Sistema de Medición de Parámetros de Arranque en Unidad Generadora de Energía Eléctrica

 

Autor: JESUS RAFAELCONTRERAS LARADirector: M.Sc. Antonio Gan Acosta

AGRADECIMIENTOS

Génesis:

ROCIÓ ROMERO OLARTE, Ing. Electricista

JORGE ARMANDO PINTO MEDINA, Ing. Electricista

MARCO JEHISON ROJAS CAMARGO, Ing. Electricista

Trabajos de Grado:

CARLOS MARIO PINILLA BOHÓRQUEZ, Ing. Electricista

JULIÁN ACOSTA, Ing. Electricista

JAIRO NAVARRO, Ing. Electricista

JUSTIFICACIÓN

Objeto: Utilizar un sistema de medición de parámetros de arranque en unidad generadora de energía eléctrica para el transformador de arranque de la unidad II de GENSA.SA., dentro de la subestación Paipa propiedad de la Empresa de Energía de Boyacá.

Necesidades: Implementar el diseño y el montaje de una celda de medida para media tensión a 13.8kV, con el fin de censar la cantidad de corriente y tensión, requerida para que los aparatos de medida puedan conducir magnitudes proporcionales a las originales pero con valores más manejables para transmitirlas a un relé o un medidor en el centro de control.

Problemas: Es conducir tensiones y corrientes elevadas hasta aquellos aparatos destinados a medir ciertas magnitudes, por motivos de seguridad.

OBJETIVO GENERAL

Diseñar y montar una celda de medida para media tensión a 13.8kV, para el transformador de arranque de la unidad II de GENSA, dentro de la subestación Paipa propiedad de la Empresa de Energía de Boyacá (Paipa-Tunja).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Diseñar el sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV.

Implementar el proyecto del sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV.

Supervisar el montaje de los elementos de medida y de protección en la celda de medida para media tensión.

Realizar las pruebas de puesta en servicio para la celda de medida.

Metodología desarrollada

La metodología desarrollada para llevar a cabo el diseño y montaje una celda de medida para media tensión a 13.8kV, se baso fundamentalmente en las siguientes partes: Realización de visitas para el reconocimiento de la subestación Paipa.

Recopilación de información de la celda de medida y transformadores de medida.

Adquisición de información para la selección de los tipos de transformadores de medida para media tensión de 13.8 Kv.

Realización del diseño del sistema eléctrico y tablas de cableado para la celda de medida para media tensión a 13.8kV, para su correcto funcionamiento.

Implementar y puesta en marcha de la celda de medida.

Realización de las pruebas funcionales a los transformadores de medida instalados.

Descripción de la subestación Paipa.

La subestación Paipa propiedad de la EBSA S.A., esta ubicado en el municipio de Paipa (Boyacá), en la vía que comunica de Paipa a Tunja; los parámetros ambientales aplicables a la subestación Paipa, son:   Altura sobre el nivel del mar 2525m

Temperatura promedio anual 14ºC.

Humedad media relativa 58%.

Nivel de contaminación ambiental Pesada.

Tiene un esquema de disposición de barraje que corresponde al tipo de barra principal y de transferencia; además en el anexo D, encontramos el diagrama unifilar de la subestación Paipa, donde se implemento y se puso en marcha la celda de medida.

Adquisición de la información para la selección de los tipos de transformadores de medida.

De acuerdo a la requerimientos exigidos por la empresa de energía de Boyacá, la información recopilada sobre el tipo de celda de medida para 13.8 KV, la ubicación de la celda de medida y los cálculos que se realizaron para la selección de los transformadores de medida, se decidió adquirir los transformadores de corriente HBK 10 y transformadores de potencial VSR 15 fabricados por la empresa HOFF & CIA. S.R.L., de marca HOWEST.

A continuación se nombra algunas especificaciones para la selección de los transformadores de corriente y transformadores potencial.

Transformador de corriente:

Frecuencia 60 Hz

Corriente térmica nominal de cortocircuito (Iter) = 80 X In

Iter = 80 x 175 A = 14000A ≈ 14 kA

Corriente primaria

(In) 5 hasta 600A; In =175A

Corriente secundaria nominal

(I2) = 5A Máxima tensión de servicio

(Um) = 17,5kV

I NUCLE DE MEDICION.

 • Clase de exactitud 0,5

• Potencia de exactitud ≤ 15• Factor de seguridad < 5

  II NUCLEO DE PROTECCION.

 • Clase de exactitud 0,5

• Potencia de exactitud ≤ 30• Factor de sobre intensidad ≥ 10

Transformador de potencial:

Tensión nominal primaria

UN: 2,2; 6,6; 10,4; 13,2; 13,8; kV Tensión nominal secundaria

US: 100; 110; 220; V Prestación Simple secundario

 

cl 0,5 máx 60VA Factor de tensión 1,3 X Un 8 horas

 

Ft = 1,3 X 13,8 kV 8 horas = 143,52 kV. h

NORMAS

ORGANISMOS DE NORMALIZACIÓN

• IEC - La Comisión Electrotécnica Internacional.

TC 13 Medidores de Energía

TC 38 Transformadores de Medida

• ANSI/IEEE – Organismos Nacionales USA

• ICONTEC – Organismo Nacional Colombia (Normas NTC)

NORMAS

NORMAS ESPECIFICACIONES TECNICAS CELDAS DE MEDIDA EN MT ET-916

ASTM B117-1997: Standard Practice for Operating Salt Spray (fog) Apparatus

NTC 3279: Grado de protección dado a los encerramientos. (Código IP).

ASTM D1400: Espesor mínimo de pintura

ASTM D4541: Standard Test Method for Pull-Off Strength of Coatings Using Portable Adhesion Testers

ANSI/IEEE C57.13: Transformadores de medida.

NORMAS

NORMAS PARA TRANSFORMADORES DE MEDIDA

SERIE IEC 60044

IEC 60044-1 (NTC 2205): Transformadores de corriente.

IEC 60044-2 (NTC 2207): Transformadores de tensión inductivos.

NORMAS

RETIE NUMERAL 17.9TABLEROS ELÉCTRICOS. Tableros de baja tensión.

Celdas de media tensión.

Rotulado e Instructivos de tableros.

Información Adicional.

Certificación de tableros de BT y celdas de MT.

Diseño de planos del sistema eléctrico

Para el diseño de los planos del sistema eléctricos, se tuvo

en cuenta los esquemas de los transformadores de corriente

modelo HBK 10 y transformadores de potencial modelo

WSR 15 para el correcto y seguro funcionamiento de la

celda de medida para media tensión a 13.8 KV.

A continuación se muestran los planos del diagrama unifilar

de la subestación Paipa, sistema eléctrico de las

transformadores de corriente, transformadores de potencial

y la tabla de cableado.

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de planos del sistema eléctrico

Diseño de la tabla de cableados

Implementación y Puesta en servicio de la celda de medida.

En la implementación se cumplieron con las especificaciones técnicas desde la parte civil hasta la construcción de la celda de medida y la instalación de los transformadores de medida. También se tomaron fotografías como evidencias de la instalación de la celda de medida, transformadores de corriente, transformadores de potencial y su estado final.

Implementación y puesta en servicio de la celda de medida.

En la celda de medida se superviso que se cumplieran con las especificación técnicas, acrílico de 3 mm de espesor, la ventilación para la celda de medida, tipo de protecciones para baja tensión, regulador de temperatura de la resistencia, las borneras , la iluminación y un tomacorriente auxiliar.

Lista de chequeo de recepción de la celda de medida.

Para la implementación de la celda de medida se creo una lista de chequeo de recepción para el mantenimiento preventivo de los transformadores de corriente y los transformadores de potencial.

Realización de las pruebas funcionales a los transformadores de corriente y transformadores de potencial.

2. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL. (Ver anexo E)

RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. RESISTENCIA DE DEVANADOS. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO. TENSIÓN APLICADA.

1. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. (Ver anexo E)

RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN. RESISTENCIA DE DEVANADOS. RESISTENCIA DE AISLAMIENTO. TENSIÓN APLICADA.

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto medios básicos.

DESCRIPCIÓN DE EQUIPOSNOMBRE Cant. Costo Unitario($) Costo Total ($) Proveedor Observación

Multímetro digital (Tester).

1 ± 50.000 50.000 ------ A.T.I.

Radioteléfonos. 2 ±90.000 180.000 ----- A.T.I.

TOTAL 230.000

DESCRIPCIÓN DE HERRAMIENTAS

NOMBRE Cant. Costo Unitario ($)

Costo Total ($) Proveedor Observación

Ponchadora. 1 ± 90.000 ± 90.000 ------ A.T.I.

Pelacables y cortafrío.

1 ± 75.000 ± 75.000 ------ A.T.I.

Taladro 1 ± 250.000 ± 250.000 ------ A.T.I.

Cortadora 1 ± 365.000 ± 365.000 ------ A.T.I.

TOTAL 780.000

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto de medios de rotación.

DESCRIPCIÓN DE MATERIA PRIMA A UTILIAZADANOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveed

or

Transformadores de corriente

3 2.525.969 7.577.907 HOWEST

Transformadores de potencia o tensión

3 2.093.823 6.281.469 HOWEST

Cable (m) 1000 5.000 5.000.000 PROCABLES

Obras civiles menores (GL)

1 2.000.000 2.000.000 A.T.I.

Accesorios en general 2.000.000 2.000.000 F.E.M.

Otros X 2.000.000 2.000.000 -----

TOTAL $ 24.859.376

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto para gastos Personales.

DESCRIPCIÓN DE SERVICIOSNOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveedor Observación

Internet (mes) 4 35.000 140.000 TIGOOtros X 100.000 100.000 ----- Varios por

imprevistos TOTAL 240.000

DESCRIPCIÓN DE GASTOS DE SOSTENIMIENTO

(Mensual)

NOMBRE Cant. Costo Unitario ($) Costo Total ($) Proveedor Observación

Transporte diario 80 1.500 120.000 ------

Alimentación 20 6.500 130.000

TOTAL 250.000

Presupuestos económicos y recursos empleadosPresupuesto total del proyecto.

DESCRIPCIÓN TOTAL DEL PRESUPUESTO

NOMBRE Costo Total ($)

Presupuesto medios básicos. $ 1.010.000

Presupuesto de medios de rotación. $ 25.099.376

Presupuesto para gastos Personales. $ 250.000

TOTAL $ 26.359.376

Los gastos de vivienda, alimentación, transporte, estadía a las sustentaciones en la ciudad de Pamplona fueron asumidos por la madre de Jesús Rafael Contreras Lara.La empresa A.T.I. ASISTENCIA TECNICA INDUSTRIAL, se hicieron a cargo de los gastos de inversión para el desarrollo de la parte tecnológica.

INFLUENCIA AMBIENTAL

Los resultados del trabajo no tienen ningún efecto negativo sobre el medio ambiente.Efectos positivos:

• Son construidos con aislamiento en aire o resina sintética para media tensión.

• Todos los componentes que se utilizan en la fabricación de transformadores de medida son reciclables y producen el menor impacto ambiental posible.

• Los transformadores de medida requieren un mantenimiento mínimo, y tienen una vida útil económica media de más de 30 años.

CONCLUSIONES

Se cumplieron los objetivos del trabajo:

Se diseñaron el sistema eléctrico y tablas de cableado Se creo e implemento el proyecto del sistemas eléctrico y tabla de cableado.Se superviso el montaje de los elementos de medida y de protección en la celda de medida.

La selección de los transformadores de medida se hizo de acuerdo a la información recopilada sobre los tipos de transformadores de corriente y potencial de 13.8 KV requeridos en la subestación Paipa.

Otros factores relevantes en la sección de la celda de medida están relacionados con el tipo de material del gabinete, la fiabilidad y la flexibilidad.

Se diseño la celda de medida con una tapa de evacuación de gases, en caso de explosión.

La resistencia de los conductores utilizados, son despreciables por que los tramos son muy cortos y las unidades de las resistencias son en Ohm/km y las distancias no superan los 150m.

Para la realización de las pruebas y puesta en servicio se creo un formato de verificación aplicado a cada uno de los transformadores de corriente y potencial.

Se calculo la corriente de cortocircuito y su valor aproximado fue de 14 kA.

 

RECOMENDACIONES

Verificar el estado de todos los transformadores de medida, antes de hacer el montaje, para garantizar su correcto funcionamiento.

Es aconsejable que todos los conductores de un solo circuito, vayan por un solo cable multiconductor.

Realizar una inspección visual de los equipos de medida al menos una vez al mes; esta tiene la finalidad de revisar si hay presencia de humedad o polvo.

Se debe utilizar cable apantallado, debido a la cercanía de los transformadores de medida a equipos de alta tensión, estos para evitar la interferencia electromagnética.

La puesta a tierra del cable apantallado se debe hacer en ambos extremos, y debe tener la menor impedancia posible.

 

MUCHAS

GRACIAS

PREGUNTAS