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© ABB Group September 14, 2011 | Slide 1

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


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)


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


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


Auto diagnóstico

Alarma por

Pérdida de señal del sensor

Pérdida de comunicación interna

Pérdida de alimentación (opcional)


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


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


Sistema mecánicoIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011


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


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


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



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


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


Sistema de gas SF6



Sensor Electrónico de Presión

Sensor de 4-20 mADiseño resistente mecanicamenteSe monta opuesto al manómetro

Precisión de 0,5 psi. Escala 0 – 150 psig


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


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


Circuitos auxiliares y de controlIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011


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


Otros puntos de conexión

Bobinas de disparo y cierre

Motor

Contactos auxiliares

10:30


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


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 )


Software de trabajo CB InsightIng. William Henao - Power Products Service Day - Lima, PERU - Agosto 26, 2011


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


CB Insight – Ajustes


CB Insight - Condiciones


CB Insight – Registro de eventos


CB Insight - Sensores


CB Insight – Tarjetas de control


CB Insight - Operaciones


CB Insight – Oscilograma


CB Insight Información

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


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


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


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters

CMU 2000

A BB

SystemPower

Clock

CommunicationRS-232

RS-485


Caution

Normal


Mechanism

Interrupter

Charging System

Control Coils

Heaters


Aplicabilidad a las Redes Inteligentes – “Smart Grid”



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


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


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


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


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


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


Monitor

Asset ConditionDocument

Asset Monitor

Asset MonitorAsset

Monitor

Condition Monitoring Package

Sistema de Monitoreo de Condición del Interruptor


Referencias de aplicacion en refaccion de interuptores existentes



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


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


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


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

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