Ensayo de campo de equipos de interruptores aislados con gas (GIS) de alta tensión según IEEE C37.122

Pruebas de campo de equipos de interruptores aislados por gas (GIS) de alta tensión según IEEE C37.122

La montaje final de la subestación aislada por gas (GIS) se realiza en el campo. Es aquí donde, por primera vez, se unen todos los diversos componentes que conforman el GIS. Aun cuando fuera posible ensamblar completamente el GIS en una fábrica, aún tendría que desmontarse para su transporte, ser enviado y luego volver a ensamblarse en el sitio de instalación.
El objetivo de las pruebas de campo es confirmar que todos los componentes del GIS funcionan satisfactoriamente tanto eléctrica como mecánicamente después de haber sido ensamblados en el sitio de trabajo. Estas pruebas ofrecen un medio para demostrar que el equipo GIS ha sido ensamblado y cableado correctamente y operará como se espera.

• Pruebas mecánicas: Fugas de gas y calidad del gas (humedad, pureza y densidad)

• Prueba de fugas de gas: Todos los compartimentos de gas del GIS deben llenarse con gas hexafluoruro de azufre (SF6) o la mezcla de gas requerida hasta la presión de llenado nominal especificada por el fabricante. Posteriormente, se lleva a cabo una prueba para detectar cualquier fuga de gas. Se realiza una inspección inicial para identificar todos los puntos potenciales de fuga de gas y asegurar el cumplimiento de la tasa máxima de fuga de gas especificada. Esta prueba de fuga de gas debe cubrir todas las bridas de los recintos, las soldaduras de los recintos, así como todos los dispositivos de monitoreo de gas, válvulas de gas y tuberías interconectadas de gas que se han ensamblado en el sitio de trabajo.

• Medición del contenido de humedad: El contenido de humedad del gas necesita medirse antes de energizar el GIS. Para obtener una medición confiable, el contenido de humedad debe medirse después de un período de tiempo tras el llenado, según lo recomendado por el fabricante. El contenido de humedad no debe exceder el límite establecido por el fabricante o el valor acordado entre el fabricante y el usuario, lo que sea menor.

• Verificación de la pureza del gas: Antes de la energización, la pureza del gas, expresada como un porcentaje de SF6, debe verificarse. La pureza del gas debe cumplir con los requisitos especificados por el fabricante.
  Medición de la densidad del gas: La densidad del gas debe medirse y confirmarse que esté en línea con los requisitos de llenado nominal del fabricante.

2. Pruebas eléctricas: Resistencia de contacto

• Circuitos principales de corriente: Se requieren mediciones de resistencia de contacto para cada unión de barras, interruptor, interruptor de desconexión, interruptor de tierra, bushing y conexión de cables de potencia. Estas mediciones se utilizan para demostrar y verificar que los valores de resistencia están dentro de los límites especificados.
  Conexiones de blindaje del GIS

• (para bus de fase aislada): En casos donde se utiliza un bus de fase aislada (única), también se deben realizar mediciones de resistencia de contacto en las conexiones de blindaje del GIS. Las mediciones de resistividad no deben exceder los valores máximos permitidos según IEEE Std C37.100.1.

3. Pruebas eléctricas: Prueba de soporte de voltaje de CA de baja frecuencia

El aislamiento gaseoso y sólido (dieléctrico) dentro de la subestación aislada por gas (GIS) debe someterse a la aplicación de un voltaje de condicionamiento de baja frecuencia. La frecuencia de este voltaje de condicionamiento varía de 30 Hz a 200 Hz, y se aplica a niveles de voltaje y durante períodos de tiempo especificados por el fabricante. Después de la aplicación del voltaje de condicionamiento, se lleva a cabo una prueba de soporte de voltaje de baja frecuencia (30 Hz a 200 Hz) de un minuto.

Esta prueba de soporte de voltaje de baja frecuencia de un minuto se realiza al 80% del voltaje de soporte de baja frecuencia nominal probado en la fábrica del fabricante. El objetivo de estas pruebas de alto voltaje es confirmar varios aspectos. Primero, verifica que los componentes de la subestación aislada por gas hayan soportado el proceso de envío sin daños. Segundo, asegura que todos los componentes se hayan ensamblado correctamente. Tercero, comprueba que no se haya dejado ningún material extranjero o extraño dentro de los recintos durante el proceso de ensamblaje. En última instancia, estas pruebas demuestran que el GIS es capaz de soportar el voltaje de prueba, validando así su integridad y rendimiento.

4. Pruebas eléctricas: Requisitos y condiciones de soporte de voltaje de CA

Las pruebas de soporte de voltaje deben realizarse entre cada fase energizada y el recinto a tierra. Para los recintos que alojan las tres fases, cada fase debe probarse individualmente, con el recinto y las otras dos fases a tierra. Antes de comenzar las pruebas de soporte de voltaje, todos los transformadores de potencia, protectores contra sobretensiones, brechas protectoras, cables de potencia, líneas de transmisión aéreas y transformadores de voltaje deben desconectarse. Los transformadores de voltaje pueden probarse hasta el voltaje de saturación del transformador a la frecuencia de prueba.

5. Pruebas eléctricas: Requisitos y condiciones de soporte de voltaje de CA de baja frecuencia

Las pruebas de soporte de voltaje deben realizarse entre cada fase energizada y el recinto a tierra. En los recintos con las tres fases, cada fase debe probarse una a la vez, mientras que el recinto y las otras dos fases están a tierra. El aislamiento entre cada par de conductores de fase no requiere ninguna prueba adicional de soporte de voltaje en campo.

Antes de comenzar las pruebas de soporte de voltaje, todos los transformadores de potencia, protectores contra sobretensiones, brechas protectoras, cables de potencia y líneas de transmisión aéreas deben desconectarse. Los transformadores de voltaje deben probarse hasta su voltaje de saturación a la frecuencia de prueba.

Las secciones aisladas del equipo GIS pueden ofrecer la ventaja adicional de probar en campo la brecha abierta de algunos interruptores de desconexión, aunque tal prueba en campo no es obligatoria. Además, puede ser necesario aislar secciones del GIS para facilitar la localización de una descarga disruptiva o para limitar la energía potencialmente liberada durante una descarga disruptiva.

Se puede realizar una medición de descargas parciales para detectar cualquier posible intrusión de partículas conductoras o daño a componentes de aislamiento de alto voltaje que puedan haber ocurrido durante las pruebas en fábrica, el transporte o la instalación. El equipo de interruptores aislados por gas debe estar esencialmente libre de descargas parciales. El procedimiento para la medición de descargas parciales y su interpretación debe proporcionarse por parte del fabricante y acordarse entre el usuario y el fabricante.

6. Pruebas eléctricas: Pruebas de soporte de voltaje de CC

No se recomienda la prueba de soporte de voltaje de CC para un GIS completado. Sin embargo, puede ser necesario realizar una prueba de soporte de voltaje de CC en los cables de potencia conectados a un GIS. Estos voltajes de prueba inevitablemente se aplicarían desde el extremo opuesto del cable al GIS, sometiendo así una pequeña parte del GIS al voltaje de CC. Se recomienda mantener la parte del GIS expuesta a este voltaje de CC lo más pequeña posible. Se debe consultar al fabricante antes de realizar estas pruebas.

7. Pruebas eléctricas: Pruebas en circuitos auxiliares

Se deben realizar pruebas dieléctricas, de continuidad y de resistividad en todo el cableado de control interconectado instalado en el campo.

8. Pruebas funcionales y operativas mecánicas y eléctricas

Después de que el GIS se ha ensamblado en el sitio de trabajo, se deben verificar los siguientes aspectos:

• El valor de par de todos los tornillos y conexiones ensambladas en el campo debe comprobarse para asegurar el cumplimiento de los requisitos especificados.

• El cableado de control debe verificarse para que cumpla con los esquemas y diagramas de cableado.

• Se debe verificar el correcto funcionamiento de cada sistema de interbloqueo eléctrico, neumático, hidráulico, mecánico, operado por llave o combinado, para su correcta operación en condiciones permisivas y de bloqueo.

• Se debe confirmar el correcto funcionamiento de los controles, sistemas de monitoreo y alarma de gas, neumático e hidráulico, equipos de protección y regulación, contadores de operaciones, incluyendo calentadores y luces.

• Cada indicador de posición mecánico y eléctrico para cada interruptor, interruptor de desconexión y interruptor de tierra debe verificarse para que indique con precisión las posiciones abierta y cerrada del dispositivo.

• Se deben verificar que las zonas de gas, la identificación de las zonas de gas, las válvulas de gas, las posiciones de las válvulas de gas y las tuberías interconectadas estén en línea con los dibujos físicos.

• Los parámetros de operación, como la alineación de contactos, el recorrido de contactos, la velocidad, el tiempo de apertura y cierre de cada interruptor, interruptor de desconexión e interruptor de tierra, deben verificarse según los requisitos especificados.

• Se debe verificar el correcto funcionamiento de compresores, bombas, contactos auxiliares y esquemas anti-bomba para que cumplan con los requisitos especificados.

• Los interruptores necesitan ser probados en viaje a voltajes de control mínimo y máximo para confirmar su correcto funcionamiento.

• El cableado secundario debe verificarse para tener terminales de cable correctas, prensado adecuado, tornillos de bloques terminales apretados, marcadores de cable y cable correctos, y cableado conforme a los dibujos del fabricante.

Conexión del GIS al sistema eléctrico

Una vez que la subestación aislada por gas ha sido completamente instalada, cableada y todas las pruebas de campo han sido completadas con éxito, el nuevo equipo está listo para conectarse al sistema eléctrico existente. Este proceso implica otro conjunto de pruebas para verificar la operación de los relés de protección, la capacidad de los interruptores para viajar por comando remoto y las relaciones de fase correctas con diversas líneas de transmisión. Este segundo conjunto de pruebas se espera que sea similar, si no idéntico, a las pruebas realizadas en una subestación aislada por aire (AIS).

Referencias:

• IEC 6227-1 (2011) Equipos de maniobra y de control de alta tensión – Parte 1: Especificaciones generales.

• IEEE C37.122 (2010) Norma IEEE para subestaciones aisladas por gas.

• IEEE C37.122-1 (2013) Guía para subestaciones aisladas por gas con clasificaciones superiores a 52 kV.

• Libro Subestaciones aisladas por gas editado por Hermann Koch.

• https://www.omicronenergy.com

• Pruebas de alto voltaje y mediciones durante el ciclo de vida de GIS Autores: U.Schichler, E. Kynast

• Pruebas en sitio de GIS S.M. Neuhold FKH Fachkommission für Hochspannungsfragen Zürich, Suiza.