Directrices de operación e mantemento para condensadores eléctricos

Directrices de operación e manutención para condensadores eléctricos

Os condensadores eléctricos son dispositivos de compensación estática de potencia reactiva que se utilizan principalmente para suministrar potencia reactiva aos sistemas eléctricos e mellorar o factor de potencia. A través da implementación da compensación local de potencia reactiva, reducen a corrente nas liñas de transmisión, minimizan as perdas de potencia e as caídas de tensión, e contribúen significativamente á mellora da calidade do suministro eléctrico e ao maior aproveitamento dos equipos.

O seguinte esquema ofrece aspectos clave da operación e manutención dos condensadores eléctricos como referencia.

1. Protección dos condensadores eléctricos

(1) Deben aplicarse medidas protectoras adecuadas a los bancos de condensadores. Estas pueden incluir protección por relés de balance o diferencial, o protección por relé de sobrecorriente instantánea. Para condensadores con una tensión nominal de 3.15 kV o superior, se recomienda instalar fusibles individuales en cada condensador. La corriente nominal del fusible debe seleccionarse en función de las características del fusible y la corriente de inrush durante la energización, generalmente 1.5 veces la corriente nominal del condensador, para prevenir explosiones del tanque de aceite.

(2) Además de lo anterior, se pueden aplicar medidas de protección suplementarias cuando sea necesario:

• Si el aumento de tensión es frecuente y sostenido, deben tomarse medidas para asegurar que la tensión no supere 1.1 veces el valor nominal.

• Utilizar interruptores automáticos adecuados para proteger contra sobrecorrientes, limitando la corriente a no más de 1.3 veces la corriente nominal.

• Cuando los condensadores estén conectados a líneas aéreas, se deben utilizar pararrayos adecuados para proteger contra sobretensiones atmosféricas.

• En sistemas de alta tensión donde la corriente de cortocircuito excede 20 A y los dispositivos de protección estándar o fusibles no puedan eliminar confiablemente las fallas a tierra, se debe implementar protección contra fallas monofásicas a tierra.

(3) La selección adecuada de los esquemas de protección es crítica para la operación segura y fiable de los condensadores. Independientemente del método utilizado, el sistema de protección debe cumplir con los siguientes requisitos:

• Suficiente sensibilidad para garantizar un funcionamiento confiable en caso de fallos internos en cualquier condensador individual o fallo de elementos individuales.

• Capacidad para eliminar selectivamente los condensadores defectuosos, o permitir la identificación fácil de las unidades dañadas después de la desenergización completa.

• Sin falsos disparos durante las operaciones de conmutación o fallos del sistema, como fallas a tierra.

• Fácil de instalar, ajustar, probar y mantener.

• Bajo consumo de energía y costos de operación.

(4) No se debe instalar recierre automático en los bancos de condensadores. En su lugar, se debe usar un dispositivo de liberación de bajo voltaje. Esto se debe a que los condensadores requieren tiempo para descargarse. Si se intenta un recierre inmediatamente después de un salto, puede quedar una carga residual con polaridad opuesta a la tensión de reenergización, resultando en corrientes de inrush extremadamente altas que pueden causar hinchazón del casco, rociado de aceite o incluso explosión.

2. Energización y desenergización de condensadores eléctricos

(1) Antes de energizar un banco de condensadores, utilice un megohmmetro para comprobar el circuito de descarga.

(2) Las siguientes consideraciones se aplican al cambiar los bancos de condensadores:

• Los bancos de condensadores no deben conectarse a la red cuando la tensión de la barra supera 1.1 veces la tensión nominal.

• Después de desconectar de la red, un banco de condensadores no debe reenergizarse dentro de 1 minuto, excepto en aplicaciones de conmutación repetida automática.

• Los interruptores utilizados para la conmutación no deben producir sobretensiones peligrosas. La corriente nominal del interruptor no debe ser inferior a 1.3 veces la corriente nominal del banco de condensadores.

3. Descarga de condensadores eléctricos

(1) Después de desconectarse de la red, los condensadores deben descargarse automáticamente. El voltaje terminal debe disminuir rápidamente de tal manera que, independientemente de la tensión nominal, no supere 65 V en 30 segundos después de la desconexión.

(2) Para garantizar la seguridad, se deben instalar dispositivos de descarga automática en el lado de la carga del interruptor del circuito del condensador y directamente en paralelo con el condensador (no se deben colocar interruptores, aisladores ni fusibles en serie). Los bancos de condensadores equipados con dispositivos de descarga no dedicados, como transformadores de tensión (para condensadores de alta tensión) o lámparas incandescentes (para condensadores de baja tensión), o aquellos conectados directamente a motores, no requieren dispositivos de descarga adicionales. Al utilizar lámparas, se puede extender la vida útil aumentando el número de lámparas en serie.

(3)  Antes de tocar cualquier parte conductora de un condensador desconectado, incluso si ha ocurrido la descarga automática, se debe utilizar un varilla metálica aislada y conectada a tierra para cortocircuitar los terminales del condensador para la descarga manual.

4. Mantenimiento y cuidado durante la operación

(1) Los bancos de condensadores deben ser monitoreados por personal capacitado, y se deben mantener registros de operación.

(2) Se deben realizar inspecciones visuales diarias de los bancos de condensadores en operación según las regulaciones. Si se observa hinchazón del tanque, la unidad debe sacarse de servicio inmediatamente para prevenir fallos.

(3) La corriente de fase en el banco de condensadores se puede monitorear utilizando amperímetros.

(4) Los condensadores no deben energizarse cuando la temperatura ambiente esté por debajo de -40 °C. Durante la operación, la temperatura media no debe superar +40 °C durante más de 1 hora, +30 °C durante más de 2 horas, o +20 °C anualmente. Si se superan estos límites, se debe utilizar enfriamiento artificial (por ejemplo, ventiladores) o desconectar el banco de condensadores de la red.

(5) Las comprobaciones de temperatura en el sitio de instalación y en el punto más caliente del casco del condensador deben realizarse utilizando termómetros de mercurio o equivalentes, con registro (especialmente durante el verano).

(6) La tensión de operación no debe superar 1.1 veces la tensión nominal; la corriente de operación no debe superar 1.3 veces la corriente nominal.

(7) La conexión de condensadores puede elevar la tensión del sistema, especialmente bajo carga ligera. En tales casos, se debe desconectar parcial o totalmente el banco de condensadores.

(8) Los empalmes y los aisladores de soporte deben estar limpios, sin daños y libres de marcas de descargas. El casco del condensador debe estar limpio, sin deformaciones y sin fugas. No debe acumularse polvo o residuos en el condensador o en su estructura de soporte.

(9) Todas las conexiones en el circuito del condensador (barras colectoras, cables de tierra, interruptores, fusibles, interruptores, etc.) deben inspeccionarse para verificar su fiabilidad. Incluso un tornillo suelto o un mal contacto pueden provocar un fallo prematuro del condensador o incidentes a nivel de sistema.

(10) Si se requiere una prueba de resistencia dieléctrica después de un período de operación, se debe realizar a la tensión de prueba especificada.

(11) La inspección de los valores de capacitancia y los fusibles debe realizarse al menos una vez al mes. La tangente delta (tanδ) de los condensadores debe medirse 2-3 veces al año a tensión nominal o cerca de ella para evaluar la condición del aislamiento.

(12) Si un banco de condensadores salta debido a la operación de un relé, no se debe reenergizar hasta que se identifique la causa.

(13) Si se detecta una fuga de aceite durante la operación o el transporte, se puede reparar mediante soldadura con estaño-plomo.

5. Precauciones en la operación de conmutación (aislamiento)

(1) Bajo condiciones normales, durante el apagado completo de la subestación, primero se debe abrir el interruptor del banco de condensadores, seguido de los interruptores de línea de salida. Durante la reenergización, la secuencia debe ser inversa.

(2) En caso de un corte total de energía, se debe abrir el interruptor del banco de condensadores.

(3) Después de que un banco de condensadores salte, no se permite la reenergización forzada. Si se funde un fusible de protección, no se debe reemplazar y reenergizar hasta que se determine la causa.

(4) Los condensadores no deben energizarse mientras están cargados. Después de la desconexión, la reconexión debe retrasarse al menos 3 minutos.

6. Manejo de fallos durante la operación

(1) En caso de rociado de aceite, explosión o incendio, desconecte inmediatamente el suministro de energía y extinga el fuego usando arena o un extintor de incendios de tipo seco. Estos incidentes suelen ser causados por sobretensiones internas/externas o fallos internos graves. Para prevenir la recurrencia, asegúrese de que las clasificaciones de los fusibles sean correctas, evite la reenergización forzada después de un salto y no use el recierre automático.

(2) Si el interruptor salta pero el fusible de rama permanece intacto, descargue el condensador durante 3 minutos, luego inspeccione el interruptor, el transformador de corriente, el cable de alimentación y la condición externa del condensador. Si no se encuentran anomalías, el fallo puede deberse a perturbaciones externas o fluctuaciones de tensión. Después de la confirmación, se puede intentar una reenergización de prueba. De lo contrario, realice una prueba completa de la protección del sistema. Si la causa sigue sin identificarse, desmonte el banco y pruebe cada condensador individualmente. No intente reenergizar hasta que se encuentre la causa.

(3) Cuando un fusible se funde, informe al despachador de guardia y obtenga aprobación antes de abrir el interruptor del circuito del condensador. Después de desenergizar y descargar, realice una inspección externa (por ejemplo, descarga de empalme, deformación del casco, fuga de aceite, fallos a tierra). Luego, mida la resistencia de aislamiento entre terminales y tierra con un megohmmetro. Si no se detecta ningún fallo, reemplace el fusible y reanude la operación. Si el fusible vuelve a fundirse al reenergizar, aísle el condensador defectuoso y restablezca el servicio al resto.

7. Precauciones de seguridad al manejar condensadores defectuosos

Antes de manipular un condensador defectuoso, desconecte su interruptor, abra los interruptores de desconexión en ambos lados y descargue el banco a través de la resistencia de descarga (por ejemplo, transformador de descarga o VT). Debido a la posible carga residual, aún se debe realizar una descarga manual. Primero, conecte firmemente el extremo a tierra de la varilla de tierra, luego descargue repetidamente los terminales del condensador hasta que no haya chispas ni sonidos. Finalmente, asegure la conexión a tierra.

Los condensadores defectuosos pueden tener conexiones internas deficientes, circuitos abiertos o fusibles fundidos, dejando carga residual. Por lo tanto, el personal de mantenimiento debe usar guantes aislantes y cortocircuitar los dos terminales del condensador defectuoso con un cable de cortocircuito antes de tocarlo.

Para bancos de condensadores con conexiones doble estrella, la línea neutral, y para cadenas de condensadores en serie, también se debe realizar una descarga individual.

Entre los equipos de subestación, los condensadores eléctricos son relativamente vulnerables debido a un aislamiento más débil, mayor generación de calor interno, mala disipación de calor, tasas de fallo internas más altas y materiales internos combustibles, lo que los hace propensos a incendios. Por lo tanto, siempre que sea posible, se deben proporcionar condiciones de operación favorables de baja temperatura y bien ventiladas.

8. Reparación de condensadores eléctricos

(1) Los siguientes fallos pueden repararse en el sitio:

• La fuga de aceite del casco puede repararse mediante soldadura con aleación de estaño-plomo.

• La fuga de aceite en las uniones de empalmes también puede repararse mediante soldadura, pero se debe tener cuidado de no aplicar demasiado calor, ya que podría dañar el chapado de plata.

(2) Fallos como la ruptura del aislamiento a tierra, un aumento significativo de la tangente delta, una hinchazón severa del casco o circuitos abiertos requieren reparación en instalaciones especializadas de servicio de condensadores equipadas con herramientas y equipos de prueba adecuados.