Protocolo de Pruebas de los Generadores S�ncronos[1].pdf

PROTOCOLO DE PRUEBAS DEL GENERADOR SINCRONO

ESTE DOCUMENTO HA SIDO DESARROLLADO POR: RICHARD PAREDES FERNANDEZ ELVIS ROMERO CAMPOS ADOLFO HURTADO CARDENAS En el curso: CENTRALES ELECTRICAS I Profesor: Ing. Ronal Antara A. http://fiee.uni.edu.pe/838008D/home.htm FIEE – UNI – LIMA – PERU DICIEMBRE 2000

Universidad Nacional de Ingeni ería

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

FIEE Tema GENERADORES

:

PROTOCOLO DE PRUEBAS DE SINCRONOS EN SU FABRICACION ,

MONTAJE Y PUESTA DE SERVICIO Curso

:

CENTRALES ELECTRICAS I

Alumnos

PAREDES FERNÁNDEZ RICHARD ROMERO CAMPOS ELVIS HURTADO CARDENAS ADOLFO

Código

941050J 941073J 941029K



PROTOCOLO DE PRUEBAS DE GENERADORES

SINCRONOS

EN SU

FABRICACIÓN

MONTAJE Y

PUESTA DE

SERVICIO



CONTENIDO 1. LIMITES DE OPERACIÓN DE LOS GENERADORES SÍNCRONOS 1.1. CORRIENTE DE ARMADURA MÁXIMA 1.2. POTENCIA MÁXIMA DE LA MÁQUINA MOTRIZ 1.3. CORRIENTE DE EXCITACIÓN MÁXIMA 1.4. CORRIENTE DE EXCITACIÓN MÍNIMA 1.5. ÁNGULO DE TORQUE MÁXIMO 1.6. CURVA DE CAPACIDAD DEL GENERADOR

2. DETERMINACIÓN DE LAS GENERADORES SÍNCRONOS

CURVAS

2.1. OBTENCIÓN DE LA CARTA DE GENERADOR DE POLOS LISOS 2.2. OBTENCIÓN DE LA CARTA DE GENERADOR DE POLOS SALIENTES

DE

CAPACIDAD

PARA

OPERACIÓN

PARA

UN

OPERACIÓN

PARA

UN

3. PRUEBAS PARA LA OBTENCIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DEL GENERADOR SÍNCRONO 3.1. PRUEBA DE VACIO 3.2. PRUEBA DE CORTO CIRCUITO 3.3. PRUEBA DE DESLIZAMIENTO 3.4. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE REACTANCIAS SINCRONAS (XD, XQ) 3.5. PRUEBA DE CALENTAMIENTO 4.MONTAJE DE UN GENERADOR(INTRODUCCION) 5. DATOS TÉCNICOS ACTUALES 5.1. CARACTERÍSTICAS NOMINALES DEL GENERADOR 5.2 DATOS NOMINALES DE LA EXCITATRIZ PRINCIPAL 6. CONDICIONES MÍNIMAS DE DISEÑO 6.1ARROLLAMIENTO DEL ESTATOR 6.2REFRIGERACIÓN AIRE - AGUA 6.1EQUIPO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO 6.2CONTROL DE TEMPERATURA POR GRUPO 6.3CONTROL DE CAUDAL EN GENERADORES Y COJINETES 7.REPUESTOS 8.DOCUMENTACIÓN TÉCNICA 9.DESMONTAJE Y MONTAJE ELECTROMECÁNICO LOCAL 10.OBRAS CIVILES 11.DISEÑO Y FABRICACIÓN 11.1NORMAS 11.2GENERADOR 11.3SISTEMA DE REFRIGERACIÓN



11.4PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO 11.5TERMOELEMENTOS 12.EVALUACIÓN DE ROTOR Y EXCITATRIZ 13.PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO 13.1PRUEBAS EN FABRICA 13.1.1GENERADOR 13.1.2REFRIGERANTES 13.1.3PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO 13.2PRUEBAS DURANTE EL MONTAJE 13.3PRUEBAS DE PUESTA EN SERVICIO 14.RECEPCIÓN 14.1 RECEPCIÓN PROVISIONAL 14.2 RECEPCIÓN FINAL 15. HOJAS DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS



INTRODUCCIÓN

La operación de un generador síncrono en un sistema de potencia depende de las restricciones que pesan sobre él; en tal sentido la habilidad de producir energía eléctrica en estado estacionario queda limitada principalmente por el calentamiento de los devanados de armadura y de campo. Estas restricciones así como otras determinan los límites de operación del generador, y se pueden mostrar gráficamente a través de la curva de capacidad específica del generador; a esta curva también se le conoce como carta de operación o diagrama P – Q. El presente curso tiene como finalidad hacer conocer la importancia de las curvas de capacidad de los generadores, para una operación apropiada en condiciones normales así como frente a perturbaciones del sistema. En la primera parte se explicará los límites de operación del generador que originan la curva de capacidad, y determina la región de operación segura del generador. En la segunda parte veremos el procedimiento de construcción de los lugares geométricos las curvas de capacidad para generadores síncronos de polos lisos y polos salientes a partir de parámetros establecidos. Finalmente se explicaran las pruebas a realizar en el generador, con la finalidad de obtener los parámetros propios de la máquina, con los cuales se determinan los valores límites de operación.



LIMITES DE OPERACIÓN DE LOS GENERADORES SÍNCRONOS

La operación de un generador síncrono es limitado principalmente por el calentamiento de los devanado estatórico y rotórico, el sobrecalentamiento de estos devanados repercute en la vida útil de la máquina, se dice que por cada 10° C que se excede la temperatura nominal del devanado, el tiempo promedio de la máquina se acorta a la mitad. Por esta razón, una máquina síncrona no puede ser sobrecargada a menos que sea absolutamente necesario. Otras limitaciones para la operación del generador es la estabilidad estática de la máquina dada por el ángulo de torque máximo, la excitación mínima permisible y la potencia máxima entregada por la máquina motriz. Estas limitaciones que en conjunto forman la región sobre el cual la operación del generador es segura, se detallan a continuación. CORRIENTE DE ARMADURA MÁXIMA Es la corriente máxima permisible en el estator impuesto por el calentamiento del estator y la consiguiente vida útil de la aislación. En el gráfico N° 01 se muestra este lugar geométrico como una semicircunferencia de radio igual a la potencia aparente máxima (kVA), este valor viene dado por el producto de la tensión nominal y la corriente máxima permisible de armadura. POTENCIA MÁXIMA DE LA MÁQUINA MOTRIZ (Turbina) Este límite esta determinado por la capacidad de la máquina motriz (Turbina) debido a limitaciones propias de fabricación, esta restircción impide entregar mas que cierta cantidad de potencia máxima. El lugar geométrico de este límite se representa mediante una recta paralela al eje Q, a una distancia de magnitud igual a la potencia máxima de la turbina. En el gráfico N° 01 podemos observa como este lugar geométrico limita la potencia activa que puede entregar el generador. CORRIENTE DE EXCITACIÓN MÁXIMA Existe un valor máximo permisible de corriente de excitación impuesto por un lado por el calentamiento del rotor, o por características propias de la excitatriz. Este valor de corriente de excitación induce en el estator una FEM máxima el cual genera un límite de potencia aparente entregada por el generador (Para el caso de polos lisos se representa mediante una circunferencia y en el caso de polos salientes mediante la forma polar de un Lemagón de Pascal el cual se puede apreciar en el gráfico N° 01.



En este gráfico podemos ver como queda limitada la operación de la máquina en el cuadrante donde el generador está sobrexcitado, considerado así debido a que en esta parte el generador está entregando potencia reactiva al sistema. CORRIENTE DE EXCITACIÓN MÍNIMA La excitatriz del generador es una máquina de corriente continua, por ello es imposible anular los flujos residuales (magnetismo remanente); por eso, aunque se anule la excitación siempre habrá una FEM mínima inducida para contrarrestar esos flujos residuales. En la práctica cuando no se conoce el valor de la corriente mínima de excitación, se estima entre un 5 a 10% de la excitación necesaria con carga nominal. El lugar geométrico de este límite es una curva semejante a la corriente de excitación máxima, el límite por mínima corriente de excitación se muestra en el gráfico N° 01 ÁNGULO DE TORQUE MÁXIMO (Límite de estabilidad permanente) La potencia producida por un generador síncrono depende del ángulo δ definido entre la tensión en bornes del generador y la FEM inducida, véase el diagrama fasorial en el cual no se ha considerado la resistencia de armadura (ver gráfico N° 02). El ángulo δ se le conoce como ángulo de torque y la potencia máxima que puede suministrar el generador de acuerdo al gráfico N° 03 corresponde a un δ = 90° , la potencia máxima expresada por esta ecuación determina el límite de estabilidad estática del generador. Normalmente, los generadores no se acercan a este límite, siendo los ángulos típicos de torque entre 15 y 20° a plena carga. Cualquier intento de transmitir una potencia hace aumentar el ángulo δ en más de 90°, lo que disminuye la potencia provocando inestabilidad y pérdida del sincronismo. El lugar geométrico de este límite se representa por un paraboloide para el caso del rotor de polos salientes, sin embargo para el caso de polos lisos será una recta paralela al eje Q. No es aconsejable operara el generador, justo en este límite teórico, debido a las perturbaciones del sistema que puedan ocurrir, en tal sentido se recomienda definir un límite práctico de seguridad como límite de estabilidad permanente. Este se obtiene trasladando la curva para una menor potencia en 10% a 20% de la capacidad nominal de la máquina. (ver gráfico N° 01).



POTENCIA ACTIVA - P

3

5 6 1

.

Φ

2

δ 4 2

-Va /Xs

GENERADOR SUBEXCITADO (CAPACITIVO)

GENERADOR SOBREXCITADO (INDUCTIVO)

POTENCIA REACTIVA - Q CURVAS LÍMITE 1. CORRIENTE DE ARMADURA 2. MÁXIMA CORRIENTE EXCITATRIZ 3. POTENCIA MOTRIZ MÁXIMA 4. MÍNIMA CORRIENTE EXCITATRIZ 5. ESTABILIDAD TEÓRICA 6. ESTABILIDAD PRÁCTICA

GRAFICO N° 1: Límites de operación para un generador síncrono de polos lisos Ef

Ø XsI a

δ

POTENCIA ACTIVA - P

Pmax

P * sen δ

Va Ø

Ia

δo

GRÁFICO N° 2 : Diagrama fasorial (Generador de polos salientes) 3: Potencia activa v/s ángulo de torque


δmáx = 90°

δδ

GRÁFICO N°


CURVA DE CAPACIDAD DEL GENERADOR Después de haber impuesto las restricciones que limitan la operación del generador, la curva resultante es límite de operación del generador el cual determina la región sobre la cual se asegura una operación confiable de la máquina (ver gráfico N° 04). POTENCIA ACTIVA - P

1.0

0.95

0.95

0.85

0.85

0.8 0.7

0.7

0.6

0.3

0.3

0.4

0.2

1.0

0.8

0.6

0.4 GENERADOR SUBEXCITADO (CAPACITIVO)

0.2

0.0

0.2

0.4 GENERADOR SOBREXCITADO (INDUCTIVO)

0.6

0.8

1.0 P.U

POTENCIA REACTIVA - Q

GRAFICO N° 4 : Carta de operación de un generador síncrono de polos lisos A la curva de capacidad también se le conoce como carta de operación del generador y en el se pueden determinar las diferentes combinaciones de megavatios y megavars que pueden ser producidos por el generador a diferentes factores de potencia y ángulos torque (δ ). Los vars positivos son suministrados por el generador y es la zona de sobreexcitación donde el generador funciona con factor de potencia inductivo, y los vars negativos son alimentados dentro del generador desde el sistema de energía y es la zona de subexcitación donde el generador trabaja con factor de potencia capacitivo. No podemos mantener la misma potencia aparente a un factor de potencia mas bajo, debido al límite de temperatura del bobinado del rotor. La capacidad del generador es reducida a un bajo factor de potencia en retraso. En la zona subexcitada una corriente de excitación muy baja puede hacer que el rotor salga fuera de paso, debido a la pérdida de torque magnético. Si el generador sufriera una pérdida completa de campo, el generador seguiría entregando potencia activa por el accionamiento de la turbina, pero retiraría potencia reactiva del sistema para mantener la excitación, esto conduciría a CENTRALES ELECTRICAS I


una baja tensión en los terminales del generador produciendo un sobrecalentamiento en el hierro del estator, en este caso el relé de perdida de campo puede ser usado para dar alarma o iniciar la desconexión de la unidad. Durante una perturbación en un sistema de energía interconectado de gran tamaño, puede ocurrir que el sistema llegue a ser desconectado en áreas separadas; en algunas áreas tendremos demasiada generación disponible y otras habrá generación insuficiente si una distribución de carga no se realiza inmediatamente; el generador sufrirá caídas de frecuencia, de tensión y un aumento de la corriente en el estator y puede producir un sobrecalentamiento del mismo. El regulador de tensión aumentará la excitación en el generador para elevar la tensión de línea, y esto puede conducir al sobrecalentamiento del rotor. Para proteger al rotor un relé de sobrecorriente puede ser instalado en el circuito de excitación. Del mismo modo el bobinado del estator puede ser protegido del sobrecalentamiento por la instalación de un relé de sobrecorriente de tiempo extremadamente inverso, fijado para operar justo cuando el límite térmico de corto tiempo del bobinado del estator sea alcanzado.



DETERMINACIÓN DE LAS GENERADORES SÍNCRONOS

CURVAS

DE

CAPACIDAD

PARA

En esta parte se determinará y analizará el método para construir la carta de operación del generador síncrono de polos lisos así como para el de polos salientes. OBTENCIÓN DE LA CARTA DE OPERACIÓN PARA UN GENERADOR DE POLOS LISOS Para determinar los límites de funcionamiento del generador, partiremos de las ecuaciones de potencias específicas para el generador síncrono de rotor de polos lisos; estas ecuaciones son las siguientes:

S2 = P 2 + Q2 .................................(1)

P = V. Ef . Senδ ............................(2) Xs Q = V.Ef.cosδ - V2 ......................(3) Xs Xs

Luego operando estas ecuaciones encontramos: P2 + (Q + V2)2 = (V.Ef)2 ...........(4) Xs Xs Esta ecuación nos representa un círculo con centro en: Q = - V2 ............................(5) Xs y radio: r = V.Ef ............................(6) Xs Donde: P: Potencia activa (W) Q: Potencia reactiva (VAR) CENTRALES ELECTRICAS I


V: Tensión en terminales (V) Ef: Fuerza electromotriz inducida (V) δ : Ángulo de torque Xs: Reactancia síncrona (Ω )

Determinación del lugar geométrico de la máxima corriente de armadura (calentamiento del estator). En una hoja milimetrada trazar un eje de coordenadas cartesianas, donde la abscisa corresponderá a la potencia reactiva y la ordenada a la potencia activa. Ahora a partir de la ecuación N° 1 se puede definir el lugar geométrico como una semicircunferencia en el semiplano positivo P con centro en el origen y radio de potencia máxima (ver gráfico N° 5).

POTENCIA ACTIVA - P

Va*Ia max.

O. POTENCIA REACTIVA - Q

GRÁFICO N° 5 : Lugar geométrico de la máxima corriente de armadura La potencia máxima esta dada por el valor de la tensión nominal y la máxima corriente de armadura, de acuerdo a la siguiente fórmula:

S = V x Ia max

Determinación del lugar geométrico de la máxima potencia activa De acuerdo con la capacidad de la máquina motriz (Turbina), podemos determinar este límite trazando una recta paralela al eje Q distante en una magnitud igual a la potencia activa máxima impuesta por la Turbina (ver gráfico N° 6).



POTENCIA ACTIVA P Pmáx.

O.

POTENCIA REACTIVA Q

GRÁFICO N°6 : Límite de la potencia máxima de la turbina

Determinación del lugar geométrico de la máxima corriente de excitación (calentamiento del rotor) La corriente de excitación máxima trae consigo un valor máximo de la fuerza electromotriz inducida. El lugar geométrico de este límite se representa como una semicircunferencia en el semiplano positivo P de centro en el punto (-V2/Xs,0) de acuerdo a la ecuación N° 4 (ver gráfico N° 7). POTENCIA ACTIVA P

Va*Efmáx / Xs

δ O. -Va2/Xs

POTENCIA REACTIVA Q

GRÁFICO N° 7 : Máxima corriente de excitación Para determinar el radio de la semicircunferencia, medir la distancia comprendida entre el punto (–V2/Xs, 0) y el origen de coordenadas. Esta distancia corresponde a la excitación donde la FEM inducida es igual a la tensión nominal (Ef = Vn) para un ángulo de torque igual a cero (δ = 0).



El valor de la distancia obtenida en centímetros del paso anterior corresponde al equivalente de la corriente de excitación que induce aquella FEM. A partir de la curva de vacío se determina la corriente de excitación que induce en la armadura una FEM igual al valor de la tensión nominal. Luego se puede encontrar la corriente de excitación máxima a partir de la siguiente relación: Iexc (Ef = Vn) [A] = Iexc (Ef = Vn) [cm] I exc max [A] Iexc max [cm] Con el equivalente en centímetros de la corriente de excitación máxima, se determina el radio de la semicircunferencia de excitación constante máxima. Determinación del lugar geométrico de la mínima corriente de excitación (Flujos residuales) Proceder como en el caso anterior con la diferencia de que el radio se determinará con el valor de la corriente mínima de excitación. Luego, siguiendo con la construcción de la carta de operación esta será de acuerdo al gráfico N° 8 POTENCIA ACTIVA P

Va*Efmin / Xs δ 2

O.

-Va /Xs

POTENCIA REACTIVA Q

GRÁFICO N° 8 : Mínima corriente de excitación En la práctica cuando no se conoce el valor de esta corriente mínima de excitación, se estima entre un 5 a 10 % de la excitación necesaria con carga nominal.

Determinación del límite práctico para estabilidad permanente El ángulo máximo que se puede obtener para una carga máxima es cuando δ es igual a 90° ; este límite teórico corresponde a una recta paralela al eje P, y que pasa por el punto (-V2/Xs,0) . CENTRALES ELECTRICAS I


El límite práctico se obtiene trazando circunferencias para diferentes valores de potencia, tal como se muestra en la figura N° 9, luego a partir de la intercepción de estas circunferencias con el límite de estabilidad teórico, puntos denominados con la letra c, se decrementa cada potencia máxima en un 10 a 20% de la potencia activa nominal. Los puntos d obtenidos se trasladan horizontalmente, hasta interceptar con la circunferencia correspondiente, obteniéndose los puntos f . El lugar geométrico resultante de la unión de los puntos f, corresponde al límite de estabilidad permanente práctico.

Límite Teórico

POTENCIA ACTIVA - P

c3 d3

Límite Práctico f3

c2 d2 f2

c1 d1

-Va2 /Xs

f1

E = Vnom.. POTENCIA REACTIVA - Q

GRÁFICO N° 9 : Límite de estabilidad permanente considerando margen de seguridad



Finalmente, la carta de operación completa para el generador de polos lisos, se presenta en el gráfico N° 10.

POTENCIA ACTIVA - P

1.0

0.95

0.95

0.85

0.85 0.8

0.7

0.7 0.6

0.3

0.3

0.4

0.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

GENERADOR SUBEXCITADO (CAPACITIVO)

0.2

0.4

0.6

GENERADOR SOBREXCITADO (INDUCTIVO)

0.8

1.0 P.U.


GRÁFICO N° 10 : Carta de operación de un generador síncrono de polos lisos OBTENCIÓN DE LA CARTA DE OPERACIÓN PARA UN GENERADOR DE POLOS SALIENTES El método para determinar los límites de operación de un generador síncrono de polos salientes es similar al caso anterior, la diferencia radica en la obtención de las curvas de excitación y límite de estabilidad permanente. Las ecuaciones específicas para un generador síncrono de polos salientes son las siguientes: P = (VEf + V 2 ( 1 - 1 )cosδ)senδ ..................(7) Xd

Xq Xd

Q + V2 = (VEf + V 2 ( 1 - 1 )cosδ)senδ .........(8) Xq

Xd

Xq Xd

Definiendo la ecuación en coordenadas polares, tenemos: CENTRALES ELECTRICAS I


r = VEf + V 2 ( 1 - 1 )cosδ ...............................(9) Xd

Xq Xd

Entonces: P = rsenδ ...........................................................(10) Q + V2 = rcosδ ..........................................(11) Xq

Luego se tiene que: P2 + (Q + V2)2 = r 2 .....................................(12) Xq Esta expresión representa la forma polar de un cardioide perteneciente a la familia de los caracoles de Pascal o Lemagón de Pascal (ver gráfico N° 11).

P

r -V2 /Xq

0

Q

GRÁFICO N° 11 : Cardioide Lemagón de Pascal La determinación de los lugares geométricos correspondientes a la máxima corriente de armadura y al límite de la turbina, se determinan de la misma manera que en la del generador de polos lisos. Por tanto en esta parte nos avocaremos a la determinación de los lugares geométricos de los puntos de excitación y estabilidad permanente.



Determinación del lugar geométrico de la máxima corriente de excitación (calentamiento del rotor) Graficar una circunferencia de diámetro igual a: V2 (1/Xq – 1/Xd); esta semicircunferencia corresponde al lugar geométrico de los puntos de excitación cero, a partir del cual la excitación del campo comienza a aumentar. Medir la distancia comprendida entre el punto (–V2/Xd, 0) y el origen de coordenadas; esta distancia corresponde a la excitación donde la FEM inducida es igual a la tensión nominal (Ef = Vn) para un ángulo de torque igual a cero (δ = 0), ver gráfico N° 12. P B

A

-V2 /Xq

A -V2 /Xd

Q Iexc.máx

B

GRÁFICO N° : Lugar geométrico de la máxima excitación El valor de la distancia obtenida en centímetros del paso anterior corresponde al equivalente de la corriente de excitación que induce aquella FEM. A partir de la curva de vacío determinar la corriente de excitación que induce en la armadura una FEM igual al valor de la tensión nominal. Determinar la corriente de excitación máxima a partir de la siguiente relación: Iexc (Ef = Vn) [A] = Iexc (Ef = Vn) [cm] I exc max [A] Iexc max [cm] Con el equivalente en centímetros de la corriente de excitación máxima, determinar el radio del cardioide de excitación constante máxima. Obtener el lugar geométrico del cardioide variando el ángulo de torque (δ) y manteniendo el trazo AB constante en magnitud; es decir desplazar el punto A sobre la circunferencia (ver gráfico N° 12)



Determinación del lugar geométrico de la mínima corriente de excitación (Flujos residuales) Se determina en forma similar al caso anterior, con la diferencia que se utiliza la corriente de excitación mínima en vez de la máxima En la práctica cuando no se conoce el valor de esta corriente mínima de excitación, se estima entre un 5 a 10% de la excitación necesaria con carga nominal. Determinación del límite práctico para estabilidad permanente Para determinar este límite, el primer paso consiste en graficar cardioides para distintos valores de Ef (mínimo 4), luego trazar líneas rectas a partir del origen de aquellas. Los nuevos puntos de intercepción se trasladan verticalmente hasta la intercepción con su línea recta correspondiente (ver gráfico N° 13). P

Línea recta

LIMITE TEORICO

-V2 /Xd

LIMITE PRACTICO

-V2 /Xq

Ef = Vnom

GRÁFICO N° 13 : Límite teórico y práctico de estabilidad permanente El lugar geométrico del límite teórico de estabilidad permanente está dado por la intersección de los nuevos puntos encontrados en el paso anterior. CENTRALES ELECTRICAS I

Q


Fijar un límite de seguridad disminuyendo el límite teórico entre 10% a 20% de la potencia nominal. Bajar una línea vertical desde las curvas de excitación con la disminución fijada en el paso anterior; trasladar los puntos resultantes de la disminución horizontalmente hasta interceptar la curva de excitación constante correspondiente; la unión de los puntos resultantes corresponde al límite práctico. (ver gráfico N° 13)



se representa en el gráfico N° 14.

POTENCIA ACTIVA - P

1.0

0.95

0.95

0.85

0.85 0.8

0.7

0.7 0.6

0.4

0.3

0.3

0.2

1.0

0.8

0.6

0.4 GENERADOR SUBEXCITADO (CAPACITIVO)

0.2

0.0

0.2

0.4 GENERADOR SOBREXCITADO (INDUCTIVO)

0.6

0.8

1.0 P.U.


GRÁFICO N° 14 : Carta de operación de un generador de polos salientes

PRUEBAS PARA LA OBTENCIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS DEL GENERADOR SÍNCRONO

En esta parte veremos las pruebas a realizar para la obtención de parámetros eléctricos necesarios en la construcción de la curva de capacidad del generador. Los parámetros a encontrar, para el caso del generador de polos lisos es la reactancia síncrona, y en el caso de generadores síncronos de polos salientes



son la reactancia síncrona en eje directo y la reactancia síncrona en el eje de cuadratura. Las pruebas a realizarse están acorde con las recomendaciones de la IEEE Std 115-1995 y son las siguientes: • • • •

Prueba de vacío Prueba de cortocircuito Prueba de deslizamiento Prueba de calentamiento (carrera térmica) PRUEBA DE VACIO

Esta prueba consiste en obtener valores de tensión en el estator a circuito abierto cuando se excita el rotor el cual esta girando a la velocidad síncrona. Algunas recomendaciones para la obtención de estos valores y la distribución de la toma de lecturas son las siguientes: a) Tomar seis lecturas por debajo del 60% de la tensión nominal del estator incluida el cero de excitación. b) Entre el 60% y 110% tomar para cada incremento de 5% de la tensión nominal (mínimo 10 puntos). En este rango se encuentra el codo de saturación y por tanto es conveniente tener varios puntos que nos permitan una mejor resolución de la curva. c) Por encima del 110% se debe tomar por lo menos dos puntos hasta llegar aproximadamente al 120% de la tensión nominal o en todo caso al máximo permitido por el fabricante. d) La lectura de la tensión entre lineas, debe tomarse de las tres fases con el fin de verificar el balance de fases. Estas lecturas deben realizarse bajo condiciones constantes de excitación y velocidad. e) El generador debe mantenerse operando en un determinado punto de tensión por varios minutos para permitir se estabilice la velocidad y la excitación, pues una variación de estos puede causar un error de lectura. f) Cuando la tensión sobrepase el 110% las lecturas deben realizarse lo mas rápido posible. La curva característica de vacio puede graficarse para solo una tensión de línea o con el promedio de las tensiones de fase, para cada valor de la corriente de excitación (ver gráfico N° 15).



Va Linea de entre hierro Vnom

Curva de saturación

Io

If

GRÁFICO N° 15 : Curva Característica de vacío Con esta curva característica es posible hallar la tensión generada internamente para cualquier corriente de campo del generador. Nótese que al comienzo la curva es casi perfectamente lineal decayendo a mayores corrientes de campo. Esto se debe a que al principio el hierro no saturado de la armadura de la máquina síncrona presenta una reluctancia varios miles de veces más pequeña que la reluctancia del entrehierro, así que al principio casi toda la fuerza magnetomotriz se establece sobre el entrehierro, dando como resultado el aumento de flujo en forma lineal. Cuando se satura el hierro, su reluctancia aumenta dramáticamente, y el flujo aumenta con mayor lentitud con el incremento de la fuerza magnetomotriz. La parte recta y su extensión se denomina línea del entrehierro.

PRUEBA DE CORTOCIRCUITO La prueba de cortocircuito consiste en obtener valores de corriente de armadura debido a la excitación en el rotor cuando este se encuentra girando a la velocidad síncrona. Las lecturas a registrar de la corriente de armadura serán para los valores de 125%, 100%, 75%, 50% y 25% del valor nominal de la corriente de armadura. La prueba con el valor máximo tradicional de 125% debe ser obtenido por el mismo fabricante, debido a que el enfriamiento en el estator en algunas máquinas no permite una operación sobre el 100% de la corriente nominal sin que exista riesgo de daño en la máquina. La gráfica derivada del ensayo de cortocircuito se conoce como característica de cortocircuito y se puede observar en el gráfico N° 16, el cual es prácticamente rectilíneo.



Ia

Inom

Icc

If

GRÁFICO N° 16 : Curva característica de cortocircuito

PRUEBA DE DESLIZAMIENTO La prueba de deslizamiento consiste en hacer girar el rotor a una velocidad ligeramente diferente a la velocidad síncrona, con el circuito de campo abierto y los bobinados del estator energizados con una fuente de potencia trifásica, de secuencia positiva, balanceada, a frecuencia nominal y tensión debajo del codo saturación vista en la curva de vacío (aproximadamente a un 25% de la tensión nominal). El esquema de la prueba se observa en el gráfico N° 17.

ESTATOR A ROTOR 0 V Tensión trifásica, balanceada y de secuncia positiva (aprox. 25% de Vnom)

Velocidad ligeramente diferente a la velocidad síncrona

V

GRÁFICO N 17 : Esquema del circuito para la prueba de deslizamiento



Se deben registrar lecturas de la corriente de armadura, tensión de armadura y la tensión inducida en el rotor mediante un voltímetro de cero en el centro. También es posible utilizar oscilogramas u osciloscopios. La diferencia de velocidades entre el campo giratorio que las corrientes del inducido generan y la velocidad del rotor, da lugar a que alternativamente los ejes del campo del inducido coincidan con los polos inductores o estén en cuadratura con estos. Cuando ambos ejes coinciden la fuerza magnetomotriz del inducido actúa sobre el circuito longitudinal de reluctancia mínima, por lo tanto el flujo será máximo, en tanto que cuando están en cuadratura actúa sobre el circuito transversal de reluctancia máxima. A continuación se dan algunas recomendaciones para la ejecución de esta prueba: a) En la práctica se presentan dificultades para mantener constante la velocidad cercana a la velocidad síncrona, debido al efecto de los polos salientes y a las corrientes inducidas en los devanados de amortiguamiento los cuales producen torques pulsantes. En estos casos es recomendable realizar una serie de lecturas para diferentes deslizamientos partiendo del deslizamiento mas pequeño con el cual se logra mantener la velocidad contante. b) La velocidad de giro del rotor puede ser mayor o menor respecto de la velocidad síncrona, se pueden tomar lecturas para deslizamientos de 1%, 2% y 3%. c) La tensión inducida en el circuito de campo puede tomar valores altos debido a deslizamiento grandes. Estos casos se presenta para deslizamientos mayores al 5%. d) Se registrán lecturas simultaneas para los valores máximo y mínimo de tensión y corriente de la armadura. La tensión mínima y la corriente máxima ocurren cuando la tensión en el campo es máximo, mientras que sucede lo contrario cuando la tensión en el campo pasa por cero (ver gráfico N° 21).



TENSIÓN REGISTRADA EN LOS TERMINALES DEL ROTOR

EJE DIRECTO

VARIACIÓ N DE LA TENSIÓN EN EL ESTATOR

VARIACIÓN DE LA CORRIENTE DE ARMADURA

GRÁFICO N° 17 : Variaciones de tensión y corriente (prueba de deslizamiento) DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE REACTANCIAS SÍNCRONAS (Xd, Xq) En esta parte se detallan los pasos a seguir para determinar las reactancias síncronas en un generador de polos salientes, cabe mencionar que el caso de un generador de polos lisos la reactancia síncrona es igual a la reactancia en el eje directo por lo que solo bastará con encontrar este parámetro.



DETERMINACIÓN DE LA REACTANCIA SINCRONA EN EL EJE DIRECTO (Xd) La reactancia síncrona no saturada se calcula a partir de las curvas características de vacío y cortocircuito tal como se muestra en la figura N° 18. Va

Ia

Vnom

Inom

Io Icc

If

GRÁFICO N° 18 : Curvas características de vacío y cortocircuito Por tanto la reactancia síncrona en el eje directo no saturada se determinará a partir de la siguiente relación: Xd = Icc Io Donde: Xd : Icc : Io :

Reactancia síncrona en el eje directo no saturado Corriente de cortocircuito para la corriente nominal en la armadura Corriente de vacío no saturada para la tensión nominal en la linea del entrehierro

Este valor también equivale a la reactancia síncrona para el caso del generador de polos lisos. DETERMINACIÓN DE LA REACTANCIA SINCRONA EN EL EJE DE CAUDRATURA (Xq) Para la determinación de este parámetro se hará uso de los resultados obtenidos en la prueba de deslizamiento así como el valor de Xd encontrado en el paso anterior.



A partir de los valores máximos y mínimos de la corriente y tensión de armadura obtenidas de la prueba de deslizamiento, podemos encontrar las reactancias síncronas saturadas Xds y Xqs mediante las siguientes relaciones.

Xds = Emax Imin

Xqs = Emin Imax

Luego el valor de la reactancia en cuadratura no saturada se determinara a través de la siguiente relación:

Xq = Xd (Xqs) = Xd ( Emin )( Imin) Xds Emax Imax Todos los valores de reactancias encontrados están dados en por unidad sin embargo, si el objetivo es encontrar el valor de la reactancia síncrona en el eje de cuadratura no saturado; se pueden utilizar los valores reales de tensión y corriente, debido a que estos solo expresan una relación en la ecuación. PRUEBA DE CALENTAMIENTO (Carrera térmica) La prueba de calentamiento se realizan para determinar el incremento de temperatura bajo alguna referencia; esta temperatura de referencia puede ser la temperatura ambiente o temperatura de ambiente interno. Tal temperatura depende del modo mediante el cual la máquina es refrigerada. Las prácticas internacionales sugieren que el término Temperatura Refrigerante es una forma aceptable de describir esta condición referencial. La prueba se realiza con la máquina operando en cualquiera de las muchas condiciones de carga, la información requerida es el incremento de temperatura en puntos específicos de carga. El método preferido para hacer la prueba de temperatura es mantener constante las condiciones específicas de la corriente de armadura, potencia, tensión y frecuencia hasta que la máquina alcance una temperatura constante, mientras tanto se deben ir tomando lecturas cada media hora o menos. La máquina debe operara sin el regulador de tensión para lograr que la corriente de excitación sea constante. Sin embargo la experiencia a demostrado que es difícil mantener constante la tensión; algunos procedimientos viables han buscado superar este problema graficando la potencia aparente al cuadrado en lugar de la corriente al cuadrado todo en por unidad, contra el incremento de temperatura (ver figura N° 19). El uso de la potencia presenta limitaciones para ciertos diseños de máquinas en las cuales se dan pérdidas diferentes a tensiones diferentes o pérdidas desiguales para corrientes diferentes.



T (°C) Estator 50 40 30 20 10

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Ia 2 (p.u.)

GRÁFICO N° 19 : Curva típica de la temperatura del bobinado de armadura vs. La corriente de armadura al cuadrado Las siguientes recomendaciones para llevar a cabo las pruebas de calentamiento son resumidas a continuación: a) Mantener la tensión en bornes entre ± 2% del valor específico durante la prueba b) Realizar una serie de pruebas con varios valores de tensión cerca del valor específico e interpolar los resultados utilizando métodos de regresión lineal. c) Se deben registrar temperaturas para diferentes valores de corriente de armadura o en su defecto potencia. (por ejemplo para 25%, 50%, 75% y 100% del valor nominal). Finalmente a partir de esta prueba podemos determinar el límite de corriente máxima en la armadura, tomando en cuenta la clase de aislamiento, los valores máximos de temperatura aceptables de acuerdo a la operación y los incrementos de temperatura cuando varia la corriente o en todo caso la potencia.



MONTAJE DEUN GENERADOR 4.INTRODUCCION En este trabajo encontraremos las pruebas en fabrica,montaje y puesta de servicio de un generador sincrono. 5. DATOS TÉCNICOS ACTUALES 5.1. CARACTERÍSTICAS NOMINALES DEL GENERADOR - Número de generadores - Generador eje horizontal tipo - Acoplamiento a las turbinas - Fabricante - Sistema de Generación

: : : : :

- Conexión - Número de bornes del bobinado Estatórico - Potencia aparente nominal (a 0.7 de f.p.sobre excitado) - Tensión Nominal - Margen de regulación del voltaje - Corriente nominal - Potencia Activa nominal - Factor de potencia nominal sobre excitado - Frecuencia nominal - Velocidad Nominal - Velocidad de embalamiento - Número de polos del rotor - Clase de aislamiento de acuerdo a la norma IEC: Devanado estatórico actual Devanado estatórico requerido Devanado rotórico - Sentido de rotación (visto desde excitatriz)

:

3 W 240/14 Directo Brown Boveri Corriente Alterna Trifásico Estrella bobinado simple

:

6

: : : : :

17,5 MVA 6,5 - 6,0 KV 1560 - 1690 AMP. 12,25 MW

: : : : :

0,7 60 Hz 514 RPM 940 RPM 14

: : :

Clase B Clase F Clase B

:

Horario

5.2 DATOS NOMINALES DE LA EXCITATRIZ PRINCIPAL - Máquina Excitatriz Tipo Fabricante Acoplamiento Concéntrico Voltaje Corriente Potencia


: : :

GF 196a Brown Boveri Directo

: : :

105 (115) V 700 A 73.5 KW


6.CONDICIONES MÍNIMAS DE DISEÑO 6.1 ARROLLAMIENTO DEL ESTATOR Serán diseñados para una tensión de 10 000 voltios ± 5% (el nivel de tensión puede ser cambiado) Arrollamiento del estator formado con barras montadas en ranura abierta, constituidas por un conjunto de conductores de cobre aislados entre sí con aislamiento de fibra de vidrio barnizado. El aislamiento contra masa debe ser en Clase F, constituido por un recubrimiento de cinta enrollada en forma continua a lo largo de toda la barra e impregnada al vacío con resina epóxica sin disolventes, efectuándose la polimerización de la resina sometiendo las barras a un calentamiento adecuado. En el suministro deberá incluirse accesorios, separadores, seis bornes terminales, conectores, cuñas de cierre de ranuras y todos los demás materiales necesarios para una completa instalación de los devanados hasta los bornes terminales. No deberá contener ningún material que no corresponda al aislamiento Clase F. 6.2 REFRIGERACIÓN AIRE - AGUA La ventilación del generador se realiza en circuito cerrado convencional. El aire pasara atravez del entrehierro, el rotor y estator mediante 2 ventiladores ubicados a los extremos del rotor. Después de pasar el aire por el generador ingresa a la cámara de aire caliente y antes de circular nuevamente por el generador será enfriado mediante 4 refrigerantes con circulación de agua. 6.3 EQUIPO DE PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO Consta de botellones de almacenamiento del gas (CO2), bastidor para su fijación, tubería colectora, tuberías de distribución, sistema de detección de incendio, tablero de control y alarma. El funcionamiento del equipo será mediante electroimán, el mismo que recibirá la orden del equipo de control. A su vez, también debe contar con el disparo manual. 6.4 CONTROL DE TEMPERATURA POR GRUPO



Se realizará mediante la instalación de veintinueve (29) detectores de temperatura a resistencia DTR, tipo PT 100, 100 ohmios a 0°C, los mismos que llevarán las señales de temperatura a los equipos de control. 6.4CONTROL DE CAUDAL EN GENERADORES Y COJINETES a) Un caudalímetro instalado a la salida del agua de refrigeración del generador, con contactos de alarma y diplay visualizador del caudal instalado en la sala de máquinas. 7 REPUESTOS Servirán para la unidad del generador: a) 10% del número de barras, 3% barras de fondo de ranura y 7% barras superiores del estator, con material necesario para instalación, tales como cuñas de cierre de ranuras, tiras de relleno, barnices, cintas, cordeles, aislantes, resina, soldadura, etc. b) Un (1) DTR tipo PT 100 (100 Ω -°C), para cojinete del generador. Los repuestos solicitados serán suministrados en el sitio de las obras con la primera Unidad, debiendo ser cuidados para su uso posterior a largo plazo. Las piezas de repuesto deberán corresponder a los componentes suministrados En la constitución del generador, elaboradas a calibre, debiendo ser totalmente intercambiables con los originales de los generadores, a fin de evitar cualquier trabajo de ajuste en el sitio. 8 DOCUMENTACIÓN TÉCNICA Durante los trabajos de diseño y fabricación, el Proveedor entregará a la Empresa Electrica encargada, entre otros, la siguiente documentación: -

Bases de diseño y cálculo. Protocolos de cálculos y diseño. Protocolo de pruebas de materiales y equipos. Protocolo de pruebas en fábrica y en sitio. Informe de la inspección de los rotores de cada generador. Planos de conjunto, piezas y detalles. Planos de montaje con detalles de materiales. Esquemas eléctricos y de control, funcionales y de conexión. Manuales de operación, mantenimiento, despiece de componentes y montaje. Diagramas de capacidad del generador, vacío, cortocircuito, corriente de excitación versus corriente de carga. Valores de prueba del aislamiento de los devanados nuevos, índice de polarización, capacidad y resistencia de aislamiento.



-

Rango normal de temperatura de operación de todos los puntos controlados por los DTR. Ajuste de los contactos de alarma por DTR. Informe de pruebas y puesta en servicio de cada generador. Lista de materiales y repuestos con indicación de cantidades, número de serie, dirección y código del fabricante.

Todos los documentos, planos y esquemas, serán proporcionados por triplicado. 9 DESMONTAJE Y MONTAJE ELECTROMECÁNICO LOCAL Para el desmontaje y montaje del generador el Proveedor responsabilidad de efectuar los siguiente trabajos:

tiene la

a) Desmontaje del Generador de su ubicación actual al lugar de los trabajos. b) Desmontaje total de los devanados de estator existentes en los generadores. c) Inspección de las condiciones del núcleo del estator, efectuar su limpieza y pintado. Si como resultado de la inspección del núcleo se necesitara realizar algunos trabajos en él, previa orden de compra separada y con autorización de la empresa electrica, el Proveedor podrá realizar los cambios. d) Inspección de las placas con dedos de presión. e) Desmontaje de cada uno de los polos del rotor . f) Desmontaje de cada bobina polar para su mantenimiento y pruebas. Realizar la inspección de los núcleos de cada polo. g) Inspección de las condiciones del eje del rotor en su conjunto, incluyendo la llanta, realizar su limpieza y pintado. h) Si como resultado de la inspección del rotor se necesitara realizar algunos trabajos en él, previa orden de compra separada y con autorización de Empresa Electrica, el Proveedor podrá hacer dichos cambios. i) Montaje de bobinas polares. j) Montaje de polos en el rotor. k) Montaje de nuevos devanados en los estatores. l) Montaje de refrigerantes aire - agua y sus instalaciones auxiliares.



m)Montaje de las barras 10 KV. de salida y neutro del generador en su nuevo recorrido. n) Montaje de transformadores de corriente en los seis bornes de salida y neutro del generador, anexo A-E03. o) Montaje de transformadores de tensión en las barras de salida y neutro del generador, anexo A-E03. p) Montaje de terminales y cables de 10 KV. entre las barras de salida del generador y el primario del transformador de potencia. q) Montaje del sistema de control de temperatura (DTR), termoelementos y caudalímetros. r) Montaje del generador en su posición de servicio. 10 OBRAS CIVILES Para los trabajos de montaje en las cámaras de aire frío y aire caliente, el Proveedor tiene la responsabilidad de efectuar los siguientes trabajos: a) Desmontaje de los terminales y cables de 6.5 KV. b) Abrir cuatro espacios en las paredes, entre las cámaras de aire frío y aire caliente, para la instalación de los marcos de refrigerantes aireagua. c) Abrir un espacio en la cámara de aire caliente, en la pared lado pasadizo, para el montaje de barras de 10 KV., transformadores de protección, medida y los accesorios correspondientes. d) Instalación de anclajes para estructuras soporte de equipos 10 KV. e) Preparación de los ductos de ingreso y salida de tuberías de agua de refrigeración del generador. 11 DISEÑO Y FABRICACIÓN 11.1NORMAS El requerimiento a suministrar bajo estas especificaciones, será diseñado, construido y probado de acuerdo con las especificaciones de la IEC (Comisión Electrotécnica Internacional). En el caso de que no existan indicaciones en estas normas, para alguna característica específica, se recurrirán a las normas como ANSI, IEEE, NEMA, SEV ó VDE, como Norma de carácter supletorio. Las principales normas a tenerse en cuenta, son los siguientes:



IEC Publicación 34-1 (1969):

Maquinaria Eléctrica Rotativa. Parte I “Clasificación y Comportamiento”.

IEC Publicación 85 (1957) :

Recomendación para la clasificación de Materiales utilizados para el aislamiento de maquinaria y aparatos eléctricos en relación con la estabilidad térmica en servicio.

IEC Publicación 28 (1925) :

International Standard of Resistance for Copper.

ISO/R370-1964:

Conversion of Toleranced Dimensions from inches into millimeters and vice versa.

ISO/R1829 :

ISO System for limits and Fits.

Los materiales a utilizarse en la fabricación, deberán ser nuevos y de primera calidad, libre de defectos e imperfecciones, y de las clasificaciones y calidades señaladas en conformidad con la última edición de la norma DIN o ASTM respectiva. Las normas DIN (Norma de la Industria Alemana) y ASTM (Sociedad Americana para ensayar materiales) son normas de aplicación para el suministro de materiales. Para las pruebas del equipamiento se considerará las normas de aplicación en las publicaciones IEEE (Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos USA) que se indican a continuación:

Standard IEEE Nº 5:

Guide for Insulation Testing of Large A-C Rotating Machinery with high direct voltage.

Standard IEEE Std 62:

Recommended Guide for making dielectric measurements in the field.

Standard IEEE Std 322:

Recommended Practice, Rules for the use of Units of the International System of units.

11.2 GENERADOR El diseño de los devanados del estator deberá ser efectuado utilizando las técnicas modernas existentes, de manera de elegir óptimamente los nuevos devanados.



Para el aislamiento de los devanados del estator se deberá usar solo materiales aislantes correspondientes a la Clase F, según la publicación 85 de IEC (1957). Para los devanados del estator se deberá utilizar cobre refinado electrolíticamente con una resistencia específica menor o igual a 0.0172 Ohmios.mm² / m. En condiciones nominales y con 125% de la tensión nominal, el aislamiento de las barras del estator no deberá ser sometido a más de 2.5 KV. por milímetro. El sistema de aislamiento del estator deberá envolver continuamente a la bobina con cinta de mica-fibra de vidrio para el conductor primario y aislamiento a tierra. La estructura de aislamiento total (incluyendo los extremos de cada devanado) será completamente impregnado con resina sintética termoelástica (polyester y/o epoxy) insoluble al agua y al aceite. Para repartir correctamente el potencial en la superficie del aislamiento de los devanados, se utilizará barniz conductor en la parte alojada en la ranura y barniz repartidor de potencial en las cabezas de bobina. A fin de evitar cualquier descarga por efecto corona en la salida de barras del estator desde la ranura, el potencial superficial deberá ser controlado por medio de un sistema de protección anti-corona hasta 125% de la tensión nominal Los barnices conductores y semiconductores aplicados en las barras u otros componentes serán insolubles en agua o aceite. Las barras del estator deberán consistir en trenzas, transpuestas por el sistema Roebel, formadas por un conjunto de conductores aislados, de sección rectangular, debiendo las barras ser intercambiables con las de su capa correspondiente. Deberán estar soldadas y aisladas en ambos extremos. Su fijación será rígida y arriostradas de tal modo, que los devanados sean capaz de resistir sin daño alguno, cortocircuitos trifásicos en los bornes de salida. Asimismo, soportar desconexiones súbitas de su carga. El aislamiento entre las barras será de dracón y/o fibra de vidrio impregnado Las barras de los devanados del estator deberán encajar ajustadamente dentro de las ranuras del núcleo de hierro, los pequeños espacios radiales o juego lateral existente deberán ser llenados con tiras apropiadas de clase F, insertadas en un sólo lado. No se aceptarán adhesivos para asegurar las cuñas.



La posición de los bornes terminales del devanado deberá ser modificada en el lado neutro y en la salida del generador, debiendo ubicarse en la cámara de aire caliente. La nueva ubicación de los bornes terminales del generador dará lugar a trabajos de obras civiles para permitir un nuevo recorrido de las barras de salida, celda de neutro y a su vez la instalación de intercambiadores de calor para la refrigeración del generador en circuito cerrado. Para cada rotor debe suministrarse un juego de anillos helicoidales con las mismas dimensiones que los originales. 11.3 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Para la refrigeración del generador, cada elemento refrigerante estará formado por un haz de tubos de cobre con aletas de aluminio, dos placas tubulares y dos cabezales en ambos extremos. Cada refrigerante debe tener válvulas a la entrada y salida del agua, válvulas de vaciado y tapón de purga de aire. El control del funcionamiento de la refrigeración se realizará mediante (DTR) del tipo PT 100 (100 Ω - 0°C) y el equipo auxiliar para visualizar la temperatura. Los (DTR) a instalarse serán los siguientes: -

Cuatro (4), en cámaras de aire frío. Dos (2), en cámara de aire caliente. Dos (2), entrada y salida agua de refrigeración generador.

Adicionalmente deberá instalarse dos termómetros con contactos de alarma y disparo, uno a la entrada y otro a la salida del agua de refrigeración. 11.4 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO Para la protección contra incendio de los generadores, los botellones serán construidos en acero, sin soldaduras; deberán tener el cuello roscado para fijación de los tapones de protección de las válvulas para su transporte. Las válvulas serán de apertura rápida por medio de palanca, con válvulas de seguridad, de perfecta estanqueidad y gran seguridad, con el tubo sonda hasta el fondo para su completa descarga. Adosados al bastidor irán los mecanismos de accionamiento de apertura de las válvulas de los botellones.



por seguridad tendrann válvulas intercaladas para la detección de pérdidas de gas. El sistema de disparo se realizará por electroimán, el mismo que recibirá la orden de accionamiento a través del tablero de control al ser detectado el fuego por los sensores de temperatura, liberando el contrapeso que en su caída arrastre el cable con el que están unidas las palancas para la apertura de las válvulas de los botellones. Las tuberías serán de acero sin soldaduras, la colectora será ubicada en la parte superior del bastidor y las portadoras con las boquillas difusoras del gas orientadas hacia el rotor del generador. Para la detección del fuego y funcionamiento automático de la instalación contra incendio, se deberá suministrar 6 sensores de temperatura por cada generador, cada uno con contactos de alarma, disparo y regulación de temperatura independiente. La señal acústica de alarma será por medio de claxon con potente sonido, para señalización en los ambientes de mayor ruido. En el tablero de control y alarma se recibirán las señales desde los sensores de temperatura y se emitirán las órdenes de accionamiento del sistema de protección contra incendio, el mismo que debe estar previsto para funcionar con 220 voltios-60 ciclos y 125 voltios DC, con protecciones contra cortocircuitos. En la parte frontal se dispondrá de lámparas de señalización de los circuitos de alarma, disparo, prueba periódica y puesta en servicio. Para cuando se tenga que efectuar trabajos en las cámaras de aire del generador, deberá tener dispositivo de bloqueo del funcionamiento del equipo de protección contra incendio con señalización en el tablero de control. Todo el conjunto de componentes se pintará contra la oxidación antes de las capas de acabado. 11.5 TERMOELEMENTOS Para realizar el control de temperatura se deberá suministrar (DTR) del tipo PT 100 (100 Ω - 0°C), debiendo instalarse los siguientes: -

Doce (12), en devanados del estator. Tres (3), en el núcleo del estator. Cuatro (4), dos en cada cámara de aire frío. Dos (2), en cámara de aire caliente. Tres (3), en el casquete inferior de cada cojinete. Uno (1), en el aceite del transformador de potencia.



-

Dos (2), a la entrada y salida del agua de refrigeración del generador

Los detectores de temperatura del tipo de resistencia (DTR), serán conectados al instrumento indicador, montado en el tablero de control del grupo en la sala de máquinas. Para el conexionado de los accesorios se utilizarán conductores de cobre aislados con material sintético para 2000 Voltios y especialmente resistentes a altas temperaturas. Entre los (DTR) y la bornera, los conductores irán dentro de una tubería metálica galvanizada resistente al calor y humedad. Usarán bornes de tipo moldeado, de capacidad nominal de 2000 V. con una sección transversal mínima de 6 milímetros cuadrados (mm²) y deberán contar con sus membretes designativos para cada borne. Todo alambre o conductor de cable deberá tener su borne propio, debiéndose disponer de un juego suficiente para su conexión. El color del aislamiento será negro y en su disposición se evitarán los ángulos agudos y las esquinas. Adicionalmente, termoelementos:

también

deberán

suministrarse

los

siguientes

Termómetros - Uno (1), en cámara de aire caliente. - Dos (2), en cámaras de aire frío. - Tres (3), en el casquete superior de cada cojinete. Termostatos - Uno (1), en cámara de aire caliente, con contactos de alarma. - Dos (2), en cámaras de aire frío, con contactos de alarma. 12 EVALUACIÓN DE ROTOR Y EXCITATRIZ Se debe tener en cuenta la base del diseño: -

Bases de diseño y cálculo. Valores de tensión y corriente excitación. Protocolo de prueba de materiales y equipos. Planos de componentes y montaje Diagramas eléctricos. Repuestos para mantenimiento. Informe de la inspección y evaluación realizada al rotor y excitatriz de cada generador.

13 PRUEBAS Y PUESTA EN SERVICIO



Todo el equipo eléctrico y materiales, deberán ser probados según las Normas C.E.I. (Comisión Electrotécnica Internacional), las pruebas son esenciales para la aceptación del generador. 13.1 PRUEBAS EN FABRICA

13.1.1 GENERADOR − Cada una de las barras Roebel será sometida a una prueba entre trenzas para verificar la ausencia de cortocircuitos con 110 V c.a rms. − Cada una de las barras del estator será sometida a una prueba de alta tensión con un voltaje de 40,000 voltios eficaces a 60 ciclos por segundo, por el lapso de un (01) minuto. − Se medirá el ángulo de pérdidas dieléctricas (tg δ) del aislamiento de cada una de las bobinas, con valores de tensión entre el 20 % y 120% de la tensión nominal, en escalones de 20%. El valor obtenido a 0.2 veces la tensión nominal, no deberá exceder de 0.03 para que la bobina sea aceptada. El incremento de los valores medidos de (tg δ) entre cualquier paso de tensión aplicada, no deberá exceder el 0.013 por Kilovoltio, el incremento total entre 0.2 y 1.2 veces la tensión nominal no deberá exceder a 0.01 por kV. Las bobinas que evidencien un incremento superior al 0.013 por kV serán rechazadas. − Se llevará acabo una prueba de sobretensión destructiva del aislamiento a 20 ºC, en cuatro (04) barras seleccionadas del total del bobinado, debiéndose verificar que la tensión de perforación del aislamiento no deberá ser menor que cinco veces y media (5.5) la tensión nominal. En caso de que una de las muestras seleccionadas no responda a este requerimiento, se deberán escoger y ensayar otras 4 barras más. Si otra vez fallase, se rechazará entonces el devanado entero.

13.1.2 REFRIGERANTE − Cada uno de los refrigerantes será probado con una presión de 12 kg/cm2.

13.1.3 PROTECCIÓN CONTRA INCENDIO − Los botellones de CO2 serán probados y contrastados a 250 kg/cm2 CENTRALES ELECTRICAS I


− Las válvulas de seguridad serán graduadas a 190 kg/cm2 − Los detectores de temperatura serán probados a 80 °C la alarma y 100°C el disparo.

13.2 PRUEBAS DURANTE EL MONTAJE Las pruebas se realizarán en el lugar de montaje,los equipos para esta prueba son los siguientes: − Prueba de aislamiento interlaminar de núcleo estatórico. Esta prueba se llevará a cabo según la norma IEEE Std. 56-1977 u otra que asegure igual o mejor calidad. − Para efectuar la medición y detección de zonas calientes durante la prueba de aislamiento interlaminar del núcleo, se utilizará un detector infrarrojo de temperatura, sensible a cambios de medio grado centígrado. − Al terminar el montaje de las barras en el fondo de la ranura se llevará a cabo una prueba dieléctrica con 27 KV. a.c. − Finalizado el montaje de las barras superiores, se efectuará una prueba dieléctrica con 27 KV. a.c. − Cada fase del alternador terminado de montar será sometido a una prueba de tangente delta (Tg δ) cuyos valores servirán de referencia para la futura operación de la unidad renovada. − Deberá medirse la impedancia de cada bobina polar después del montaje en su núcleo. − Ensayo de tensión entre los alambres de conexión de los detectores de temperatura contra tierra, con 1500 voltios rms y comprobación de los valores correctos de resistencia de los detectores de temperatura (DTR) 13.3 PRUEBAS DE PUESTA EN SERVICIO Las pruebas de puesta en servicio se subdividirán en: a) Pruebas Preliminares - Prueba efectiva del equipo de protección contra incendio con descarga efectiva de las botellas de CO2. - Medición de la resistencia de aislamiento del devanado del estator y del índice de polarización. CENTRALES ELECTRICAS I


- Medición de la resistencia ohmica por fase del devanado del estator. - Medición de la capacidad por fase del devanado del estator. - Medición de la resistencia de aislamiento del devanado del rotor. - Medición de la resistencia ohmica del devanado del rotor. - Medición de la capacidad del devanado del rotor. - Cada fase del alternador terminado deberá pasar una prueba de rigidez dieléctrica con 21 kV. AC – 60 ciclos, aplicados durante un (01) minuto con las otras fases a tierra. - El devanado del rotor deberá pasar una prueba de rigidez dieléctrica con 2500 V. AC – 60 ciclos, aplicados durante un (01) minuto contra tierra. - Control de vibraciones en cada uno de los cojinetes del generador. - Prueba de calentamiento hasta estabilizar temperatura en los cojinetes. - Prueba de la calidad de la onda sinusoidal generada, midiendo el THF (Telephone Harmonic Factor), de línea a línea en vacío y a la velocidad nominal, la cual debe cumplir con las limitaciones dadas en la norma IEC 34. - Prueba sin carga, a velocidad nominal del grupo, aumento gradual de la tensión del generador hasta el 110% del voltaje nominal, marcha continua sin carga. - Determinación de las características en vacío. - Determinación de las características en cortocircuito. - Primera sincronización con la red. -

Pruebas de comportamiento en marcha

- Prueba de las protecciones mecánicas y protecciones con relés del generador. - Prueba de operación bajo carga hasta llegar a plena carga activa y reactiva, marcha continua. - Control de vibraciones en los cojinetes con el generador a plena carga.



- Determinación de las curvas en “V”, corriente de excitación versus corriente en máquina, a tensión nominal para 0, 10 y 16.6 MW. - Determinación de las curvas P-Q. - Medición de las temperaturas de acuerdo con la Especificación, y pruebas de potencia de salida a varios factores de potencia. - Prueba de eficiencia. Se determinarán las pérdidas y eficiencia del alternador de acuerdo a las normas IEC 34-2-1972 e IEC-34-2A1972. La eficiencia está sujeta a una garantía según Artículo Nº 14. 14 RECEPCIÓN 14.1RECEPCIÓN PROVISIONAL Una vez finalizado las pruebas de puesta en servicio,se detallara el resultado de estas pruebas con sus cálculos respectivos. - Existe un tiempo de prueba experimental luego de haber evaluado el informe(el tiempo es de 8 semanas) - Antes de dar por concluida la fase de Operación Experimental, se realizará una medición de la tg δ de cada devanado para comparar con los valores obtenidos durante el montaje,se emitirá un certificado de “Aceptación Provisional” 14.2RECEPCIÓN FINAL La aceptación final tendrá lugar al concluir el plazo de garantía de dos (2) años, a partir de la fecha de Aceptación Provisional.



15 HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 1 UNIDA D

SOLICITADO

TENSIÓN NOMINAL FASE A FASE

KV

10

1.03

MÁXIMA TENSIÓN DE OPERACIÓN

KV

11

1.04

NÚMERO DE FASES

TRES

1.05

CONEXIÓN

ESTRELL A

1.06

NÚMERO DE DEVANADO

POS

DESCRIPCION

1

BOBINADOS

1.01

MARCA

1.02

TERMINALES

DEL SEIS

1.07 NÚMERO DE BARRAS (ROEBEL) 1.08 PASO DE BOBINA 1.09

% MARGEN NORMAL DE REGULACIÓN DE TENSIÓN

1.10

±5 HZ

FRECUENCIA NOMINAL

60

1.11

MVA

1.12

CAPACIDAD NOMINAL DE SALIDA A F.P. 0.7, SOBREXCITADO, ± 10% DE TENSIÓN NOMINAL A.

1.13

CORRIENTE NOMINAL

1.14

CLASE DE AISLAMIENTO DEVANADO (IEC)

20

“F”

1.15

DEL

MÁXIMA SOBREELEVACIÓN DE TEMPERATURA PARA TRABAJO °C CONTINUO A CORRIENTE NOMINAL Y °C 40 °C DE TEMPERATURA AMBIENTE − BOBINADO ESTATOR − BOBINADO ROTOR

1.16 NÚMERO DE POLO ROTOR REACTANCIAS DEL GENERADOR: CENTRALES ELECTRICAS I

P.U. P.U. P.U.

14

OFR ECIDO


− − − − − 1.17 1.18

SINCRONA EJE DIRECTO Xd SINCRONA EJE EN CUADRATURA Xq TRANSITORIA X´d SUBTRANSITORIA EJE DIRECTO X”d SUBTRANSITORIA EJE CUADRATURA X”q − SECUENCIA CERO Xo − SECUENCIA NEGATIVA − RELACIÓN DE CORTOCIRCUITO VELOCIDAD MOMENTO DE INERCIA


P.U. P.U. P.U. P.U.

R.P.M. 514 2

Kg./m


15. HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 2 POS

DESCRIPCION

UNIDA D

1.19

TENSIÓN DE EXCITACIÓN NOMINAL

V

1.20

CORRIENTE DE EXCITACIÓN NOMINAL

A

1.21

TENSIÓN DE PRUEBA DEL DEVANADO -EN FABRICA -EN MONTAJE

KV KV

1.22

RIGIDEZ AISLAMIENTO

DIELÉCTRICA

DEL V/mm

SOLICITADO

40

2350

1.23 1.24

DIMENSIONES (STRANDS)

DE

LAS

TRENZAS

mm2

1.25

AREA TOTAL DEL CONDUCTOR

Ω.mm 2 m − 20 °C

1.26

RESISTENCIA ESPECIFICA DEL COBRE

OHM

1.27

RESISTENCIA DEVANADO ESTATOR A KW 75 °C % PÉRDIDAS TOTAL EN EL COBRE Kg EFICIENCIA EN EL ALTERNADOR Grados PESO DEVANADO DEL ESTATOR N° TRANSPOSICIÓN ROEBEL

1.28 1.29 1.30 1.31

1.32 1.33

CORTE SECCIONAL DE BOBINA (ESQUEMA) INCLUYE: − AISLAMIENTO DE TRENSAS − NÚMERO DE TRENSAS POR CONDUCTOR − DESCRIPCIÓN DEL NÚMERO DE CAPAS USADAS EN EL AISLAMIENTO, DOCUMENTO DE DETALLE MÁXIMO THF (TELEPHONE HARMONIC FACTOR) REQUERIMIENTOS


SISMICOS

DEL

0,0172

N° %

≤ 1,5

g g c/s

0,5 0,5 0 – 10

OFR ECIDO


EQUIPO − ACELERACIÓN HORIZONTAL − ACELERACIÓN VERTICAL − FRECUENCIA DE MOVIMIENTO



15. HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 3 POS

DESCRIPCION

UNIDA D

2

REFRIGERANTES AIRE-AGUA

2.1

MARCA

2.2

DIMENSIONES

mm

2.3

CAPACIDAD DE DESIPACIÓN

KW

2.4

NÚMERO

N°

2.5

PESO

Kg

SOLICITADO

4

LADO AIRE M3/Seg.

2.6

CAUDAL

2.7

PRESIÓN DE DISEÑO

2.8

PRESIÓN DE CARGA

2.9

TEMPERATURA DE ENTRADA

°C

2.10

TEMPERATURA DE SALIDA

°C

LADO AGUA 2.11

CAUDAL

L/min.

2.12

PRESIÓN DE DISEÑO

2.13

PRESIÓN DE ENSAYO

2.14

PRESIÓN DE CARGA

2.15

TEMPERATURA ENTRADA

°C

2.16

TEMPERATURA SALIDA

°C

MATERIAL 2.17

TUBOS

COBRE

2.18

ALETAS

ALUMINI O


OFR ECIDO


2.19

CABEZALES

2.20

COLECTORES


METAL MUNTZ ACERO EPÓXI


15.

HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 4

POS

DESCRIPCION

3

CAUDALIMETROS

3.1

MARCA

3.2

CAUDAL

3.3

TENSIÓN AUXILIAR

3.4

RESOLUCIÓN

3.5

DISPLAY


UNIDA D

SOLICITADO

Vcc

20-250

OFR ECIDO




15.

HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 5 DESCRIPCION

4

REFRIGERANTES AIRE-AGUA

4.1

MARCA

4.2

NÚMERO DE BOTELLONES C02

N°

4.3

PRESIÓN DE PRUEBA BOTELLONES

Kg/cm2 250

4.4

VÁLVULA DE DISPARO

4.5

VÁLVULA DE SEGURIDAD

Kg/cm2 190

4.6

VÁLVULA ANTI-RETORNO

Kg/cm2

4.7

ELECTROIMÁN

Vcc

4.8

CABEZAL DEL DISPARO

MANUAL

4.9

APERTURA DE VÁLVULAS

AUTOMA.

4.10

AVISADOR DE PÉRDIDAS DE GAS

4.11

SENSORES DE DETECCIÓN TEMPERATURA REGULABLE − ALARMA − DISPARO

4.12

TABLERO DE CONTROL

4.13

SEÑAL ACUSTICA


UNIDA D

SOLICITADO

POS

12.5

CON °C °C

80 100

OFR ECIDO




15.

HOJA DE CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS N° 6

POS

DESCRIPCION

5

DETECTORES DE TEMPERATURA

UNIDA D

SOLICITADO

DTR 5.1

MARCA

5.2

MATERIAL

5.3

RESISTENCIA A O °C

5.4

TENSIÓN DE PRUEBA

5.5

NUMERO DE CONDUCTORES POR DTR

6

TERMOSTATOS – TERMOMETROS

6.1

MARCA

6.2

ESCALA

6.3

NÚMERO DE CONTACTOS ELÉCTRICO


OHMIO 100 S 1,5 KV 3 N°

1

OFR ECIDO




CONTROL DE EXCENTRICIDAD DE LOS ANILLOS Se procedera a verificar y controlar la excentricidad de los anillos deslizantes de los generadores que nos permitira determinar los valores obtenidos y la acción inmediata a tomar . Este tipo de control se efectúa en los anillos deslizantes de los generadores de grandes potencias , en nuestras centrales tenemos generadores con anillos deslizantes ranurados y otros del tipo compactos los cuales por desgaste llegan a tener cierta excentricidad que es perjudicial para el funcionamiento de estos. Para efectuar los controles de excentricidad se necesita contar con un reloj comparador de precisión que nos dará valores precisos. EJECUCION La supervisión de Mantenimiento de Mantenimiento Eléctrico tendrá a su cargo los controles periódicos. PROCEDIMIENTO Condiciones previas : -

Colocar tarjeta de seguridad exigiendo al operador lo siguiente : Grupo fuera de servicio y eje parado o girando a baja velocidad a 200rpm. Fusibles de mando y tierra rotor desconectados

DESCRIPCION : -

-

-

-

Fijar el reloj comparador a la estructura del generador mediante su base magnética de tal forma que el sensor de este quede exactamente sobre la superficie del anillo deslizante controlar. Levantar todos los carbones de los anillos deslizantes Solicitar hacer girar el generador a una velocidad de entre 50-100 r.p.m. y tomar medidas en ambos anillos directamente sobre su superficie. Subir la velocidad a 200 r.p.m. . y tomar medida colocando el sensor del reloj comparador sobre el casquillo de cobre de un carbón previamente colocado en su alojamiento (porta – carbón). Repetir la misma operación en los dos anillos deslizantes del generador.



-

-

El valor de excentricidad obtenido en los controles no debe superar valores entre 6 y 8 centésimos de milímetro , si los valores están por encima de 1 décimo de milímetro los efectos de la excentricidad ya se pueden notar y por lo tanto hay que programar un alisado de anillos con piedras especiales destinadas a este fin. Los efectos por exceso de excentricidad se manifiestan con ruidos o golpeteos anormales como si hubieran fuerte rozamientos de los carbones, acompañado de manchas oscuras en la patina del anillo deslizante del generador.

CONDICIONES FINALES -

Retiro de herramientas Normalización de carbones Retiro de tarjeta de seguridad Normalización del circuito eléctrico (fusibles ect.)

del

generador

Duración del trabajo: Aproximadamente 04 horas 4. – PERSONAL : 01 Técnico 01 Asistente 5.- EQUIPOS Y HERRAMIENTAS : -

Reloj comparador con base magnética marca Mitutoyo Portalámpara.

6.- REFERENCIAS : Los valores máximos y mínimos nombrados anteriormente son los obtenidos en base a experiencia desarrollada y a los buenos resultados que se han dado en este tipo de labor tanto en centrales hidráulicas como térmicas. 7. – DEFINICIONES : - EXCENTRICIDAD DE ANILLOS : Es el desgaste anormal en forma de manchas y en bajo relieve que sufren los anillos de acero de los generadores eléctricos que se manifiestan como movimiento continuo ondulatorio y que CENTRALES ELECTRICAS I


generalmente se produce o es más notorio el anillo de polaridad negativa



Datos técnicos del Grupo N° 01 ( C. H. Huinco) TURBINAS Tipo Eje Fabricante Potencia N° Turbinas/Generador

: Pelton : Horizontal : RIVA : 60 MW :2

GENERADOR Fabricante Potencia Nominal Tensión nominal Corriente nominal Frecuencia Velocidad Factor de potencia Reactancia directa Reactancia de cuadratura

: BBC : 85 MVA : 12,5 kV : 3926 A : 60 Hz : 514 rpm : 0,76 : 135 % : 81%

EXCITATRIZ PRINCIPAL Tipo Tensión Corriente nominal Corriente para tensión nominal 13/12/74) Potencia


: G98B : 305 – 480 V : 1130 – 1330 A : 405 A (según prueba de vacio del : 345 (360) kW


PRUEBA DE DESLIZAMIENTO: Alcances de la metodología para efectuar la prueba de deslizamiento en generadores síncronos de polos salientes. 1. ALCANCE A las unidades generadora de energía eléctrica de la Central Hidroeléctrica de Matucana Grupo N° 01. 2. RESPONSABILIDAD La supervisión y ejecución de la prueba de deslizamiento estará a cargo del Area Técnica a través del Departamento Eléctrico (Unidad de Equipos Eléctricos) con el apoyo del Mantenimiento Eléctrico de Centrales Hidráulicas.

3. ACTIVIDADES 3.1. DESCRIPCIÓN 3.1.1. Condiciones previas 3.1.1.1. 3.1.1.2. 3.1.1.3. 3.1.1.4. 3.1.1.5. 3.1.1.6. 3.1.1.7. 3.1.1.8. 3.1.1.9. 3.1.1.10.

3.1.1.11.

Grupo generador a probar fuera de servicio eje parado (Grupo N° 01). Grupo generador a operar como fuente de alimentación fuera de servicio (Grupo N° 02) Interruptor de campo abierto. Interruptor principal abierto. Seccionador principal abierto. Fusibles de maniobra desconectados. Bloquear la protección tierra rotor y fusibles de alimentación desconectados (Grupo N° 01). Bloqueo del sistema de protección contra incendio. Anular el bloqueo de cierre y apertura entre el interruptor de campo y interruptor principal para el grupo N° 01 Ubicar puntos de medición de corriente y tensión en las borneras seccionables del medidor multifunción del grupo N° 01. Llevar puntos de medición de tensión del rotor, a la sala de máquinas detrás de los paneles de instrumentos. Los puntos de medición de tensión deben tener un interruptor termomagnético para conexión e interrupción de la señal.

3.1.2. Realizar las siguientes conexiónes eléctricas en el grupo N° 01:



3.1.2.1. 3.1.2.2. 3.1.2.3. 3.1.2.4.

3.1.2.5.

3.1.2.6. 3.1.2.7.

3.1.2.8.

3.1.2.9.

Retirar los carbones de los anillos de la fuente de excitación Desconectar la resistencia de descarga del circuito de campo. Poner en cortocircuito el bobinado rotórico. Conectar en los terminales de la resistencia shunt (1500 A = 60 mV) un multímetro FLUKE para medir la corriente en el campo cuando esté en cortocircuito Conectar la señal de corriente del estator al osciloscopio a través de un trafo de medición y en paralelo a una resistencia Conectar la señal de tensión del estator al osciloscopio a través de un trafo de medición Conectar la señal de tensión del campo al osciloscopio. Este circuito debe tener un interruptor termomagnético como medida de protección. Instalar un pulsador de cierre de interruptor de campo en la sala de máquina detrás del panel de instrumentos de medida. Instalar un pulsador de apertura de interruptor de campo en la sala de máquina detrás del panel de instrumentos de medida.

3.1.3. Verificar el desbloqueo mediante pruebas de cierre del interruptor de campo y apertura del interruptor principal 3.1.3.1.

Poner en cortocircuito el campo a través del pulsador de cierre

3.1.3.2.

Poner o verificar que el interruptor principal este abierto

3.1.4. Verificar que el interruptor del circuito que lleva la señal de tensión del campo al osciloscopio este abierto 3.1.5. Realizar la prueba de deslizamiento siguiendo los siguientes pasos: 3.1.5.1.

Girar el rotor mediante el motor primo (Turbina) hasta llegar a la velocidad síncrona (450 rpm)

3.1.5.2.

Realizar pruebas para velocidades de 459, 455, 450 , 445 y 441 rpm de giro del rotor, medir esta velocidad de la señal del alternador piloto mostrada en el frecuencímetro instalado en el panel del regulador de velocidad (sala de máquinas). Coordinar continuamente con el operador por radio. Finalmente estabilizar el giro del rotor a 450 rpm.

3.1.5.3.

Cerrar el seccionador principal del grupo fuente y del grupo de prueba



3.1.5.4.

Poner en servicio el grupo fuente (Grupo N° 02) a tensión mínima.

3.1.5.5.

Cerrar el interruptor principal del grupo fuente y grupo en prueba

3.1.5.6.

Elevar la tensión del grupo fuente gradualmente hasta llegar a 3125 voltios (La operación del grupo debe ser en modo manual). Verificar que la frecuencia del grupo fuente sea constante en 60 Hertz

3.1.5.7.

3.1.5.8.

Continuamente se debe controlar la corriente inducida en el rotor y dar aviso por radio. La corriente inducida es mínima; sin embargo, si esta aumentará a valores superiores a 400 A debido a una variación inesperada de velocidad de giro del rotor, o variación de la frecuencia del grupo fuente; se debe actuar sobre el pulsador de apertura del interruptor principal.

3.1.5.9.

Estabilizar la velocidad del rotor en 455 rpm (1% de deslizamiento) del grupo N° 01 y en el grupo N° 02 ,la tensión en 3125 voltios a 60 Hz.

3.1.5.10.

Indicar al operador la apertura del interruptor de campo. Mediante un voltímetro FLUKE medir la tensión de campo. En los bornes de llegada del interruptor termomagnético.

3.1.5.11.

Cerrar el interruptor termomagnético de la señal de tensión del campo para visualizar la señal en el osciloscopio.

3.1.5.12.

Verificar los valores de tensión y corriente en el estator y tensión del rotor en el osciloscopio.

3.1.5.13.

Anotar en el protocolo de pruebas los valores máximo y mínimo de tensión y corriente del estator visualizados en el osciloscopio.

3.1.5.14.

Almacenar en la memoria del osciloscopio las formas de ondas registradas.

3.1.5.15.

Cerrar el interruptor de campo, abrir el interruptor de la señal de campo y registrar la corriente en el shunt del campo.

3.1.5.16.

Estabilizar la velocidad del rotor en 459 rpm (2% de deslizamiento) del grupo N° 01 y en el grupo N° 02 ,la tensión en 3125 voltios a 60 Hz.



3.1.5.17.

Repetir los pasos del 10 al 15.

3.1.5.18.

Llevar la tensión de giro del rotor a 450 rpm

3.1.5.19.

Bajar la tensión de la fuente al mínimo

3.1.5.20.

Abrir el interruptor principal del grupo en servicio

3.1.5.21.

Bajar la velocidad de giro del rotor

3.1.5.22.

Sacar fuera de servicio el grupo fuente

3.1.6. Normalizar el circuito del campo 3.1.7. Normalizar la protección tierra rotor 3.1.8. Retirar los instrumentos de medida y normalizar el circuito de medición 3.2. DURACIÓN TOTAL DEL TRABAJO El tiempo estimado para la ejecución de la prueba es de: 08:00 horas. 4. DATOS Y RECOMENDACIONES TÉCNICAS 4.1. La tensión inducida en el rotor es proporcional al deslizamiento, por lo tanto no debe llegarse a un deslizamiento del 4% (432 ó 468 rpm) 4.2. Mejores resultados se obtiene con deslizamiento pequeños, sin embargo podría ser difícil mantener constante la velocidad, por eso es necesario tomar lecturas para deslizamientos del 1%, 2% y hasta 3% si fuera necesario. 4.3. Cuando se esta efectuando la prueba de deslizamiento (registro de ondas en el osciloscopio) se notara una elevada tensión en el rotor (aumento inesperado del deslizamiento y/o salida fuera de servicio del grupo fuente), primero debe cerrarse el interruptor de campo y luego deberá abrirse el interruptor principal.

5. EQUIPOS Y HERRAMIENTAS • • • • 04 • • •

01 Osciloscopio 01 Transformador de medición de tensión PT 1/2 01 Transformador de medición de corriente CT 1/5 Radios portátiles 03 multímetros FLUKE 01 Reostato de 10 A. (0 – 20 Ohm) 01 Decada de resistencias



• Maleta de herramientas para electricista 6. MATERIALES Y REPUESTOS • • • • • • • • • •

01 termomagnetico de 6 A 100 metros de cable apantallado 01 pulsador para el cierre del interruptor de campo 01 pulsador para la apertura del interruptor principal 50 metros de cable indropene para mando interruptor de campo y principal 02 pinzas cocodrilos grandes 40 metros de cable 2-1X35mm2 para conexión de resistencia de descarga 02 terminales de ¾ 01 resistencia de 10 Ohm y 1 W Juegos de terminales para conexiones


Protocolo de Pruebas de los Generadores S�ncronos[1].pdf

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