ing. william henao - power products service day - … · sf6 circuitos auxiliares y de control...
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Sistemas de Monitoreo “on-line” para Interruptores de Potencia de Alta Tensión en SF6
Ing. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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Fábricas
Mt. Pleasant, PA – USA
1000 - 1200 interruptores anuales
ISO 9001/14001, OSHA
Inagurada en 2003
San Luis Potosi, SLP – MEXICO
Entre 100-150 interruptores anuales
ISO 9001/14001
Inagurada en 2009
Supervición de Rutina del desempeño de los interruptores
Para el diagnóstico y las tendencias de la condición de los equipos se debe realizar y registrar
Mensualmente:
•Revisión de la presión del SF6
•Registro del número de operaciones
•Revisión del contador de arranques del motor de carga (si aplica)
Anualmente:
•Ajustes del monitor de densidad
•Humedad del gás SF6
•Ensayo de fugas
•Revisión de los calentadores
•Revisión del nivel de aceite en el mecanismo (si es de carga hidráulica)
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Monitoreo on-line - Sentinel, CBSSistema de Diagnostico y Monitoreo para interruptores de potencia a presión única en
SF6 desde 38 hasta 800 kV
Desgaste de ContactosDe Cámara
SF6
Sistema de gas SF6
Sistema Mecánico
M
Controles eléctricos y auxiliares
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0SF6
Circuitos auxiliares y de controlMonitoreo de la bobina de cierreMonitoreo de la bobina de disparo ppal.Monitoreo de la bobina de disparo sec.Tiempo de energización de la bobina de cierreTiempo de energización de la bobina de disparo principalTiempo de energización de la bobina de disparo secundariaTemperatura del gabinete y del mecanismoCalentadores (permanentes y controlados por termostato)
Arranques del motor (total)
Arranques del motor sin operación
Tiempo de operación del motor
Conteo de disparos
Sistema mecánicoRecorrido total (mm)
Tiempo de reacción (ms)
Tiempos de operación (ms)
Velocidad de cierre y apertura (m/s)
Sistema de Gas SF6
Temperatura del gas/tanque (oC)
Presión compensada del gas SF6. (psi)
Tasa de fuga (1) (psi/s)
Tasa de fuga (2) (psi/min)
Tasa de fuga (3) (psi/h)
Tasa de fuga (4) (psi/día)
Tasa de fuga (5) (psi/mes)
Desgaste de la cámaraDesgaste de contactos de arco (%)Desgaste de tobera auxiliar (%)Desgaste de tobera principal (%)Corriente de Línea (1) ArmsCorriente de Línea (2) ArmsCorriente de Línea (3) Arms
CBS - Monitores y Sensores Evaluación de la Condición de los Interruptores en SF6
M
Tanque muerto
Tanque Vivo
GIS
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Auto diagnóstico
Alarma por
Pérdida de señal del sensor
Pérdida de comunicación interna
Pérdida de alimentación (opcional)
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Funciones y configuraciones CBS CBS Lite CBS-F6 Desgaste de contactos
Desgaste de la tobera auxiliary (%) X X Desgaste de la tobera principal (%) X X Corriente eficaz (1) kA X X Corriente eficaz (2) kA X X Corriente eficaz (3) kA X X
Sistema mecánico Recorrido total (mm) X Opcional Tiempo de reacción (ms) X Opcional Tiempo de operación del mecanismo (ms) X Opcional Velocidad de contactos (ms) X Opcional
Circuitos de control y auxiliar Monitoreo de la bobina de cierre X X Monitoreo de la bobina principal de disparo X X Monitoreo de la bobina secundaria de disparo X X Energización de la bobina de cierre (ms) X X Energización de la bobina ppal de disparo (ms) X X Energización de la bobina sec. de disparo (ms) X X Temperatura del gabinete/mecanismo X X Arranques del motor (total) X X Arranques del motor sin operación X X Contador de disparos x X
Sistema de gas SF6 Temperatura del tanque (gas) (°C) X X X Presión compensada de SF6 (psi) X X X Tasa de fuga (1) (psi/s) X X X Tasa de fuga (2) (psi/min) X X X Tasa de fuga (3) (psi/hora) X X X Tasa de fuga (4) (psi/día) X X X Tasa de fuga (5) (psi/més) X X X Alarmas de baja presión X X X
Comunicaciones Modbus, DNP 3.0 Serie X X X Modbus TCP, DNP 3.0 (Ethernet) X Externo Externo
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Sistema de gas SF6
Desgaste de la cámara
Sistema mecánico
Circuitos de control y auxiliares
Suministro de sistemas desde 1995
Procesamiento matemático avanzado
Alerta cambios en las condiciones de operación
Almacenamiento de datos
No hay pérdida de datos si se pierde la alimentación de energía
Almacena hasta 20 eventosSoluciones con cable o inalambricas
Herramientas de software especificas
Beneficios agregadosLa adquisición y análisis de datos ocurre automáticamente
Optimiza la confiabilidad e identifica problemas potenciales tempranamente
Elimina la necesidad de mantenimiento basado en tiempo u operaciones
Circuit Breaker Sentinel, CBS
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Sistema mecánicoIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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Sensores de trayectoria
Consiste deFuente de LuzDetector de LuzDisco/Peinilla
Peinilla ranurada para el HMB (resorte-hidraulico)
Disco ranurado para el FSA-2 (resorte-resorte)Sensor es fijoPeinilla se mueve con la barra de mando
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Análisis de la operación de cierre
Tiempo de reacción
Velocidad de contactosZona de Cal. de
Vel.
Tray
ecto
ria to
tal
Trayectoria de contactos
Tiempo de energización de la bobina de cierre
Tiempo del mecanismo
Distancia de separación
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Análisis de operación C/A
Tiempo de reacción
Velovidad de contactos
Tiempo del mecanismo
ZoneDe cal.de Vel.
Tray
ecto
ria to
tal
Trayectoria de Contactos
Tiempo de Bobina de Cierre Tiempo de Bobina de Disparo
Energizacion Bobina de Cierre
Energización Bobina de Disparo
Desgaste de los contactos de la cámara
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Transformadores de Corriente de Línea
Se conectan en los TC integrados con la carga.Valores nominales:
2.0 A 5.0 A
Resolucion: 1% del valor nominalRango: hasta 20 veces el valor nominal sin saturar.
Salida: 0 - 1.414 VAC0 - 2.000 V peak
Caida de tension: 70.7 mV a corriente nominal
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Desgaste de los contactos
Contactos dearco
Tobera Aux.
ToberaPrincipal
Desgaste de laTobera Aux. Desgaste de a tobera principal
Cálculo de desgaste de la cámara
Trayectoria de contactos
Iniciación del arcoTobera Aux. Expuesta al arcoTobera principal expuesta al arco
Corriente de fase
I2
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Sistema de gas SF6
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Sensor Electrónico de Presión
Sensor de 4-20 mADiseño resistente mecanicamenteSe monta opuesto al manómetro
Precisión de 0,5 psi. Escala 0 – 150 psig
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1
2
3
4
5
6
7
Dinámico
5
3
Presión compensada por temperatura
SF6
líquido
SF6 gaseoso
Tnominal
pcomp
T1
p1
T2
p2
Temperatura
Pre
sión Curva de liquefacción
Cuasi-estacionario
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Tendencia de fuga de gas
Meses
Días
Horas
Minutos
Tiempo
Pre
sión
Com
pens
ada
por l
a Te
mpe
ratu
ra
No hayTendencia
Tendenciainconsistente
TendenciaClara
TendenciaMensual
Se necesita ver la tendencia de fuga en varios patrones de tiempo
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Circuitos auxiliares y de controlIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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Transformadores de los calentadores
Miden la corriente del calentadorDeterminan la condicion ON/OFF Conjuntos de 3 y 4 TCsRelación = 1000:1Se muestra con la regleta terminal
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Otros puntos de conexión
Bobinas de disparo y cierre
Motor
Contactos auxiliares
10:30
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Condición de las bobinas
12 V
Lbobina
C1S1
CBS
250 s
12 V
Bobina buena
Bobina abierta
Bobina cortocircuitada
Referencia
No dispara el interruptor
Tolera Monitoreos de bobina adicionalesTrabaja con diferentes tipos de bobinas
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Análisis de Contactos Auxiliares
Operación de Cierre
Operación de Apertura
Operación C/A
Contacto B
Contacto A
Contacto B
Contacto A
Contacto B
Contacto A
Contacto B
Contacto A
Operación de Cierre (Ausencia de información )
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Software de trabajo CB InsightIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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Ajustes del monitoreo
Condición
Software de trabajo CB Insight
Software de interfase basado en Windows
Capacidad de archivo de datos
Funcionalidad de Alarmas
Niveles de acceso de usuario
CBS IED
CBS
ABB
SystemPowerClockCommunicationRS-232RS-485Overall ConditionProblemCautionNormalDetailed ConditionSF6-GasMechanismInterrupterCharging SystemControl CoilsHeaters
CBS
ABB
SystemPowerClockCommunicationRS-232RS-485Overall ConditionProblemCautionNormalDetailed ConditionSF6-GasMechanismInterrupter
Charging SystemControl CoilsHeaters
CB InsightSerial / Ethernet
Registro de eventos
Tendencias
Formas de Onda
Internet
Comunicación Ethernet
fiber optic connection
f.o. link
CBS
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
ethernet hubCompany Network
Comunicación usando RS232
modem RS232phone line
fiber optic connection
dym
ec
dymec
TELTONE DS-100
DS-100
CBS
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
CMU 2000
A BB
SystemPower
Clock
CommunicationRS-232
RS-485
Overall ConditionProblem
Caution
Normal
Detailed ConditionSF6-Gas
Mechanism
Interrupter
Charging System
Control Coils
Heaters
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Aplicabilidad a las Redes Inteligentes – “Smart Grid”
Ing. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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Tecnologías informáticas
CIS
Comms
GIS
Monitoreo de equipos (transformador, interruptor, etc)
Gestión de trabajo
Mobile Data
Seguridad
Integración de las tecnologías operativas e informáticas
Infraestrutura de Medición Avanzada (AMI)Smart Meters Network Management
Meter Data Management Communications
Manejo de Red de Distribución (DGM)D-SCADA DMS OMS FDIR VVO Advanced Apps
Dist. Auto. Feeder Automation Sensors Communications
Centro de Evaluación de Red y Equipos (AHC)Monitores y Sensores Comunicaciones Substation Automation
Analytics Dashboard Asset Management Work Management
Frente de Distribución de las tecnologías de Red
Vehículos eléctricos
Almacenamientode energía
Generación distribuida
Respuesta de demanda
PA, LV
Arquitectura Global de las Redes InteligentesLa visión global de ABB del “Smart Grid”
PS, Trilliant
Industrial Defender
Ventyx
Ventyx
Ventyx
Ventyx
Ventyx PPMV, PPHV
PPHV, PPTRPower Systems
Power Systems COE
DA&M, ECOtality
PS, DA&M, PPMV
GIS
DA&M, LV, PPVentyx
Trilliant, Freewave, MDS
Manejo de Red de Transmisión (TGM)
HVDC FACTS HV Cables Energy Storage SCADA/EMS
Wide Area Monitoring HV Optical Sensors PMUs Sub.Automation
Power Systems Ventyx PPHV
DER
MS
&VP
PVe
ntyx
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CBSCBS CBS-F6 OLM GISGSM600CBS
Subestación
Comunicaciones
Asset OptimizationHistorian
Protocolos soportados incluyen: OPC (DA,HDA), Web Services, ODBC, ODA…
Protocolos soportados incluyen: DNP3.0, IEC-61850, ModBus…
Nivel ERP, Programación de Mantenimiento
Monitoreo Extendido de Interruptores
(Mantenimiento predictivo)
Detección
de la condición
básica
Celular
Acceso remoto
Wireless 900Mhz
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Comunicaciones - Convertidores externos de RS-232
1. Transceiver optico SEL2800M (RS232 a Fibra)
2. Servidor de dispositivo serial MOXA Nport 5110 (RS232 a Ethernet)
3. Convertidor electronico B&B (RS232 a RS485)
12 3
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Solución inalámbricas a 900 MHz para equipos de la subestaciónTecnología FHSS (Frequency hopping spread spectrum technology) Soporte comunicaciones Ethernet y SerialDispositivos de largo y corto alcance
Hasta 60 millas del sitioSoporta la comunicación entre polos de interruptores de polos montados en estructuras separadas (550, 800 kV) y la sala de control
Din Rail Mount
ComunicacionesDispositivos inalámbricos a 900MHz FreeWave
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ComunicacionesDispositivos celulares Sierra
Solución de telefonía celular para equipos de subestaciónComunicaciones dispositivo-a-dispositivoSeguridad incorporada
IPSec VPNGRE tunneling
Soporta comunicaciones EthernetRequiere de red de telefonía celular
MovistarTelcelTigoVodafone, etc
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Monitoreo de EquiposReportesConectividad CMMS Acceso remoto via tecnologia Remote access via web technology
SoftwareAsset Optimization
Completa optimización de equipo para:Interruptores de alta tensión en SF6
DTB, LTB, GIS, GCB…
Monitoreo en tiempo real facilita la implementación de medidas correctivas rapidas y confiables
Herramientas de visualización para analisis y reportes facilitan la determinacion de la causa del problema
Integracion de interfacesCMMS (SAP PM, Maximo, others)Historians (PI, others)
Auto notificación de alarmaSMS (Mensaje de texto) & correo electronico
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Monitor
Asset ConditionDocument
Asset Monitor
Asset MonitorAsset
Monitor
Condition Monitoring Package
Sistema de Monitoreo de Condición del Interruptor
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Referencias de aplicacion en refaccion de interuptores existentes
Ing. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011
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ITAIPU – Proyecto de Refaccion del CBSAplicación en una Subestación Encapsulada a Gas
Descripción deProyecto:
Itaipu estaba procurando por un Sistema Basado en la Confiabilidad construido en base a los Monitoreo “on-line” y Analisis de Datos para efectivamente Customer was looking for a reliability centered program, built around condition monitoring and data analysis to cost effectively manage substation assets.
Articulo: http://www.abb.com/cawp/seitp202/2c2c1dac21f8c834c12577cf0040187d.aspx
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KCPL – Proyecto de Refacción del CBS LTB Aplicado en un interuptor Tanque Vivo
Cliente: Kansas City Power & Light
Alcance: (2) CBS para ASEA 362kV LTB
Descripcion del Proyecto:
Sistema de Monitoreo para soportar una aplicacion nuclear critica.
Reducciones en fallas para reducir las fallas y aumentar la confiabilidad del interruptor
© ABB Group September 14, 2011 | Slide 49
RG&E – Proyecto de Refaccion del CBS / 800xAAplicacion en tanque muerto
Cliente: Rochester Gas & Electric
Alcance: (18) CBS en ABB 362/121kV DTB con una plataforma de Software de Optimizacion Asset 800xA
Descripcion del Proyecto:
Mejoramiento en las practicas de mantenimiento elimina rutinas costosas en la base instalada de interruptores
Incluye dispositivos celulares Sierra en sus comunicaciones
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Conclusiones
1. Monitoreo “on-line” optimiza el mantenimiento predictivo de los equipos
2. Integra los equipos como nodos de información a las Redes Inteligentes para optimizar su operacion y mantenimiento
3. La Plataforma software Asset integra bases instaladas de varios interruptores para sistematizar el mantenimiento “on-line” de los mismos