ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE IMPACTO SOBRE EL EQUIPO ELÉCTRICO PRIMARIO Y FORMAS DE PREVENIRLA Mauricio Sosa Aguiluz Comisión Federal de Electricidad - México
SINCRONIZACIÓN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA SON UN CONJUNTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS PRIMARIOS Y SISTEMAS NECESARIOS PARA EL SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD DESDE LOS CENTROS DE GENERACIÓN HASTA LOS CENTROS DE CONSUMO. DADO QUE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ES UN PRODUCTO QUE NO ES POSIBLE ALMACENAR, YA QUE SE PRODUCE, TRANSMITE, DISTRIBUYE Y CONSUME EN EL MISMO INSTANTE, SE REQUIERE DE UN CONTINUO EQUILIBRIO ENTRE LA GENERACIÓN Y LA CARGA. CUANDO LA CARGA AUMENTA, SE REQUERIRÁ LA CONEXIÓN DE OTRO U OTROS GENERADORES ELÉCTRICOS AL SISTEMA DE POTENCIA. EL PROCESO DE CONECTAR UN GENERADOR ELÉCTRICO AL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA REQUIERE UNA SERIE DE MANIOBRAS COMPLEJAS. A ESTE PROCESO SE LE LLAMA “SINCRONIZACIÓN” Y PARA QUE SE LLEVE A CABO SE REQUIEREN CONDICIONES ESPECÍFICAS.
SINCRONIZACIÓN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA SON UN CONJUNTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS PRIMARIOS Y SISTEMAS NECESARIOS PARA EL SUMINISTRO DE ELECTRICIDAD DESDE LOS CENTROS DE GENERACIÓN HASTA LOS CENTROS DE CONSUMO. DADO QUE LA ENERGÍA ELÉCTRICA ES UN PRODUCTO QUE NO ES POSIBLE ALMACENAR, YA QUE SE PRODUCE, TRANSMITE, DISTRIBUYE Y CONSUME EN EL MISMO INSTANTE, SE REQUIERE DE UN CONTINUO EQUILIBRIO ENTRE LA GENERACIÓN Y LA CARGA. CUANDO LA CARGA AUMENTA, SE REQUERIRÁ LA CONEXIÓN DE OTRO U OTROS GENERADORES ELÉCTRICOS AL SISTEMA DE POTENCIA. EL PROCESO DE CONECTAR UN GENERADOR ELÉCTRICO AL SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA REQUIERE UNA SERIE DE MANIOBRAS COMPLEJAS. A ESTE PROCESO SE LE LLAMA “SINCRONIZACIÓN” Y PARA QUE SE LLEVE A CABO SE REQUIEREN CONDICIONES ESPECÍFICAS.
CONDICIONES PARA SINCRONIZAR UN GENERADOR ELÉCTRICO.
MISMA SECUENCIA DE FASES.
CORRESPONDENCIA DE FASES.
IGUAL VOLT VOLTAJ AJEE (V (Vgen gen 0 A +5%)
IGUAL FRECUENCIA ( f < 0.067 Hz).
ÁNGULO DE FASE MENOR A ± 10° (V=0.18 pu / X’’d = 0.1 pu I = 1.8 pu).
ESQUEMAS DE SINCRONISMO
MANUAL (MÉNSULA DE SINCRONISMO)
MANUAL (MÉNSULA DE SINCRONISMO) CON VERIFICADOR DE SINCRONISMO.
AUTOMÁTICA (SINCRONIZADOR).
SINCRONIZACIÓN MANUAL
EL OPERADOR REALIZA AJUSTES PARA IGUALAR VOLTAJE Y FRECUENCIA DE LA MAQUINA CON EL SISTEMA OBSERVANDO LA MÉNSULA DE SINCRONISMO Y COMANDA EL CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MAQUINA CUANDO LA AGUJA DEL SINCRONOSCOPIO ESTÁ LO MÁS CERCANA A CERO. ESQUEMA TOTALMENTE DEPENDIENTE DEL CONOCIMIENTO, HABILIDAD Y ENTRENAMIENTO DEL OPERADOR Y SIN PROTECCIÓN RIESGO ALTO.
MÉNSULA DE SINCRONISMO
DEBE INCLUIR
VOLTÍMETRO DE BUS FRECUENCÍMETRO DE BUS VOLTÍMETRO DE GENERADOR
FRECUENCÍMETRO DE GENERADOR SINCRONOSCOPIO LÁMPARAS DE SINCRONISMO.
SINCRONIZACIÓN MANUAL CON VERIFICADOR
EL OPERADOR REALIZA LOS AJUSTES DE VOLTAJE Y FRECUENCIA PARA IGUALAR MAQUINA CON EL SISTEMA Y COMANDA EL CIERRE DEL INTERRUPTOR, MISMO QUE SE LOGRA SOLO SI EL CONTACTO PERMISIVO DEL VERIFICADOR DE SINCRONISMO CIERRA. ALGUNOS EQUIPOS NO PUEDEN DETECTAR BUS MUERTO Y EN ESTE CASO SE REQUIERE UN CONTROL MANUAL ADICIONAL. ESQUEMA DEPENDIENTE DEL CONOCIMIENTO, HABILIDAD Y ENTRENAMIENTO DEL OPERADOR ASÍ COMO DEL ALAMBRADO Y AJUSTE DEL VERIFICADOR DE SINCRONISMO RIESGO MEDIO
SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO
EL SINCRONIZADOR REALIZA AJUSTES PARA IGUALAR VOLTAJE Y FRECUENCIA DE LA MÁQUINA EN FORMA AUTOMÁTICA Y EJECUTA LA ORDEN DE CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA CUANDO CUMPLE LAS CONDICIONES PARA SINCRONIZAR. DEBE SER AJUSTABLE EN ÁNGULO DE FASE, DIFERENCIA DE VOLTAJE Y DESLIZAMIENTO DE FRECUENCIA. ESQUEMA INDEPENDIENTE DEL CONOCIMIENTO, HABILIDAD Y ENTRENAMIENTO DEL OPERADOR ESQUEMA MÁS SEGURO. SE
ESQUEMA DE CONTROL DE INTERRUPTOR RECOMENDACIÓN PARA QUE EL VERIFICADOR DE SINCRONISMO SUPERVISE TANTO LA ACCIÓN MANUAL DEL OPERADOR COMO LA ACCIÓN AUTOMÁTICA DEL SINCRONIZADOR, PARA QUE LA UNIDAD SIEMPRE ESTE PROTEGIDA DURANTE LA SINCRONIZACIÓN. PUNTOS COMPLEMENTARIOS EN EL CIRCUITO DE CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA SON UN CONTACTO PERMISIVO DE VELOCIDAD Y UN CONTACTO PERMISIVO DE EXCITACIÓN.
SINCRONIZACIÓN CORRECTA LA UNIDAD TOMA UN
POCO DE CARGA .
PUEDE TENER ESCALONES DE REACTIVOS MENORES. LA FRECUENCIA DEBE IGUALARSE CON EL SISTEMA. NO DEBE HABER PERCEPCIÓN FÍSICA. LA
VIDA ÚTIL DE LA UNIDAD GENERADORA SE EXTIENDE, YA QUE ES DE BAJO ESFUERZO.
SE OBSERVA QUE ANTES DEL CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA, NO HAY VARIACIÓN DE FRECUENCIA NI MAGNITUD DEL POTENCIAL DEL BUS (MORADO). LA FRECUENCIA Y VOLTAJE DE LA UNIDAD (VERDE) CAMBIAN AL MOMENTO DEL CIERRE DEL INTERRUPTOR MIENTRAS EL BUS SE MANTIENE. LA DIFERENCIA ANGULAR FUÉ DE 0.9°, LOGRANDO UNA SINCRONIZACIÓN DE BAJO ESFUERZO. LA CORRIENTE ES DE 150 A. PARA UN VALOR NOMINAL DE 3,905 A. (0.038 PU)
SE OBSERVA LA TOMA DE CARGA ACTIVA A LA SINCRONIZACIÓN Y POSTERIOR TOMA DE CARGA POR EL OPERADOR. LA POTENCIA REACTIVA PRESENTA UN LIGERO ESCALÓN DE REACTIVOS Y POSTERIORMENTE EL OPERADOR LA AJUSTA A CERO (NO MOSTRADO). LA FRECUENCIA DEL GENERADOR CAMBIA DE 60.09 HZ A 60.05 HZ Y SE MANTIENE EN 60.06 HZ YA “AMARRADA” AL SISTEMA. ESTE CAMBIO SE TRADUCE EN POTENCIA ACTIVA ENTREGADA.
ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE
AL EVENTO DE CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA CUANDO NO SE CUMPLEN LAS CONDICIONES PARA SINCRONIZAR SE LE LLAMA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE.
ES UN CORTOCIRCUITO TRIFÁSICO ENTRE DOS SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA, CUYO PEOR CASO ES UNA DIFERENCIA ANGULAR DE 180°, YA QUE EL POTENCIAL APLICADO ES DE 2 pu, Y LA CORRIENTE SERÁ MAYOR DE 10 VECES LA CORRIENTE NOMINAL DEL GENERADOR.
EN UN CORTOCIRCUITO TRIFÁSICO EN TERMINALES LA CORRIENTE ES DE 6 A 10-12 VECES LA CORRIENTE NOMINAL (VALOR DESTRUCTIVO PARA ALGUNAS MÁQUINAS).
CAUSAS DE ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE
HUMANA (*):
FALTA DE CONOCIMIENTO, HABILIDAD ENTRENAMIENTO DEL OPERADOR. EXCESO DE CONFIANZA Y/O DISTRACCIONES. PRÁCTICAS INCORRECTAS DE OPERACIÓN.
Y
FALLA DE LOS CIRCUITOS DE POTENCIALES PARA SINCRONISMO (*):
TERMINALES FLOJAS O SUELTAS. POLARIDAD INVERTIDA. CARRITO DE TP CON FALSO CONTACTO EN TERMINALES. CONEXIONES DE FASE INCORRECTAS. CÓDIGO DE COLORES DE CABLES DE CONTROL NO CONTROLADO O MAL APLICADO.
CAUSAS DE ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE
FALLA DEL CABLEADO DEL CIRCUITO DE CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA.
FALLA DEL EQUIPO VERIFICADOR Y/O DEL SINCRONIZADOR.
FALLA DE AISLAMIENTO DEL CABLEADO. CONEXIONES INCORRECTAS (*). PUENTEO ACCIDENTAL DE TERMINALES (*).
AJUSTES INCORRECTOS (*). FALLA DEL CONTACTO DE CIERRE. PÉRDIDA DE CALIBRACIÓN DEL EQUIPO. FALLA INTERNA DEL EQUIPO.
FALLA DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA.
MECANISMO DE CIERRE (TRIPOLAR Y/O MONOPOLAR). FALLA DEL AISLAMIENTO (FALLA A TIERRA Ó FLASHOVER) (FORMA ESPECIAL DE ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE).
CONSECUENCIAS DE UNA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE
DAÑOS EN TRANSFORMADOR PRINCIPAL. HAY GENERACIÓN DE GASES BUCCHOLZ 63B Y/O LA VÁLVULA DE SOBREPRESIÓN 63P.
DAÑOS AL INTERRUPTOR DE MÁQUINA.
DAÑOS A DEVANADOS DEL GENERADOR ELÉCTRICO.
DAÑOS A CHUMACERAS Y/O AL EJE TURBOGRUPO DESALINEAMIENTO VIBRACIONES.
DEL Y
CONSECUENCIAS PARA EL SISTEMA DE UNA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE
DISPARO DE OTRAS UNIDADES GENERADORAS.
DISPARO DE TRANSFORMADORES Y LÍNEAS DE TRANSMISION.
ESFUERZOS EN TRANSFORMADORES Y GENERADORES DE OTRAS UNIDADES.
PÉRDIDA DE ESTABILIDAD DEL SISTEMA DE POTENCIA, DEPENDIENDO DEL TAMAÑO DE LA UNIDAD BAJO FALLA, UBICACIÓN Y/O ROBUSTEZ DEL SISTEMA.
RESUMEN DE EVENTOS FECHA
CENTRAL
UNIDAD
GRADOS FUERA DE FASE
CICLOS DE FALLA
CORRIENTE DE FALLA (KA)
PROTECCIÓN OPERADA
13 DE DICIEMBRE DE 2006
A
2
120
22
14.560 1.205 (12.08 pu)
87GT
ACCIÓN INCORRECTA Y ACCIDENTAL DEL OPERADOR. UNIDAD SIN ESQUEMA VERIFICADOR DE SINCRONISMO.
TRANSFORMADOR PRINCIPAL.
10 DE JULIO DE 2009
B
1
60
5
7.36 0.744 (10.2 pu)*
50 DE FASE DE ALTO NIVEL
ERROR EN CABLEADO DEL ESQUEMA DE SINCRONISMO (FASE INCORRECTA).
SIN DAÑOS
8 DE DICIEMBRE DE 2009
C
1
180
4
60.705 3.905 (15.5 pu)
50 DE FASE DE ALTO NIVEL
ERROR EN CABLEADO DEL ESQUEMA DE SINCRONISMO (POLARIDAD INVERTIDA DE POTENCIAL P/ SINCRONISMO DEL INT. MEDIO EN SUBESTACIÓN).
SIN DAÑOS.
30 DE DICIEMBRE DE 2010
D
2
70
9
14.4 2.05 (7.02 pu)
87G (SATURACION DE TC)
FALLA DEL MECANISMO DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA AL CIERRE (SE LIBERÓ TRINQUETE Y NO CERRÓ POR ATORAMIENTO Y POSTERIORMENTE CIERRA SIN CONTROL DE SINCRONISMO).
SIN DAÑOS
26 DE NOVIEMBRE DE 2013
E
4
42
14
45.5 4.037 (11.3 pu)
78
FALLA DEL VERIFICADOR DE SINCRONISMO (NO ABRÍA CONTACTO RÁPIDAMENTE AL PERDER CONDICIONES Y FALLA DEL SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO).
TRANSFORMADOR PRINCIPAL.
9 DE DICIEMBRE DE 2014
C
2
20
258
4.620 3.905 (1.18 pu)
32
VARIACIÓN DE PARÁMETROS DEL SISTEMA UNA VEZ ENVIADA LA ORDEN DE CIERRE QUE PROVOCA PÉRDIDA DE CONDICIONES DE SINCRONISMO. OPERA 32 POR OPERACIÓN DE ANTICIPADOR DE
SIN DAÑOS.
CAUSA
DAÑOS A EQUIPO ELÉCTRICO PRIMARIO
UNIDAD 2 DE LA CENTRAL A EL 13 DE DICIEMBRE DE 2006, LA UNIDAD SE ENCONTRABA EN PROCESO DE SINCRONIZACIÓN POSTERIOR A UNA SALIDA FORZADA.
CONSOLA DE CONTROL EN LA CUAL EL OPERADOR DE UNIDAD REALIZANDO MANDOS CON EL VARIADOR DE CARGA (AMARILLO), SE CONFUNDE Y OPERA EL MANDO DEL CONTROL DE INTERRUPTOR DE MÁQUINA (AZUL), ENVIANDO UN CIERRE AL MISMO. COMO LA UNIDAD TIENE UN ESQUEMA DE SINCRONISMO MANUAL, NO HAY PROTECCIÓN Y OCURRE LA ENERGIZACION FUERA DE FASE.
SE OBSERVA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES ASÍ COMO AUMENTO DE CORRIENTES DE FASE, DE LAS CUALES LAS FASES A Y C PRESENTAN SATURACIÓN. OPERAN LOS RELEVADORES DIFERENCIALES DE GENERADOR Y DE GRUPO. EL EVENTO DURÓ 22 CICLOS.
ACERCAMIENTO DE LOS POTENCIALES AB Y BC (ARRIBA EN ROJO Y AZUL) Y LA MAGNITUD DE CORRIENTES (FASES A Y C SATURADAS ABAJO EN ROJO Y AZUL, FASE B EN COLOR VERDE). EL ÁNGULO FUERA DE FASE ES DE 120° Y TUVO UNA CORRIENTE MÁXIMA DE 14,500 A. CONTRA 1,205 A. NOMINALES (12.08 pu).
UNIDAD 1 DE LA CENTRAL B ESTE EVENTO OCURRIÓ EN JULIO DE 2009. LA UNIDAD CONTABA CON VERIFICADOR DE SINCRONISMO QUE SOLO SUPERVISA ÁNGULO DE FASE Y CON UN SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO, QUE ESTABA FUERA DE SERVICIO. SE HABÍAN CONCLUIDO PRUEBAS DEL AVR Y SE DEJÓ EN SERVICIO UNA PROTECCIÓN DIGITAL JUNTO EL ESQUEMA ELECTROMECÁNICO ORIGINAL. DURANTE MODIFICACIONES AL CABLEADO SE USÓ EL POTENCIAL CB EN LUGAR DEL POTENCIAL AB DE LA DELTA ABIERTA PARA SINCRONISMO, ERROR ORIGINADO PORQUE LA UNIDAD TIENE SECUENCIA CBA. CUANDO EL SINCRONOSCOPIO INDICABA 0°, PRIMARIAMENTE TENÍA 60° DE ERROR.
SE OBSERVA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES Y AUMENTO DE CORRIENTE. EL EVENTO DURA 5 CICLOS Y SE TUVIERON 7,630 A. MÁXIMOS PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 732 A. (10.2 pu). OPERÓ LA PROTECCIÓN INSTANTÁNEA DE SOBRECORRIENTE DE FASE DE ALTO NIVEL 50P, AJUSTADA PARA FALLAS TRIFÁSICA Y BIFÁSICA EN TERMINALES.
ACERCAMIENTO EN EL QUE SE APRECIA EL CAMBIO EN LA SEÑAL DE POTENCIALES AB (VIOLETA), BC (VERDE) Y CA (AZUL). LA FORMA CORRECTA DEBERÍA SER LA FORMA CON LÍNEA PUNTEADA. EL ÁNULO DE FASE ES DE 60° POR EL ERROR DE ALAMBRADO EN EL ESQUEMA DE SINCRONISMO. GRACIAS A LA RÁPIDA OPERACIÓN DE PROTECCIONES, NO HUBO DAÑOS A LOS EQUIPOS ELÉCTRICOS PRIMARIOS.
UNIDAD 1 DE LA CENTRAL C ESTE EVENTO OCURRIÓ EN DICIEMBRE DE 2009. LA UNIDAD CONTABA CON UN VERIFICADOR DE SINCRONISMO QUE SUPERVISABA ÁNGULO DE FASE, VOLTAJE Y FRECUENCIA Y NO CONTABA CON SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO. PREVIO A SU MANTENIMIENTO SE INICIÓ LA MODERNIZACIÓN DE LA SUBESTACIÓN DE 115 KV. AL TÉRMINO DEL MISMO, SE HABÍAN CONCLUIDO PRUEBAS DEL AVR Y SE TENÍAN EN SERVICIO 2 RELÉS DIGITALES. SIN EMBARGO, NO SE HABÍAN REALIZADO PRUEBAS DE SINCRONISMO DE LA UNIDAD CON EL INTERRUPTOR MEDIO QUE SE COMPARTE CON UNA LÍNEA DE TRANSMISIÓN Y LA POLARIDAD DEL DEVANADO DE SINCRONIZACIÓN DE LOS TP’S DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN HACIA LA UNIDAD QUEDÓ INVERTIDA. CUANDO EL OPERADOR INTENTÓ SINCRONIZAR LA UNIDAD POR EL INTERRUPTOR MEDIO, EL GENERADOR ESTABA DEFASADO 180° Y CUANDO EL INTERRUPTOR CIERRA, SE PRODUCE LA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE CON 2 PU DE VOLTAJE. LAS 2 PROTECCIONES DIGITALES OPERARON EN 0.8 CICLO CON LA PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE INSTANTÁNEA DE FASE DE ALTO NIVEL AJUSTADA PARA FALLAS TRIFÁSICA Y BIFÁSICA EN TERMINALES.
SE OBSERVA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES, ASÍ COMO CORRIENTES DE FASE DE GRAN MAGNITUD. EL EVENTO DURA 4 CICLOS Y SE TUVIERON 60,705 A. MÁXIMOS PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 3,905 A. (15.5 pu). EL ANGULO DE FASE FUE DE 180°. OPERÓ LA PROTECCIÓN INSTANTÁNEA DE SOBRECORRIENTE DE FASE DE ALTO NIVEL AJUSTADA PARA FALLA TRIFÁSICA Y BIFÁSICA EN TERMINALES.
OSCILOGRAMA DEL SEGUNDO RELEVADOR EN EL QUE SE OBSERVA LA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES, ASÍ COMO CORRIENTES DE FASE DE GRAN MAGNITUD. DISPARÓ CON LA PROTECCIÓN INSTANTÁNEA DE SOBRECORRIENTE DE FASE CON AJUSTE PARA FALLAS TRIFÁSICA Y BIFÁSICA EN TERMINALES DEL GENERADOR.
DETALLE DEL OSCILOGRAMA DEL SEGUNDO RELEVADOR EN EL QUE SE OBSERVA MEJOR LA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES, YA QUE DE HABER SIDO UNA SINCRONIZACIÓN EXITOSA, LA FORMA DE LOS POTENCIALES DEBERÍA HABER CONTINUADO COMO LO MARCADO CON COLOR ROJO, MIENTRAS QUE LO REAL FUE LO LA GRAFICA EN COLOR VERDE.
UNIDAD 2 DE LA CENTRAL D EL EVENTO OCURRIÓ EN DICIEMBRE DE 2010. LA UNIDAD CONTABA CON DOBLE VERIFICADOR DE SINCRONISMO QUE SUPERVISA ÁNGULO, VOLTAJE Y FRECUENCIA ASÍ COMO SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO. COMO PARTE DEL ALCANCE DEL TRASLADO Y PUESTA EN SERVICIO EN 2010, SE SUSTITUYERON EL ESQUEMA ELECTROMECÁNICO DE PROTECCIONES Y AVR POR PROTECCIONES Y AVR DIGITALES. TAMBIEN SE REALIZARON PRUEBAS DE INTERLOCK, ENERGIZACIÓN INVERSA, CORTOCIRCUITO Y AL AVR DURANTE LA PUESTA EN SERVICIO.
CUANDO EL OPERADOR INTENTÓ SINCRONIZAR, LAS CONDICIONES DE ÁNGULO, VOLTAJE Y FRECUENCIA SE CUMPLIERON Y COMANDA UN CIERRE AL INTERRUPTOR DE MÁQUINA, QUE LIBERA EL TRINQUETE DEL MECANISMO, PERO NO CERRÓ. AL INSPECCIONAR EL INTERRUPTOR (SIN DETENER LA UNIDAD NI DESENERGIZAR EL TRANSFORMADOR PRINCIPAL), EL MECANISMO SE LIBERA Y COMPLETA EL CIERRE EN FORMA MECÁNICA SIN CONTROL DEL ÁNGULO DE FASE.
SE OBSERVA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO EN POTENCIALES, ASÍ COMO CORRIENTE DE FASE DE GRAN MAGNITUD. EL EVENTO DURA 9 CICLOS Y SE TUVIERON 14,402 A. MÁXIMOS PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 2,050 A. (7.02 pu). OPERÓ LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE GENERADOR 87G ANTE UNA INADECUADA RESPUESTA DE TC’s.
ACERCAMIENTO DONDE SE APRECIA EL CAMBIO EN POTENCIALES AB (VIOLETA), BC (VERDE) Y CA (AZUL) Y EL VOLTAJE DE SINCRONISMO VS. AL CONECTAR LA UNIDAD CON EL SISTEMA, CAMBIA LA SEÑAL DE POTENCIAL VC Y SE IGUALA AL POTENCIAL VS. EL ÁNGULO DE FASE FUÉ DE 70°.
REGISTRO DIFERENCIAL EN QUE SE OBSERVAN LAS CORRIENTES DE LADO NEUTRO Y TERMINALES DEL GENERADOR. SE OBSERVA UNA RESPUESTA NO ÓPTIMA DE LOS TC’S DE LADO TERMINALES DE FASES A Y B, QUE HACE OPERAR LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE GENERADOR. EN LA FASE C LA RESPUESTA ES ÓPTIMA DE AMBOS LADOS DEL GENERADOR.
UNIDAD 4 DE LA CENTRAL E ESTE EVENTO OCURRIÓ EN NOVIEMBRE DE 2013. LA UNIDAD CONTABA CON UN VERIFICADOR DE SINCRONISMO QUE SUPERVISA ÁNGULO, VOLTAJE Y FRECUENCIA Y CON SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO, PERO FUERA DE SERVICIO POR FALLA. LA UNIDAD SE ENCONTRABA EN RESERVA FRÍA Y A SOLICITUD DEL OPERADOR DE SISTEMA, ARRANCA Y EXCITA NORMALMENTE. PARA SINCRONIZAR, EL PERSONAL OPERATIVO REALIZA VARIOS INTENTOS PARA ELLO, Y SE LOGRA EL CIERRE DEL INTERRUPTOR POR FALLA DEL VERIFICADOR DE SINCRONISMO, QUE NO ABRIÓ SU CONTACTO PERMISIVO CUANDO YA NO TENÍA CONDICIONES DE SINCRONISMO.
SE ALCANZARON 45,500 A. PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 4,037 A. (11.3 PU). LA PROTECCIÓN PRIMARIA 2 DETECTA LA FALLA Y DISPARA CON LA FUNCIÓN DE PÉRDIDA DE SINCRONISMO 78. EL EVENTO DURÓ EN TOTAL 14 CICLOS Y EL TRANSFORMADOR PRINCIPAL RESULTÓ CON DAÑOS EN UNA BOBINA DE BAJA TENSIÓN.
REGISTRO DE PROTECCIÓN PRIMARIA 2. SE OBSERVA LA DISTORSION Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES, ASÍ COMO AUMENTO DE CORRIENTE DE FASE. EL EVENTO DURA 14 CICLOS Y SE TUVIERON 45,500 A. MÁXIMOS PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 4,037 A. (11.3 pu). OPERÓ LA PROTECCIÓN DE PÉRDIDA DE SINCRONISMO 78.
REGISTRO DE LA PROTECCIÓN PRIMARIA 1. SE OBSERVA DISTORSIÓN Y ABATIMIENTO DE POTENCIALES Y CORRIENTES DE FASE DE GRAN MAGNITUD. LA PROTECCIÓN EVALUÓ EL EVENTO COMO CORTOCIRCUITO POR LA VELOCIDAD CON QUE SUCEDIÓ Y BLOQUEÓ LA FUNCIÓN DE PÉRDIDA DE SINCRONISMO 78.
ACERCAMIENTO DE POTENCIALES QUE DE HABER CONTINUADO COMO LAS SEÑALES DE COLOR ROJO, HUBIERA SIDO UNA SINCRONIZACIÓN EXITOSA, MIENTRAS QUE LO REAL FUERON LOS POTENCIALES EN COLORES ORIGINALES. EL ÁNGULO DE FASE FUÉ DE 42°.
UNIDAD 2 DE LA CENTRAL C EL ÚLTIMO EVENTO ANALIZADO OCURRIÓ EN DICIEMBRE DE 2014. LA UNIDAD CUENTA CON VERIFICADOR DE SINCRONISMO QUE SUPERVISA ÁNGULO, VOLTAJE Y FRECUENCIA Y CON SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO. LA UNIDAD ESTABA EN RESERVA FRÍA Y A SOLICITUD DEL OPERADOR DE SISTEMA, ARRANCA Y EXCITA NORMALMENTE. PARA SINCRONIZAR, EL OPERADOR DE UNIDAD PONE EN SERVICIO EL SINCRONIZADOR Y OBSERVA QUE EL SISTEMA ESTÁ VARIANDO. DESPUÉS DE VARIOS MINUTOS, LAS CONDICIONES SE CUMPLEN Y EL SINCRONIZADOR MANDA EL CIERRE ASÍ COMO EL VERIFICADOR DE SINCRONISMO OPERA SU CONTACTO PERMISIVO. EN EL PROCESO DE CIERRE DEL INTERRUPTOR, LA FRECUENCIA DEL BUS CAMBIA. AL CIERRE DEL INTERRUPTOR, SE ALCANZARON 4,620 A. PARA UNA CORRIENTE NOMINAL DE 3,905 A. (1.18 PU) CON UN ÁNGULO DE FASE DE 20° Y EL EVENTO DURÓ 258 CICLOS. EN LAS 2 PROTECCIONES DE GENERADOR OPERÓ LA FUNCIÓN DE POTENCIA INVERSA 32, YA QUE OPERÓ EL ANTICIPADOR DE RECHAZO DE CARGA QUE MANDÓ A CERRAR LAS VÁLVULAS DE CONTROL PARA FRENAR LA TURBINA.
SE OBSERVA QUE 5 CICLOS ANTES DEL CIERRE DEL INTERRUPTOR LA FRECUENCIA DEL GENERADOR Y BUS ERAN DE 60.01 HZ Y 59.96 HZ ( f = 0.05 HZ) Y SE ENVÍA UNA ORDEN DE CIERRE. 2 CICLOS ANTES DEL CIERRE, LA FRECUENCIA DEL BUS CAMBIA Y LA UNIDAD EMPIEZA A CAMBIAR. ⅔ DE CICLO ANTES DEL CIERRE VARÍA LA MAGNITUD DE POTENCIALES DE UNIDAD Y BUS. EL RECUADRO ROJO TIENE 3.5 CICLOS Y EL CURSOR VERDE MARCA 5 CICLOS QUE ES EL TIEMPO DE CIERRE, INCLUYENDO TIEMPO DE RELÉS AUXILIARES.
GRÁFICO DE POTENCIAS ACTIVA, REACTIVA Y FRECUENCIA DONDE SE OBSERVA QUE LA UNIDAD TIENE OSCILACIONES DE POTENCIA ACTIVA Y REACTIVA Y SE ESTABILIZAN. LA FRECUENCIA TAMBIÉN VARÍA Y SE ESTABILIZA CUANDO LA UNIDAD SE “AMARRA” CON EL SISTEMA DE POTENCIA. EL TIEMPO TOTAL DEL EVENTO FUERON 4.3 SEGUNDOS.
CONCLUSIONES
UNA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE ES UN EVENTO NO DESEADO, PERO PUEDE OCURRIR, Y SI NO ES LIBERADO RÁPIDAMENTE, TENDRÁ GRAVES CONSECUENCIAS PARA LA UNIDAD Y PARA EL SISTEMA.
TODAS LAS UNIDADES GENERADORAS DEBEN CONTAR CON VERIFICADOR DE SINCRONISMO Y SINCRONIZADOR INDEPENDIENTEMENTE DE SU TAMAÑO O POTENCIA.
ALGUNOS EVENTOS SON IMPREDECIBLES COMO EL OCURRIDO EN LA UNIDAD 2 DE LA CENTRAL D, DONDE TENIENDO VERIFICADOR DE SINCRONISMO Y SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO ASÍ COMO HABER REALIZADO PRUEBAS DE INTERLOCK Y ENERGIZACIÓN INVERSA, LA FALLA DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA NO ERA ESPERADA.
CONCLUSIONES
EL ESQUEMA DE SOBRECORRIENTE INSTANTÁNEO DE FASE DE ALTO NIVEL 50 NO OPERA EN ENERGIZACIONES FUERA DE FASE CON ÁNGULO DE FASE MENORES A 60° (*).
CUANDO LA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE OCURRE POR ERRORES DE ALAMBRADO, POR LO GENERAL EL ÁNGULO DE FASE ES UN MÚLTIPLO DE 30°.
EN ALGUNOS EVENTOS HASTA EL MOMENTO NO HAY NADA QUE HACER, COMO EL OCURRIDO EN LA UNIDAD 2 DE LA CENTRAL C, DONDE UNA VEZ ENVIADA LA ORDEN DE CIERRE DEL INTERRUPTOR DE MÁQUINA SE PERDIERON CONDICIONES.
RECOMENDACIONES
IMPLEMENTAR VERIFICADORES DE SINCRONISMO SINCRONIZADORES EN TODAS LAS UNIDADES GENERADORAS.
Y
EJECUTAR PROCEDIMIENTO DE ENERGIZACIÓN INVERSA Y/O ENERGIZACIÓN A BUS MUERTO AL TÉRMINO DE CADA MANTENIMIENTO.
CAPACITACIÓN AL PERSONAL OPERATIVO DE RIESGOS Y CONSECUENCIAS DE UNA ENERGIZACIÓN FUERA DE FASE, ASÍ COMO ENTRENAMIENTO EN MANIOBRAS DE SINCRONIZACIÓN.
REVISIÓN PERIÓDICA DE AJUSTES Y EJECUCIÓN DE PRUEBAS OPERATIVAS A VERIFICADORES Y SINCRONIZADORES AUTOMÁTICOS.
IMPLEMENTAR EL ESQUEMA DE SOBRECORRIENTE INSTANTÁNEO DE FASE DE ALTO NIVEL CONFORME AL PROCEDIMIENTO CFE-G0100-07.
RECOMENDACIONES
PARA UNIDADES CON CAPACIDAD DE ARRANQUE NEGRO Y ENERGIZACIÓN A BUS MUERTO, IMPLEMENTAR UN CONTROL ADICIONAL E INCLUIR EN LOS PROCEDIMIENTOS OPERATIVOS LA CONFIRMACIÓN DE BUS MUERTO Y MEDICIÓN DE POTENCIAL DE BUS DE MEDIA TENSIÓN O DE ALTA TENSIÓN.
EL VERIFICADOR DE SINCRONISMO DEBE SUPERVISAR TANTO LA ORDEN MANUAL DEL OPERADOR PARA SINCRONIZACIÓN MANUAL COMO LA ORDEN DEL SINCRONIZADOR AUTOMÁTICO.
EL VERIFICADOR DE SINCRONISMO Y EL SINCRONIZADOR DEBEN ESTAR CONECTADOS A DIFERENTE FASE O SER TRIFÁSICOS. LOS AJUSTES DEBEN ESTAR DENTRO DE LO INDICADO EN LA NORMA IEEE C37.102.2006.
AJUSTAR PROTECCIONES Y REGISTRADORES DE FALLA PARA OBTENER REGISTRO OSCILOGRÁFICO A LA SINCRONIZACIÓN Y EVALUARLO.
