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• Juan Carlos Rivas

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Material del Estudiante Junio 2012

Protecciones Eléctricas e Instrumentación Nombre del Estudiante:

Gerencia de Capacitación y Desarrollo

Protecciones Eléctricas e Instrumentación

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NOTA ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................ 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CONTENIDO Descripción del Curso......................................................................................................3 MÓDULO 1 Protecciones Eléctricas Lección 1. Introducción a las Protecciones Eléctricas.………………………...….….......9 Laboratorio A: Adhesivos de Advertencia e identificación…..........................................34 Laboratorio B: Parámetros de Módulos EMCP2+ _ EMCP3...........................................36 Laboratorio C: Parámetros DVR _ CDVR.………………................................................38 MÓDULO 2 Instrumentación Lección 2. ……………………..…………..….…………………………………………….. 25 Laboratorio D:………………………………...………………………..................................39

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Descripción del Curso Titulo

Protecciones Eléctricas e Instrumentación

Código Sence Código Interno Duración

CDK0040

2 Días (16 horas)

Participantes

8 Máximos

Quienes deben Participar

Personal de servicio Técnicos de terreno y taller Comunicadores Técnicos Instructores Técnicos

Contenido

Referencias

Este curso esta diseñado para presentar al estudiante los funcionamientos de los sistemas eléctricos y electrónicos de los Generadores eléctricos. La presentación teórica será en clases y la ubicación de los principales componentes, los laboratorios de lectura de variables eléctricas y ajustes serán ejecutados en los equipos. Introducirá a los estudiantes en métodos de pruebas y coordinación de los sistemas de protección electrónicos. Los estudiantes utilizarán una computadora portátil y el software ET, CDVR PC Software para obtener la información de diagnóstico. Se coloca énfasis en la operación, funcionamiento y ajuste de la coordinación de sistemas . Manuales de Servicio Las siguientes literaturas deberán ser ordenadas para soportar las Consultas durante la clase y en los laboratorios. Manual de Servicio EMCPII+ RENR1200 Manual de Servicio 2301A SENR3585 Operation & Mantenimiento SR4 SEBU6918 Testing & Adjusting CDVR RENR7941 Testing & Adjusting DVR SENR5833 Testing & Adjusting VR6 RENR2480

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Objetivos Generales Objetivos

1.- Identificar los puntos de mantenimiento y componentes principales de los sistemas de protección en los sistemas de control de generadores eléctricos. 2.- Identificar los componentes involucrados en las estrategias de protección, acordar pautas de selectividad en su accionamiento .de acuerdo a la hoja de trabajo. 3.Reconocer técnicas de conexionado para conservar la integridad de las señales que operan entre los sistemas.

Prueba de Laboratorio

Habilidades Aprendidas

Pre- Requisitos

Dadas las hojas de los laboratorios, el participante encontrará la información y las herramientas requeridas para poder desarrollar las tareas asignadas en cada laboratorio de este material. Al término de este curso los participantes estarán en capacidad de: ♠ Identificar los principales componentes de todos los sistemas de control de generadores eléctricos. ♠ Identificar los componentes involucrados en las estrategias de protección, acordar pautas de selectividad en su accionamiento. ♠ Usar los módulos del manual de servicio como una guía de análisis de fallas y fuente de información para ejecutar pruebas. ♠ Usar las herramientas adecuadas para análisis de fallas y calibraciones ó ajustes. ♠ Seguir una secuencia organizada para analizar una falla. Los participantes deberán tener los siguientes pre-requisitos: * Saber usar el multímetro digital para medir resistencia, voltaje y corriente eléctrica. Saber diferenciar las señales análogas, digitales y frecuencia. * Conocimientos básicos de interpretación de esquemas eléctricos. * Conocimientos básicos de electrónica y Generación Eléctrica. * Saber usar el ET y consultar el SIS DVD ó SIS WEB * Conocer como seguir los procedimientos de pruebas y ajuste .

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Notas

Salón de Clases

* Los participantes deben seguir las reglas de seguridad y usar equipamiento de protección personal. * Los participantes deberán estar disponibles a un 100% de su tiempo para la asistencia a la clase. * Por razones de seguridad, un participante del distribuidor estará a cargo de coordinar las actividades de práctica.

EL SALÓN DE CLASE DEBERÁ TENER LO SIGUIENTE: * 1 Proyector de Multimedia * 1 Pizarra con marcadores

Herramienta

LISTA DE HERRAMIENTA Genset disponible para actividades de laboratorio 1-Computador portátil (laptop) con software ET .Electronic Technician 2010 A 1-1714400 Adaptador de comunicaciones II o III Fluke 87 Multi-tester or similar Kit de reparación conectores DT

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PLAN DE DESARROLLO DE LA CLASE

Tiempo Estimado 01:00 hrs.

08:00 hrs.

02:00 02:00 01:00 02:00 hrs. 16:00hrs

Tiempo Real

Objetivos

Resumen

Introducción al curso y Presentación de los Participantes.

Presentación de los participantes, normas de seguridad que serán obedecidas durante el curso.

Reconocimiento de las protecciones eléctricas que actúan en los generadores

Comparación de las protecciones , dinámica de las mismas

Laboratorios A,B,C Ejecución de los mismos en Genset Instrumentación Eléctrica Tipos de Ruidos eléctricos – reducción Laboratorio D Post - Test

Corregir todos los Test.

TIEMPO TOTAL

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Seguridad Durante los laboratorios: 1. Instale siempre las trabas de seguridad, en los equipos que no están afectados a la prueba 2. Antes de comenzar las pruebas con los equipos asegúrese que: A. Todos los interruptores identificables (5 Reglas de Oro)

se

encuentren

en

posiciones

B. Cuando se hacen conexiones tomar precaución de cortar energías, lo mismo que las herramientas están en un lugar seguro (donde no se caigan y puedan golpear a una persona) 3. Al terminar los laboratorios las maquinas deben quedar como se encontraron. Normalmente utilizamos maquinas nuevas que luego serán enviadas a nuestros distribuidores y cualquier falla o falta de componentes en la maquina será un problema para nuestros clientes PROCEDIMIENTO DE ARRANQUE SEGURO Durante los laboratorios en que se debe arrancar una maquina, es necesario tener en cuenta varias normas de seguridad. ANTES DE ARRANCAR LA MAQUINA 1. Todos los estudiantes deben usar: lentes de seguridad, protección auditiva y en algunos casos casco. 2. Verifique donde se encuentran todas las personas de la clase, para esto debe haber contacto visual con cada uno. 3. Cuando se trata de alguien que va a operar un tablero por primera vez, antes debe saber para que sirve cada control, y comenzar a realizar la operación lentamente hasta familiarizarse con el equipo y sus controles

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MÓDULO 1 MÓDULO DE INTRODUCCIÓN A LAS PROTECCIONES ELECTRICAS

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MÓDULO 1 Lección 1: Contenido

El propósito de este módulo es brindar a los participantes un panorama sobre las distintas protecciones que actúan en un generador esto permita conocer las características técnicas de los tableros y AVRs e identificar todos los controles de operación. Dada la literatura de servicio apropiada y los Laboratorios, completará respuestas sobre configuraciones especificaciones, características, advertencias de seguridad operación de los controles Generadores. Este modulo contiene ejercicios de laboratorio.

Referencias

Objetivos del Módulo

Operation & Mantenimiento SR4 Testing & Adjusting CDVR Testing & Adjusting DVR Testing & Adjusting VR6

SEBU6918 RENR7941 SENR5833 RENR2480

1.Identificar las etiquetas y advertencias de seguridad en el equipo utilizado el laboratorio A. 2.- Relevar los parámetros del tablero de control EMCPII+ o EMCP3 según corresponda utilizado la hoja de trabajo B. 3.- Relevar y registrar los parámetros del regulador de tensión según el modelo instalado usando el Laboratorio C.

En Clase

Presentación en Clase: Protecciones Eléctricas Comentar las diferentes protecciones eléctricas presentes en un generador eléctrico. Comprobar los parámetros relevados con los conceptos nuevos que se han comentado en clase. * Realice el laboratorio A. utilizando el manual de operación y mantenimiento del equipo. * Antes de salir al taller, revise las normas de seguridad durante los laboratorios, revise la sección de adhesivos de seguridad.

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En Taller

* Releve los parámetros con que esta configurada la unidad tanto Tablero de control, como en AVR * Complete los laboratorios B, C

En Clase

* Realice un resumen del trabajo realizado en los laboratorios.

Individual o Grupal

Procedimiento: Siga las instrucciones en las hojas de trabajo de los laboratorios y Registre sus resultados. Después de completar el ejercicio, consulte con el instructor sobre las hojas de trabajo terminadas.

Tiempo Estimado

30 Minutos cada Laboratorio.

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LECCION 1: Protecciones Eléctricas Los generadores representan el equipo más caro en un sistema eléctrico de potencia y se encuentran sometidos, más que ningún otro equipo del sistema, a los más diversos tipos de condiciones anormales. Las razones que se exponen a favor de conocer y comprender los equipos de protección son: Protecciones mal reguladas pueden actuar incorrectamente y desconectar el generador de forma innecesaria. Redundar en protecciones puede ocasionar una complejidad en el diagnostico de fallas y/o mantenimiento del equipo. No puede negarse la gravedad que puede significar para un sistema eléctrico la desconexión momentánea e innecesaria de un generador; Pero tampoco puede evitarse ese daño mediante la falta de una protección necesaria. Por ello a continuación vamos a enumerar las protecciones más importantes que debería poseer un sistema eléctrico de potencia. Bajo estas condiciones anormales un generador puede sufrir daños o una falla completa en un breve tiempo, por lo que es necesario la detección y disparo CORTOCIRCUITO SOBREEXCITACION SOBREVOLTAJE PERDIDA DE CAMPO CORRIENTES DESEQUILIBRADAS POTENCIA INVERSA FRECUENCIA ANORMAL Las protecciones entonces implementadas se podrían enumerar de la siguiente manera:

Protección diferencial del generador. Protección de sobrecorriente. Protección de sobretensión Protección de sobreexcitación Protección de mínima tensión. Protección de frecuencia anormal. Protección contra pérdida de campo.

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Protección contra desbalance Protección contra potencia inversa. Protección contra fallas a tierra. Protección térmica con resistencia Dependiente de la temperatura. Protección de fallas del estator del generador Cortocircuito entre fases Una falla de fase en el devanado del estator del generador es siempre considerada como seria debido a las altas corrientes encontradas y el daño potencial a los devanados de la maquina como a las laminas del estator en el lugar del corto circuito. Como agravante de la situación la corriente de falla no se interrumpe cuando el generador es separado del sistema. Para detectar el cortocircuito entre fases se utiliza el método de comparar, entre las tres fases, la corriente que circula por el extremo del neutro con la que circula por el extremo de los bornes. Bajo condiciones normales estas corrientes son iguales Por el contrario, cuando surge un cortocircuito tiene lugar una diferencia. Es necesario recurrir a relés especiales conocidos bajo la descripción de ANSI 87 debido a la existencia de problemas tales como: Comportamiento distinto de los transformadores de corriente de carga, o corrientes de inserción de transformadores (Inrush current) Cuando opera la protección diferencial es usual un enclave con un relé auxiliar para evitar la puesta en servicio de la unidad nuevamente y será el encargado de acciones como la de apertura del interruptor principal, parada de emergencia, inyección de CO2.

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Contra sobrecalentamiento del estator: Las principales causas del sobrecalentamiento del estator de un generador radican en: Desperfecto en sistema de refrigeración Sobrecarga Cortocircuito de varias laminas del estator La protección por sobrecorriente puede actuar como respaldo de la diferencial 87 en grandes equipos o ser la principal en pequeñas unidades, la tenemos integrada en cada uno de los paneles de control EMCP2+ y EMCP3 en todas sus variantes. Lleva la denominación de ANSI 50 y por norma se podrían aplicar los siguientes ajustes Segun ANSI C37.102-1987

226% IN, 10 s. 154% IN, 30 s. 130% IN, 60 s. 116% IN, 120 s.

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Contra sobretensiones del estator: La sobrevelocidad originada por remoción de carga o desperfectos en el regulador de tensión producen sobretensiones Funciona cuando las tensiones de las tres fases están por encima del punto de ajuste común Poseen dos etapas de disparo, cada una de ellas con un temporizador ajustable. Protege contra daños de aislamiento del generador y los de cualquier instalación conectada, se identifica con ANSI 59 lo tenemos integrado en paneles y AVRs tales como el DVR y su versión actual el modulo CDVR. Se podrán ensayar con distintos escalones de disparo según se propone a continuación: Protección temporizada (V>):

V AJUSTE= 1,1 - 1,2 VNominal Retardo: suficiente para evitar la activación durante sobretensiones transitórias (1-3 s) • Protección instantánea (V>>):

VAJUSTE = 1,3 - 1,5 VNominal

Disparo = instantáneo Esta función de protección responde a las señales de tensión de línea suministradas al relé a través de los transformadores de tensión, lo cual abre un análisis de falla respecto a la perdida de señal de los PTs La falla mas común seria atribuible a falla en fusibles, otras pueden ser una falla real del PT o del cableado del mismo. La perdida de la señal de los PT pude provocar operación incorrecta de los relés de protección descriptos o el desbocamiento del regulador de tensión del generador llevándolo a una condición de sobreexcitación. En cuyo caso debemos corroborar la parametrizacion adecuada del disparo por perdida de sensando en los reguladores de tensión, donde las versiones digitales como el DVR y CDVR nos proporcionan la posibilidad de ajuste para el retardo al disparo frente a este evento. (Ver pantalla configuración) Sobreexcitación: Cuando las relaciones de V/Hz son excedidas, puede ocurrir la saturación del núcleo magnético del generador conectado, induciéndose flujo de dispersión en componentes no laminados, los cuales no están diseñados para llevar flujo; el daño puede ocurrir en segundos. Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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Los campos magnéticos de dispersión son más dañinos en los extremos del núcleo del generador, donde el campo magnético marginal puede inducir altas corrientes de Eddy en las componentes del ensamble del núcleo sólido y en las laminaciones Utilizando los manuales de servicio de los AVRs digitales podemos obtener valores adecuados para el seteo del disparo por sobreexcitación y el retardo correspondiente, en el caso del regulador analógico VR6 el valor de ajuste de esta protección es fijo.

Pantalla de configuración CDVR

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Protección minima tensión: Normalmente, no es específicamente necesaria la protección de tensión mínima en los Esquemas de protección de generadores. • Aplicación: Como elementos de enclavamiento de otros tipos de protección, tales como los de fallo de campo. Como protección de respaldo para proporcionar la sensibilidad adecuada con los elementos dependientes de la tensión. Causas: Una razón podría ser el fallo del equipo de regulación de la tensión (AVR). Efectos Puede afectar al rendimiento del generador. Características: Se suministra un elemento ANSI 27 de dos etapas (trip y alarma). El ajuste puede ser para tensiones de fase a fase o de fase a neutro. Encontramos su posibilidad de parametrizar en AVRs (DVR-CDVR) y paneles de control EMCP2 y EMCP3 por lo que corresponde analizar la selectividad de disparo a implementar. Protección frecuencia anormal: En un sistema de potencia pueden ocurrir dos tipos de condiciones de frecuencia anormal: 1. La condición de baja frecuencia ocurre en un sistema de potencia como resultado de una súbita reducción en la potencia de entrada por la pérdida de generador(es) o bloques de carga anormales. Esto puede producir un decremento en la velocidad del generador, lo que causa una disminución de la frecuencia del sistema. 2. La condición de sobrefrecuencia ocurre como resultado de una pérdida súbita de carga La salida del motor que alimentaba la carga inicial es absorbida por la aceleración de estas unidades y puede resultar un incremento en la frecuencia del sistema. Existen dos consideraciones principales asociadas con la operación de una planta generadora a frecuencia anormal. Estas son: • La protección del equipo contra el daño que podría presentarse por la operación a frecuencia anormal. • La prevención del disparo accidental de la unidad generadora por una condición de frecuencia anormal recuperable que no exceda los límites de diseño del equipo de la planta. La protección esta agrupada bajo la denominación ANSI 81 Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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Protección por pérdida de campo: La pérdida parcial o total de campo de un generador sincrónico es perjudicial tanto al generador y como al sistema de potencia al cual está conectado. La condición debe ser detectada rápidamente y el generador debe ser aislado del sistema para evitarle daños. Una condición de pérdida de campo no detectada puede tener también un impacto devastador sobre el sistema de potencia, causándole una pérdida del soporte de potencia reactiva y creando una toma sustancial de potencia reactiva.

Los generador SR4, SR4B o SR5 recordemos, son generadores sincrónicos por lo tanto requieren de tensión y corriente CC en su devanado de campo magnético principal. Esto normalmente es provisto por los diodos rotatorios que son alimentados por la armadura de la excitatriz.

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La curva de capabilidad del generador que encontramos en el ítem “Datos del Generador " del TMI .Proporciona un panorama de la operación de la maquina eléctrica. Normalmente, el campo del generador es ajustado de tal forma que se entregan potencia real y potencia reactiva al sistema. Si el sistema de excitación se pierde o es reducido, el generador absorbe potencia reactiva del sistema de potencia en lugar de suministrarla y opera en la región de subexcitación de la curva de capabilidad. Los generadores tienen en esta área una estabilidad baja o reducida. Si ocurre una pérdida total del campo y el sistema puede suministrar suficiente potencia reactiva sin una gran caída de tensión terminal.

Cuando un generador sincrónico pierde su excitación, girará a una velocidad mayor a la síncrona y opera como un generador de inducción, entregando potencia real (KW) al sistema, pero al mismo tiempo obteniendo su excitación desde el sistema, convirtiéndose en un gran drenaje de potencia reactiva (KVA) en el sistema. Este drenaje de potencia reactiva causa problemas al generador, a las máquinas adyacentes y al sistema de potencia. El impacto al sistema de la pérdida de campo a un generador depende de la robustez del sistema conectado, de la carga en el generador antes de la pérdida de campo y del tamaño del generador. Cuando el generador pierde su campo, opera como un generador de inducción, causando que la temperatura en la superficie del rotor se incremente debido a las corrientes de Eddy inducidas por el deslizamiento en el devanado de campo, en el cuerpo del rotor. La alta corriente reactiva tomada por el generador del sistema puede sobrecargar el devanado del estator, causando que se incremente su temperatura.

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El tiempo de daño a la máquina debido a las causas anteriores puede ser tan corto como 10 segundos, o hasta de varios minutos. El tiempo para el daño depende del tipo de máquina, del tipo de pérdida de excitación, de las características del gobernador y de la carga del generador. En los reguladores digitales (DVR y CDVR) tenemos la posibilidad de ajuste de un porcentaje per unit P.U. de VARs entrantes a la maquina eléctrica (Reverse VAR) al igual que un tiempo de actuación, sin embargo en los AVRs analógicos esta protección no esta disponible. La función del relé Reverse VAR toma la denominación ANSI 40. Protección por desbalance de corriente: Existen numerosas condiciones del sistema que pueden causar corrientes trifásicas desbalanceadas en un generador. Estas condiciones del sistema producen componentes de corriente de secuencia de fase negativa la cual induce una corriente de doble frecuencia en la superficie del rotor. Estas corrientes en el rotor pueden causar altas y dañinas temperaturas en muy corto tiempo. Para condiciones de sistema balanceado con flujo de corriente de secuencia positiva únicamente, el flujo en el gap del entrehierro gira en la misma dirección y en sincronismo con el devanado de campo sobre el rotor. Durante condiciones desbalanceadas, se produce la corriente de secuencia negativa. La corriente de secuencia negativa gira en la dirección opuesta a la del rotor. El flujo producido por esta corriente visto por el rotor tiene una frecuencia de dos veces la velocidad síncrona como resultado de la rotación inversa combinada con la rotación positiva del rotor. El efecto piel de la corriente de doble frecuencia en el rotor causa esfuerzos en los elementos superficiales del rotor.

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La denominación por norma para este relé es ANSI 46, en los equipos CAT no tenemos un relé embebido en los paneles de control o AVRs, pero podemos apoyarnos en una grafica de límites de cargas desbalanceadas que obtendremos del manual de “operación del SR4” como se muestra a continuación.

Protección por potencia inversa: Recibe el numero ANSI 32 y previene que el generador se motorice por pérdida de impulsión, la motorización resulta cuando el motor no puede suministrar siquiera las pérdidas propias de la unidad y esta deficiencia tiene que ser absorbida desde el sistema, en forma de potencia activa (KW). El generador no es afectado por potencia inversa funciona como un motor síncrono. Las consecuencias de la motorización dependerá del tipo de maquina térmica utilizada y del nivel de potencia recibida. Ya que sobrepasado el 10% P.U en KW que ingresan al genset, se considera que el equipo esta siendo motorizado. En equipos diesel y gas existiría un riesgo de incendio por presencia de combustible no quemado en los ductos de escape. Los ajustes del nivel de disparo y retardo los debemos encontrar en la configuración de los paneles de control. Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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El único AVR que poseía este relé integrado en sus funciones y es ajustable era el modulo DVR el cual esta discontinuado de producción desde el año 2004. Protección de falla a tierra: La protección por falla a tierra tiene por objetivo detectar contactos a tierra en todo el devanado inclusive en el centro de estrella y tiene por punto central de estudio la puesta a tierra del neutro del estator del generador y los esquemas de protección usados para detectar fallas a tierra en el estator. Y de esta forma limitar las corrientes de contacto a tierra, para que no se produzcan daños en las chapas del estator. Se describen dos tipos de prácticas de puesta a tierra: impedancia alta y baja. Estos dos tipos de prácticas de puesta a tierra representan los métodos principales usados en la industria para aterrizar los devanados del generador. El método usado de puesta a tierra del centro de estrella en una instalación determina el comportamiento del generador durante condiciones de falla a tierra. Si el generador está sólidamente puesto a tierra, aportará una muy alta magnitud de corriente a una falla de una línea a tierra, acompañada de una reducción del 58% en las tensiones fase-fase que involucran la fase fallada y de un modesto desplazamiento de la tensión de neutro. Si el generador no está puesto a tierra, aportará una cantidad de corriente despreciable a una falla franca en sus terminales, sin reducción en las tensiones fase-fase en terminales y un completo desplazamiento en la tensión de neutro.

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Material del Estudiante Junio 2012 Las altas magnitudes de corriente de falla que resultan de un generador sólidamente puesto a tierra son inaceptables debido al daño que la falla puede causar. La desconexión al generador a través del disparo del interruptor principal. Por otro lado, el operar un generador sin aterrizar provoca una corriente de falla despreciable, pero las tensiones de línea a tierra en las fases no falladas pueden elevarse durante las fallas con arqueo a niveles altamente peligrosos los cuales podrían causar la falla del aislamiento del generador. La protección por falla a tierra no esta integrada en los paneles CAT y deberá ser analizado cual de los métodos es mas conveniente de acuerdo a la instalación del cliente, este relé responde a la norma ANSI 64. Protección térmica del estator: En los generadores SR4B y SR5 se protege contra el sobrecalentamiento del estator a través de detectores de temperatura embebidos en varios puntos del bobinado (6 puntos – 2 por fase) estos detectores son del tipo Pt100 y la integridad de sus señales será tratada en una lección posterior. Las cuales podrán ser conectadas a transmisores de temperatura e integrarse a sistemas de adquisición de datos presente en las instalaciones

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MÓDULO 2 MÓDULO DE INSTRUMENTACION

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MÓDULO 2 Lección 1: Contenido

El propósito de este módulo es brindar a los participantes un panorama sobre las distintas estrategias de protección respecto a las Interferencias electromagnéticas que actúan en un sistema de control Dada la literatura de servicio apropiada y los Laboratorios, completará respuestas sobre métodos de atenuación de estas interferencias sobre los controles de los Generadores. Este modulo contiene ejercicios de laboratorio.

Referencias Objetivos del Módulo

Instalación y operación 2301A

SENR4676

1.- Identificar los métodos de reducción de ruido eléctrico en el equipo utilizado el laboratorio D. 2.- Relevar las mediciones efectuadas y analizarlas en clases.

En Clase

Presentación en Clase: Instrumentación Eléctrica Comentar las diferentes protecciones eléctricas presentes en un generador eléctrico. Comprobar los parámetros relevados con los conceptos nuevos que se han comentado en clase. • Realice el laboratorio D. utilizando el material en clase ,analice los datos obtenidos

.

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LECCION 1: Instrumentación Eléctricas Los sistemas electrónicos de control de los generadores deben operar en un entorno donde muchos dispositivos emiten energía electromagnética. Estas emisiones pueden afectar la operación normal de estos controles. Nos concentraremos en conocer los aspectos PRACTICOS de E.M.I. (Interferencia Electromagnética). ¿Qué es E.M.I.? ElectroMagnetic Interference es una influencia negativa de una emisión electromagnética sobre un dispositivo o equipo. Los campos electromagnéticos introducen señales “parecidas” a las legítimas dentro de los circuitos electrónicos, esto los conduce a un mal funcionamiento. A menudo no se sospecha que un equipo esta siendo afectado por EMI, en la actualidad las altas velocidades de procesamiento de los equipos los torna mucho más susceptible a las interferencias. Fuertes campos electromagnéticos inducen tensiones y corrientes en los circuitos, en sensores pueden generar falsas lecturas, que virtualmente son imposibles de reproducir con lo que los diagnósticos de preparación se ven seriamente afectados Caminos para las interferencias: Básicamente debemos distinguir dos tipos de propagación o camino para las interferencias Conducida Es cuando dos o mas dispositivos comparten una masa o tierra eléctrica en común, la corriente drenada o uno de los equipos crea tensiones de tierra que son “vistos” por los demás equipos. Radiación Cuando cables atraviesan un ambiente donde se hallan presente campos eléctricos y campos magnéticos. Métodos de reducción de EMI Hay dos maneras principalmente para reducir las interferencias ♦ Aterrizado. (Conexión a tierra) ♦ Apantallado

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Aterrizado: Las razones más importantes para el aterrizado son: Para prevenir tensiones peligrosas provenientes de descargas atmosféricas o de dispositivos con fallas de aislación. Para proveer al sistema de una referencia común. Tierra: Tierra es definido como un punto equipotencial usado en un sistema como referencia, desde tiempos remotos se consideraba esta referencia como un sumidero de energías

Mochi Moqui La figura muestra las piedras sagradas de la tribu Navajo donde se almacenaba la Energía de la Tierra. El primer paso para una apropiada tierra es establecer tierras separadas para los distintos sistemas, típicamente podríamos tener un mínimo de tres tierras separadas: Aterrizado de masa: Aquí conectaríamos partes metálicas de tableros, frame del generador, estructuras metálicas Aterrizado de potencia: Este es el camino de retorno para el ruido desde motores, relés, variadores de velocidad Aterrizado de señales de control:

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Esta servirá de referencia para los dispositivos electrónicos, las señales de pueden estar conectadas con otros sistemas de aterrado pero muy cercano al punto primario de aterrizado.

En la figura entenderemos porque es importante tierras separadas, las resistencias en el circuito representan la impedancia de los conductores (condición de resistencia que es variable con la frecuencia) Las corrientes desde los circuitos 2 y 3 combinados con el 1 desarrollaran un potencial de tierra que será: V1=R1 (I1+I2+I3) La tension en V2 será: V2= R1 (I1+I2+I3) + R2 (I2+I3) Y em V3 observaremos: V3= R1 (I1+I2+I3) + R2 (I2+I3) + R3.I3 Este es un sistema de tierra usado muy comúnmente debido a su simplicidad y bajo costo .es también el menos aconsejado para el tratamiento del ruido electrico

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En la figura anterior vemos un sistema de tierra que resulta muy adecuado para EMI de baja frecuencia, retornos separados para masas metálicas, potencia y control. Cada circuito solamente ve las tensiones generadas por su propia corriente de descarga e impedancia a tierra. Esta configuración es la más adecuada en el entorno de las salas de generadores y es apto para frecuencias de hasta 10Mhz. Por ultimo en la imagen de abajo vemos un sistema de aterrizados independientes muy recomendado para altas frecuencias (por arriba de los 10MHz)

Lazos o bucles de tierra: Los lazos de tierra son generados por dos fuentes de ruido - Diferentes potenciales de tierra - Campos Electromagnéticos Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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En los párrafos anteriores vimos como los potenciales de tierra se manifiestan, a continuación estudiaremos como la diferencia de potencial pueden ocasionar ruido en un sistema de control La corriente de tierra IG crea un potencial de tierra VG, esta diferencia de potencial crea una corriente entre los dos dispositivos, esta corriente desarrolla un error en la tensión leída en el modulo Nº 2

En un sistema de reparto de cargas, un desbalance de las cargas seria el resultado de una diferencia de tensión en DC en los aterrados de los controladores del load sharing implementado (LSM, 2301A) La inestabilidad del sistema o una respuesta lenta serian el resultado de una diferencia de AC en las tensiones de tierra. Queda remarcada la importancia que tiene el proveer de tierras separadas a estos dispositivos. Los campos electromagnéticos también pueden inducir corrientes en un lazo, a continuación observamos un lazo formado por los cable de señal y el circuito de tierra. El flujo del campo electromagnético corta los conductores e induce la circulación de corriente (recordemos que este es el mismo principio en los generadores) el voltaje se manifiesta en la carga y causa un error en la medición

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La corriente inducida en el lazo es proporcional a la fuerza del campo y al área de los cables afectada. Cualquiera de las dos magnitudes sea reducida se considera una estrategia valida para mantener a integridad de la señal El área de los conductores expuesta se puede reducir al localizar los controles electrónicos lo mas cerca posible, la intensidad del campo se vera reducida al alejar estos controles de las fuentes de campo electromagnético como sea posible y orientando el cableado en ángulo recto con la fuente del campo.

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En la figura anterior observamos algunas prácticas recomendadas para la reducción de interferencias generadas por campos magnéticos en cables cercanos a los mismos. Apantallado: El apantallado o shielding es el segundo método de reducción del ruido eléctrico. Es relativamente sencillo protegerse de los campos eléctricos si se aplican estas dos reglas básicas: Minimizar los conductores más allá de la malla de apantallamiento Proveer una buena conexión de tierra a la pantalla Los cables que se extienden más allá de la malla deben limitarse a 5 cm o menos

Para la conexión de tierra de la malla se debe efectuar un solo punto de aterramiento para evitar lazos de corrientes en la propia malla, donde se efectúa la conexión es muy importante en la mayoría de los casos la pantalla se aterriza en el extremo receptor de las señales, la conexión se debe asegurar a Tierra no chasis o tierra de descarga estructuras metálicas.

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Esta protección es muy eficaz para los campos eléctricos pero no es un blindaje adecuado a los campos Magnéticos, para lo cual deberíamos aterrizar la malla en ambos extremos como indica la figura a continuación, al efectuar esta practica tendríamos el lazo de corriente sobre la malla pero debido al contacto físico de esta con el cableado de control la inducción de ruido seria igual de perjudicial.

Existen excepciones para aterrizar la malla en el circuito receptor y es el aterrizado de termocupla con un amplificador aislado (conexión de las termocupla de escape en los equipos CAT) El aterrado se efectúa en el extremo de la termocupla, las líneas de reparto de carga son otra excepción ya que ambos extremos son transmisor y receptor a la vez.

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Material del Estudiante Junio 2012 Conclusiones: La supresión del ruido eléctrico debe ser considerada en la fase de diseño de una instalación. Con una correcta estrategia de tierra y mallado de los conductores alejados de las fuentes de ruido se solucionan casi la mayoría de los inconvenientes con EMI. El enrutado posterior de cables con señales de control pude ser muy costoso y en ocasiones inviable. Los ruidos deben ser eliminados de ser factible en la fuente, un relé sin supresor de transitorios puede generar disturbios en equipos sensibles por ejemplo. Un efectivo diseño previene la generación de ruidos que comprometerán la eficacia del control de los genset.

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LABORATORIO A ADHESIVOS DE ADVERTENCIA Identificación: Coloque la respuesta correcta en el espacio en blanco. Modelo Genset : Numero de serie:

Fecha: Horas de servicio:

Nota: Para completar las preguntas sobre la localización de los Adhesivos de Advertencia, consulte el manual de operación y mantenimiento: Indique la ubicación y a que se refiere.

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LABORATORIO B

Identificación: Coloque la respuesta correcta en el espacio en blanco. Modelo Genset: Numero de serie:

Fecha: Horas de servicio:

Utilizando la herramienta ET descargue del panel EMCP 3.X la configuración de los parámetros de protección de generador y registre en un archivo para su posterior análisis. Ejemplo de descarga: . EMCP 3.3 Parameter ECM Part Number ECM Serial Number Software Group Part Number Software Group Release Date Software Group Description

Value 3007647-01 2338B086TB 3222282-00 NOV2007 L2 11_0 Standard -- Spanish, 2.2 Prod, 7Nov2007

Generator Overcurrent Generator Definite Time Overcurrent Warning Event Percentage Threshold Generator Inverse Time Overcurrent Shutdown Event Time Multiplier Generator Definite Time Overcurrent Shutdown Event Percentage Threshold Generator Definite Time Overcurrent Shutdown Event Notification Delay Time Generator Over/Under Frequency Generator Over Frequency Warning Event Percentage Threshold Generator Over Frequency Warning Event Notification Delay Time Generator Over Frequency Shutdown Event Percentage Threshold Generator Over Frequency Shutdown Event Notification Delay Time Generator Under Frequency Warning Event Percentage Threshold Generator Under Frequency Warning Event Notification Delay Time Generator Under Frequency Shutdown Event Percentage Threshold Generator Under Frequency Shutdown Event Notification Delay Time Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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105 0,27 110 10,0

% Sec % Sec

105,0 10 110,0 10 95,0 10 90,0

% Sec % Sec % Sec % Sec

15

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Generator Over/Under Voltage Generator Over Voltage Warning Event Percentage Threshold Generator Over Voltage Warning Event Notification Delay Time Generator Over Voltage Shutdown Event Percentage Threshold Generator Over Voltage Shutdown Event Notification Delay Time Generator Under Voltage Warning Event Percentage Threshold Generator Under Voltage Warning Event Notification Delay Time Generator Under Voltage Shutdown Event Percentage Threshold Generator Under Voltage Shutdown Event Notification Delay Time Generator Reverse Power Generator Reverse Power Warning Event Percentage Threshold Generator Reverse Power Warning Event Notification Delay Time Generator Reverse Power Shutdown Event Percentage Threshold Generator Reverse Power Shutdown Event Notification Delay Time

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105 10 110 10 90 10 85 15

% Sec % Sec % Sec % Sec

5 10 10

% Sec % Sec

10

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LABORATORIO C

Identificación: Coloque la respuesta correcta en el espacio en blanco. Modelo de Genset: Numero de serie:

Fecha: Horas de servicio:

De acuerdo a elementos disponibles elija una de las opciones de descarga de datos del AVR. - Utilizando el programa CDVR PC software descargue la configuración del Regulador de tension para su posterior análisis - Utilizando el ET descargar y registrar configuración CDVR Nota: El programa CDVR PC Software esta disponible para su descarga en el SIS Web dentro de la pestaña descargas Ejemplo de configuración de parámetros de protección:

CDVR PC Software Settings Title Configuracion C32 Mina Aguilar PC Versión 252-7515-03 Date & Time jueves, 14 de junio de 2012, 11:21:39 Overexcitation Type: 0 (0=Threshold, 1=Inverse Time) Overexcitation Trip Value: 12,0 (Amps) Overexcitation Time Setting: 10,0 Excitation Loss (Reverse VAR): 1 (0=Disabled, 1=Enabled) Excitation Loss (Reverse VAR) Fault Type: 0 (0=Alarm, 1=Shutdown) Excitation Loss (Reverse VAR) Trip Value: 10 (%) Excitation Loss (Reverse VAR) Time Delay: 3,0 (Seconds) Generator Overvoltage: 1 (0=Disabled, 1=Enabled) Generator Overvoltage Fault Type: 0 (0=Alarm, 1=Shutdown) Generator Overvoltage Trip Value: 135 (%) Generator Overvoltage Time Delay: 2,0 (Seconds) Generator Undervoltage: 1 (0=Disabled, 1=Enabled) Generator Undervoltage Fault Type: 0 (0=Alarm, 1=Shutdown) Generator Undervoltage Trip Value: 60 (%) Generator Undervoltage Time Delay: 30,0 (Seconds) Loss of Sensing Time Delay: 2,0 (Seconds) Exciter Diode Monitor Trip Value: 2,0 (Amps) Fault Reset Too Long: 1 (0=Disabled, 1=Enabled) Fault Reset Too Long Fault Type: 0 (0=Alarm, 1=Shutdown) Shutdown Override Flag: 0 (0=Disabled, 1=Enabled) Gerencia de Capacitación y Desarrollo

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LABORATORIO D Modelo de Genset: Numero de serie:

Fecha: Horas de servicio:

.Utilizando las instalaciones disponibles identificar los siguientes ítems a considerar en el control de los generadores: - Instalación o ruteado de conductores de control (Speed bias – Voltage bias) Alejado de cables de potencia eléctrica. - Provision de cable con pantalla para estas señales y las señales de reparto de cargas (según modelo de gerenciador de energía) - Identificar los puntos de aterrizado de las partes metálicas de los equipos y de los módulos de control dentro de estos.

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