir su ciclo de maniobras.– Contactor: Elemento que cierra el círcuíto de potencia “comandado a distancia”.

• PIEZA MECÁNICA (biela, muelles…) con desgastes…– Elemento en mal estado provoca un cortocircuito al actuar.– Si funcionan bien las protecciones y hay una selectividad adecuada el “defecto” no se propaga

hacia “arriba”. Si no puede tirar todo el Tablero o CCMProblema de “cubículo mal insertado” (pinzas de pote ncia de conexión a barras): si se produce una falla actúa el interrupt or principal del ccm y deja fuera de servicio todo el embarrado de esa columna.Sobrecalentamientos. por falsos contactos (aislante se degrada, se produce combustión)

– En embarrados y cubículos hay mucha tornillería.– La corriente eléctrica genera esfuerzos de inducción / vibraciones.– Las conexiones se pueden “aflojar” → generar falsos contactos → temperatura.– La combustión puede quedarse restringida al cubículo o afectar a toda la columna.– O puede propagarse a todo el Tablero o a “toda una subestación”.

• Importancia del sellado de cables• Importancia de los sistema detección / extinción contra incendio

Averías / MantenimientoRiesgos para equipos / instalaciones

¿POR QUÉ?– Elementos con “Desgate”

• Elementos con nº determinado máximo maniobras = Contactores / Relés• Ejemplo: En cuadros de M.T. 6,6 /2,3 KV hay contadores del nº de maniobras.• Acción: Comprobar / sustituir.• Elementos que “se aflojan” – Calentamientos• Acción: Comprobar / apretar.

SUCIEDAD: – Menos capacidad de aislamiento.– Los sistemas de refrigeración “natural” y el polvo ambiental lo provocan.

HERRAMIENTAS en Preventivo de cuadros:– Trapos de algodón secos para limpieza.– Llaves de apriete dinamométrica.– Vaselina (no conductora) para elementos móviles.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE OTROS ELEMENTOS– Comprobación de Relés (Electrónicos) con “maletas especiales”.Chequeo de los sistemas de

detección (Electrónica) y de Acción (mecánica), con asistencia de especialistas. Comprobación de selectividad → Planilla de seteo de protecciones.

– Chequeo de otros equipos con apoyo de ESPECIALISTAS (del fabricante) UPSs / Rectificadores / Interruptores de potencia (13,2; 6,6; 2,3; PC) / Variadores de frecuencia / generadores emergencias.

– Simultáneamente al chequeo preventivo del cubículo/celda se realiza lo de campo (motor, caja bornes, cables, botonera, sistema de PAT)

Averías / MantenimientoMantenimiento Preventivo (cuadros / tableros / CCMs)

Mantemimiento Tableros Eléctricos M.T.

TERMOGRAFIA:Técnica preventiva de detección por infrarrojos de “puntos calientes”

• Hay que hacerlo con la instalación en servicio.• Dificultad de accesibilidad a los puntos en marcha.• Las modernas subestaciones ya se diseñan para tener acceso.• Muy útil para parques intemperie.

MANTENIMIENTO CORRECTIVOEn una subestación, la relación correctiva/preventiva, es del orden 5/95

Averías / Mantenimiento

baterías alcalinas

Rectificador

OnduladorBy-passestático

By-passmanual

UPS (Uninterrupted power supply) o SAI (Sistema alime ntación ininterrumpida)Esquema:

SeguridadInstalaciones contra incendios

INICIALMENTE:– Sistemas de detección General de Humos en Techo de Salas y Sótanos de S.E.– Alarma en sitio remoto (Sala de Control – Sala de Bomberos)– Extinción “manual” con extintores portátiles (CO2 / polvo)– Sistemas de detección y extinción solamente en salas de rack de instrumentos (FM 200)

ACTUALMENTE:– Detección individualizada en Tableros de M.T. zona de baja tensión / Tableros importantes B.T.

“ACOTAR EL EVENTO / EVITAR QUE SE PROPAGUE”– Detección y extinción automática en sótanos por inundación con CO2 – Detección y extinción automática en transformadores en baño de aceite– Panel de control locales que reportan a la Central de Incendio en Sala de Bomberos– Cuadros ya diseñados para la incorporación de estos sistemas– Existe norma SCOR de Repsol.– Funcionamiento / son efectivos. Control y revisiones mensuales por empresa homologada como

mantenedora de estos sistemas.

PROBLEMAS EN “SÓTANOS”:– Extinción por inundación con CO2 . Tratamiento bajo punto vista seguridad: ¡¡Ojo con los Accesos!!.

• Recinto confinado – Problemas de disparo CO2. – Señalización del Peligro – Compaginar extinción / ventilación (Para el caso de salas de S.E. presurizadas se realizan enclavamientos

para detener los ventiladores en caso de disparo del sistema de extinción, evitar el ingreso de aire)– Últimas subestaciones → No sótanos (piso bajo) por problemas filtraciones / inundación.– En la práctica muchos sótanos desconectados del automatismo (Extinción en “manual” cuando se realizan

trabajos en el mismo).

SEGURIDAD

Seguridad Sistemas de detección – extinción incendios

SEGURIDAD

Seguridad Sistemas de extinción – Agentes extintores

SEGURIDAD

Seguridad Sistema de extinción cilindros FM 200

SEGURIDAD

Seguridad Sistema detección-extinción entrepiso cables

Seguridad – Protección contra descargas atmosférica – rayos

REGLAMENTACION:– Reglamento electrotécnico Baja Tensión AEA (Edición 2002 – Ámbito

residencial: Instalaciones Domiciliarias y Comerciales). Enfocado a Seguridad de Personas.

– Presencia de entidad externas (Secretaria de Energía – Aseguradoras)• Auditorias de las Instalaciones (No conformidades / Observaciones).

LAS INSTALACIONES ELÉCTRICAS INDUSTRIALES SERÁN SEG URAS Y FIABLES, SI :

– Se diseñan de acuerdo a las Normas y Reglamentaciones Nacionales e Internacionales vigentes.

– Se ejecutan aplicando las reglas del buen arte (Mano de Obra calificada).– Se comisionan realizando los ensayos y pruebas con la participación y compromiso de

los responsables futuros.– Se operan y mantienen por Personal idóneo.

DE ESTA MANERA NOS BRINDARÁN DOS TIPOS DE PROTECCIÓ N:– Protección de la Vida Humana (Riesgo de Electrocución).– Protección de los Bienes Materiales (Riesgo de Incendio).

Seguridad

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