5.1 Definiciones

Mantenimiento preventivo.- Son todas aquellas actividades a realizar, para mantener en condiciones óptimas de operación de un equipo, sin necesidad de que se presenten fallas u operaciones incorrectas.

Mantenimiento correctivo.- Actividades que se realizan a causa de una falla de los equipos ya sea por mala calidad de sus componentes o por desgaste de los mismos.

Mantenimiento predictivo.- Es la que se realiza cuando se hace un análisis bien a detalle tanto de los resultados de pruebas y trabajos de mantenimiento preventivo así como de las fallas o mantenimientos correctivos, para llevarnos a la planeación correcta de actividades y revisiones realmente necesarias logrando un máximo tiempo de operación de los equipos.

5.2 Criterios para el mantenimiento

En general, las subestaciones aisladas en SF6 están diseñadas y construidas para que los trabajos de mantenimiento sean mínimos. Esto se debe más que todo a que no dependen de influencias externas como lo son la contaminación, la humedad y las condiciones del medio ambiente. Para poder elaborar un programa de mantenimiento adecuado para los diferentes tipos y marcas de equipos aislados en SF6, podemos dividir los mantenimientos en siete grupos:

1) Trabajos de vigilancia y supervisión de parámetros de operación.

Consisten en tomar lecturas periódicamente de los parámetros básicos de operación de los equipos tales como:

Presiones de SF6 de los compartimentos.

Presiones del sistema de accionamiento de los interruptores (presión de aire, presión de aceite hidráulico, condiciones de carga de resortes, etc.)

Lecturas de operación de los interruptores.

Tiempo de operación de motobombas y compresores de aire.

Detección de alarmas operadas.

Niveles de aceite de sistemas hidráulicos o aceite lubricante de compresores.

Purga de condensados en tanques de almacenamiento de aire comprimido.

Operación de resistencias calefactoras de gabinetes de mecanismos de interruptores y seccionadores.

Estos trabajos deberán realizarse cuando menos una vez al mes y serán de gran utilidad para detectar oportunamente fallas que eventualmente pudieran presentarse.

2) MANTENIMIENTO A MECANISMO DE OPERACIÓN DE INTERRUPTORES.

Se deberá llevar a cabo lo establecido en criterios de mantenimiento para mecanismos de interruptores convencionales y tomando en cuenta las fallas que se presentan de acuerdo al tipo y marca del mecanismo.

Mecanismo hidráulico

Revisión de ajustes de presiones de arranque y paro de motobomba, alarma de baja presión, presiones de bloqueo al cierre y disparo, presión de nitrógeno de acumuladores.

Purga del sistema hidráulico.

Tiempos de carga del sistema hidráulico.

Revisión de fugas de aceite, relleno y según sea el caso cambio o filtrado.

Mecanismo neumático.

Lubricación.

Revisión y sustitución de bandas.

Revisión de sistema de secado.

Lecturas de presiones de arranque y paro, alarma, bloqueos al cierre y disparo.

Tiempo en carga del sistema neumático.

Detección de fuga de aire.

Mecanismo de resorte.

Lubricación.

Revisión de amortiguadores de impacto.

3) Mantenimiento a mecanismo de seccionadores.

Todos los mecanismos de seccionadores consisten básicamente en un motor que mueve una transmisión para cerrar y abrir contactos principales y un conjunto de contactos auxiliares. Su mantenimiento consiste en la lubricación y verificación de su operación eléctrica y su periodicidad será también dado de acuerdo a lo establecido para mecanismos de seccionadores o cuchillas desconectadoras convencionales.

4) Medición de presiones del SF6 en compartimientos y detección de fugas de SF6.

Se recomienda que cuando menos una vez al año se tomen lecturas de presión a todos los compartimientos utilizando un manómetro de precisión (comparando con la temperatura), lo cual nos dará una idea de las presiones reales y poder efectuar comparaciones para determinar las pérdidas del SF6 así como también la posible falla de los densímetros. Algunos fabricantes consideran como normal una pérdida del 1% del SF6 por compartimiento y un 2% de toda la instalación anualmente.

5) Medición de humedad en el SF6.

De acuerdo a la experiencia que se tiene con el manejo del SF6 el contenido de humedad presente es considerado como el parámetro más importante para determinar las condiciones del mismo. Deberá establecerse cuando menos una vez al año la lectura de humedad presente en todos los compartimientos y así evaluar sus condiciones.

6) Limpieza de aislamientos externos.

Normalmente se tendrán aislamientos externos tales como boquillas aire SF6 las cuales como cualquier aislamiento exterior estarán expuestas a contaminación y requerirá el establecimiento de periodos para su limpieza que serán dados de acuerdo a las condiciones particulares de cada instalación.

7) Mantenimiento y pruebas a las partes sujetas a desgaste por deslizamiento y arqueo eléctrico (contactos de interruptores y seccionadores).

Estos son dados de acuerdo al número de operaciones de los equipos y para el caso de los interruptores estarán basados en la corriente de corto circuito que se tenga calculado para cada instalación.

6.3 MANEJO DEL GAS SF6.

Para la ejecución de los trabajos de mantenimiento de las subestaciones en SF6, en los cuales se requiera de movimiento del gas debemos contar con los equipos básicos diseñados para este fin.

Manómetro patrón o de precisión para lecturas correctas de las presiones de gas.

Gráficas de comportamiento de la presión del SF6 afectadas por la temperatura.

Vacuómetro o medidor de vacío.

Termómetro.

Equipo para manejo del SF6.

Los equipos para manejo del gas SF6 más comúnmente utilizados son:

Carretilla de servicio para relleno de SF6 que consiste en una carretilla para traslado de los cilindros de gas con un regulador de presión y su manguera para conectarse a los compartimientos. Este equipo es utilizado únicamente para relleno de gas ya que no cuenta con ningún dispositivo de extracción ni de almacenamiento. Este quipo es sólo auxiliar para los trabajos de relleno de gas y en ningún momento es suficiente para los trabajos de mantenimiento que se pudieran realizar en el interior de los compartimientos.

Carro de servicio para evacuación, rellenos filtrado y almacenamiento de gas, el cual cuenta con un compresor para relleno de los compartimientos, una bomba de vacio para evacuación y secado, un recipiente para almacenamiento, medidores de presión y vacío, y dispositivos para filtrado y regeneración del gas. Este equipo es de gran utilidad y absolutamente necesario para cualquier trabajo de mantenimiento. Existen también equipos similares al descrito pero con compresores de mayor presión lo cual nos permite llegar a licuar el gas y así almacenar mayores cantidades de SF6

5.4 Medidas de seguridad

Prevención de asfixia: Normalmente las subestación aisladas en SF6 se encuentran alojadas en el interior de edificios cerrados los cuales deberán contar con equipos de detección de SF6 en el ambiente y un sistema de extracción – ventilación para casos de fugas considerables de gas.

Durante los trabajos que se realizan dentro de los compartimientos, como es el caso de cambio de contactos de interruptores, deberá mantenerse una ventilación adecuada durante todo el proceso de trabajo y deberá medirse la concentración de oxígeno mediante instrumentos adecuados.

Productos de descomposición: El gas SF6 es un gas no tóxico en sus condiciones normales, pero bajo la presencia de arco eléctrico, como es el caso de los interruptores, pueden existir productos de descomposición peligrosos para el personal del mantenimiento. Los productos de descomposición se presentan como polvo blanco y olor desagradable, por lo cual es primordial el uso de equipo de protección personal como los es guantes de hule, mascarilla de seguridad, lentes y ropa adecuada, los cuales también requerirán de un cuidado especial una vez utilizados.

Peligro de descargas eléctricas por campos externos: Particularmente en las subestaciones de mayor voltaje, deberá tenerse cuidado con los campos eléctricos externos provocados por la cercanía de líneas aéreas de transmisión o boquillas de alta tensión. Es importante observar que los equipos aislados en SF6 cuentan con un número mayor de seccionadores de puesta a tierra que una subestación convencional, esto es debido a que por las distancias extremadamente reducidas entre los contactos de seccionadores normales podremos tener suficiente aislamiento para el voltaje de servicio, no siendo así para voltajes inducidos, por lo cual al realizar cualquier trabajo de mantenimiento deberá verificarse que las partes activas en las cuales se tendrá contacto se encuentren debidamente aterrizadas a ambos lados del punto de trabajo.

Limpieza de áreas de trabajo: La limpieza es un punto esencial para los mantenimientos efectuados a los equipos en SF6, por lo cual se tendrá un estricto control de la misma durante el proceso de actividades a realizar.

Toda el área de trabajo deberá estar libre de polvo y deberá evitarse la entrada a personal ajeno al trabajo y el manejo de herramientas deberá ser exclusivo para el desarrollo del mantenimiento.

Es muy importante que durante los trabajos y aún en condiciones de operación normal, el personal deberá abstenerse de fumar, debido a que además de producir polvo muy fino como lo es la ceniza, con la presencia del SF6 pueden ser aspirados productos de descomposición al paso de la flama del cigarro, con el consecuente riesgo de intoxicación.

5.5 Red de Tierras

La función principal de la red de tierras en una subestación encapsulada en SF6 no difiere en relación a su función en una subestación convencional, la cual consiste principalmente en proteger al personal de operación contra riesgos de descargas eléctricas y daños que esto pudiera provocar a los equipos además de protegerlo contra interferencia electromagnética. Básicamente la red de tierras está formada por una malla de cable conductor que se comporta como electrodo conectado a la tierra, la cual está diseñada en base a resistividad del terreno y la elevación máxima de elevación de potencial permitida y cuya función es la de proporcionar una trayectoria de baja impedancia para las corrientes de falla a tierra. Debido al espacio reducido que ocupa una subestación aislada en SF6 con respecto a una subestación convencional, repercute directamente en el diseño de la red de tierras, la cual para alcanzar el valor de resistencia de conexión a tierras similares, se tiene que tener una malla de mayor densidad.

La tensión transitoria en las envolventes es provocada por la corriente de alta frecuencia y no por la corriente a frecuencia de servicio. Esta corriente de alta frecuencia principalmente por descargas atmosféricas, operación de apartarrayos, fallas de fase a tierra y en los elementos de desconexión durante las maniobras. Las elevaciones de tensión son provocadas debido a la alta reactancia en las conexiones de tierra convencionales, por lo cual todas las conexiones a tierra de los equipos deber ser lo más cortas posibles y evitando dobleces.

Las tensiones transitorias en las envolventes provocan interferencia por acoplamiento electromagnético con los circuitos de protecciones y de comunicaciones, por lo cual en todas las subestaciones aisladas en SF6 es necesario el blindaje en el cableado de estos circuitos.

Las tensiones transitorias en las envolventes se presentan también debido a puntos no continuos entre los equipos, por ejemplo en las terminales SF6 – Aire, SF6 – Cable, SF6- Aceite de transformador y sobre todo en los transformadores de corriente instalados en las envolventes. Cabe mencionar, que para evitar que las corrientes que circulan por las envolventes afecten la medición de los transformadores de corriente, se deben instalar aislamientos para evitar la conducción de corriente por las envolventes donde se encuentran montados.

Se requiere que se efectúen mediciones de resistencia de conexión a tierra por lo menos a intervalos de cinco años y además la revisión y reapriete de conexiones de los equipos a tierra. En el caso de que se requiera mejorar la resistencia de conexión a tierra de la subestación, nos podríamos auxiliar mediante el empleo de varillas de tierra ya que no sería posible la modificación de la malla existente.

5.6 Pruebas

El objetivo de las diversas pruebas aplicadas a la subestación en SF6 tiene como finalidad la comprobación del cumplimiento de los requisitos, para cada uno de los componentes y en su conjunto. La clasificación de las pruebas conforme a la norma IEC 517 es:

Pruebas de prototipo. Pruebas de rutina. Pruebas de aceptación. Pruebas de puesta en servicio.

Pruebas de prototipo. Son aquellas pruebas que se efectúan de acuerdo a una Norma y/o especificación del cliente, que tienen por finalidad verificar el cumplimiento del equipo con los parámetros de diseño de la subestación.

Las pruebas de prototipo de acuerdo a la Norma IEC 517 Pruebas dieléctricas como las de potencial aplicado, impulso de rayo, impulso de maniobra, de descargas parciales, etc. Pruebas de temperatura y medición de resistencia eléctrica Pruebas de cortocircuito Pruebas de la capacidad interruptiva a los elementos de desconexión (interruptores) Pruebas de resistencia mecánica a las envolventes Pruebas para verificar la protección del personal contra el contacto con partes vivas en movimiento Verificación del alambrado eléctrico

Pruebas de rutina. Son aquellas pruebas que se efectúan por el fabricante a cada componente o muestra representativa de la subestación y que tienen la finalidad de verificar la calidad durante su fabricación.

Pruebas de potencial aplicado al circuito principal Pruebas de potencial aplicado a los circuitos auxiliares de control Medición de resistencia eléctrica al circuito principal Pruebas de presión a envolventes Pruebas de fuga de gas Pruebas de operaciones mecánicas Pruebas a los dispositivos auxiliares eléctricos, neumáticos e hidráulicos

Pruebas de aceptación. Son aquellas pruebas que se efectúan de acuerdo a una norma y/o especificación del cliente y que tiene por finalidad verificar la calidad de las componentes terminadas de la subestación, ante la presencia de un representante del cliente. Las pruebas de aceptación son realizadas de acuerdo a la Especificación CFE VY200-40

Pruebas de puesta en servicio. Son aquellas pruebas que se establecen en una Norma y/o especificación del cliente y que tienen por finalidad verificar que no se hayan alterado las características de las componentes de la subestación durante el transporte, almacenamiento, ensamblado e instalación del equipo, para garantizar su correcta operación en servicio.

Se han de cumplir las siguientes condiciones para iniciar las pruebas de puesta en servicio: La instalación debe estar completamente montada. Los cables auxiliares y de mando han de encontrarse conectados.

Los aparatos de maniobra tienen que disponer de todas las tensiones auxiliares y de mando. Estas condiciones son con el objeto de realizar las siguientes pruebas:

Pruebas al gas SF6

Pruebas de vigilancia del gas SF6

Pruebas de estanqueidad del SF6

Pruebas de las calefacciones Interruptor de potencia Mando eléctrico Cuchillas seccionadoras y de puesta a tierra Transformador de instrumentos de corriente Mando eléctrico de la instalación Pruebas en la parte primaria de la instalación

Importante.- se debe proteger el circuito principal contra la conexión.

5.7 Precauciones durante las pruebas

Durante las pruebas en sitio a este tipo de subestaciones se debe tomar el mayor número de precauciones posibles como:

Seguridad para equipos de la subestación y adyacentes

o Desconectar transformadores de potencia o Desconectar TP’s y TC’s en algunos casos o Desconectar y aterrizar líneas aéreas de transmisión y cables de potencia

Seguridad para el personal o Circular el área de prueba en una superficie lo mayor posible o Retirarse lo más posible de la subestación y del equipo de pruebas etc.