IEC/IEEE 62271-37-013 exige establecer valores de emergencia para que un interruptor de generador siga en servicio tras perder la refrigeración. Para cada emergencia el fabricante entrega el tiempo disponible a corriente asignada, la rapidez con que debe bajar la carga en kA/min y la corriente de emergencia que puede llevar sin límite de tiempo. Se demuestran con ensayos.
Respuesta corta
Un interruptor de generador lleva corrientes muy altas y suele depender de un sistema de refrigeración, propio o compartido con la barra de fase aislada. Si ese sistema falla, no hace falta desconectar el generador al instante. IEC/IEEE 62271-37-013, edición 2015, exige que el fabricante establezca valores de emergencia para que el interruptor siga en servicio, por tiempo y con carga acotados. Esos valores se demuestran con ensayos (apartado 6.5.101).
Qué dice la norma
El apartado 4.4.101 parte de una necesidad de operación: deben existir valores asignados de emergencia para que el interruptor permanezca en servicio después de perder los sistemas de refrigeración que requiere normalmente. Establece estas condiciones:
- a) Se puede operar el interruptor durante períodos limitados con partes a una temperatura total mayor que los límites fijados para la corriente normal.
- b) La diferencia entre los límites de temperatura de emergencia y las temperaturas normales de operación da un plazo definido durante el cual se puede llevar carga plena. Pasado ese plazo, hay que reducir la corriente.
- c) El interruptor puede seguir en servicio con carga reducida, y su valor depende del tipo de emergencia.
- d) Si la corriente normal depende de varios sistemas independientes, por ejemplo el medio de interrupción, el medio de enfriamiento o el aire forzado de la barra de fase aislada, debe establecerse el efecto de perder cada uno por separado y en combinación.
- e) Algunos diseños de central, como una salida de un generador conectada por dos interruptores a dos transformadores elevadores, pueden exigir condiciones y valores especiales de emergencia.
Los tres parámetros de cada emergencia
Para cada condición de emergencia, la norma exige dar tres parámetros:
| Parámetro | Qué es |
|---|---|
| te | Tiempo disponible a corriente asignada antes de reducir la carga. |
| Re | Rapidez con que debe reducirse la corriente de carga, en kA/min. |
| Ie | Corriente de emergencia asignada para operar de forma ilimitada en esa emergencia. |
La Figura 9 de la norma ilustra el caso en que se estudia la pérdida de dos sistemas de enfriamiento, el del interruptor y el de la barra, por separado y a la vez. Los valores que se determinan con ese estudio son:
- I1: corriente asignada con todos los sistemas de refrigeración funcionando;
- I2: corriente permitida si falla el refrigerante del interruptor (falla A);
- I3: corriente permitida si falla el aire de refrigeración de la barra de fase aislada (falla B);
- I4: corriente permitida si falla el flujo de refrigerante de la barra y del interruptor a la vez (falla C);
- t1, t2 y t3: tiempos permitidos sin reducir la corriente continua asignada y sin superar la temperatura total máxima admitida en el punto más caliente.
El fabricante determina los valores de t, R e I para cada emergencia.
- Interruptor: Falla un sistema de refrigeración. Sube la temperatura del punto más caliente
- Operación: Carga plena durante te. Hasta el límite de temperatura de emergencia
- Operación: Reducción de carga a Re kA/min. Según el tipo de emergencia
- Operación: Corriente de emergencia Ie. Operación sin límite de tiempo
Cómo se demuestra
El apartado 6.5.101 exige demostrar las condiciones de emergencia con ensayos, que incluyen, si aplica:
- a) la falla de refrigeración: pérdida del fluido, falla de refrigeración de la barra de fase aislada, falla de ventiladores, bombas o circuladores de aire;
- b) la pérdida del medio aislante.
Las condiciones a) y b) se ensayan por separado. Si la refrigeración consta de subsistemas independientes, se ensaya la falla individual de cada uno y la falla simultánea de todos.
En cada tipo de ensayo, con base en los límites de temperatura que fija el fabricante, se determinan estos datos:
- el tiempo máximo que puede durar la condición de emergencia (t1, t2, etc.);
- la rapidez de disminución de la corriente continua (R1, R2, etc.);
- el valor menor de corriente con el que el calentamiento del interruptor no supera los valores del apartado 6.5.6 (I1, I2, etc.).
Una nota advierte de un caso complejo: cuando la refrigeración forzada de la barra de fase aislada y la del interruptor usan el mismo aire, al perder ese aire la temperatura de la barra no se mantiene constante y también sube. Se sugiere considerar ese aumento en el ensayo. El límite de temperatura total de la barra lo acuerdan usuario y fabricante, con la aplicación práctica en el sistema de potencia.
Qué no cambia
Los valores de emergencia no modifican la corriente normal asignada del interruptor, que sigue el apartado 4.4.1 (los valores de la serie R10 son solo preferidos), ni los límites de calentamiento del servicio normal. Son un régimen temporal que se define aparte. Para ese servicio normal, la norma además limita a 50 °C la temperatura máxima de las partes que el operador maneja en su trabajo habitual (apartado 4.4.2).
Qué hacer con estos valores en la operación
La norma define los parámetros, pero no los valores: cada fabricante los asigna para su equipo. Para que sirvan en la central:
- ingrese t, R e I de cada emergencia en el procedimiento de operación y en las alarmas del sistema de control;
- relacione la alarma de falla de refrigeración con la rampa de reducción de carga del generador;
- conserve los informes de ensayo de emergencia, porque son el respaldo de esos valores;
- si la salida del generador usa dos interruptores o hay otra disposición especial, pida al fabricante los valores de emergencia de ese arreglo (apartado 4.4.101 e).
Las clases del interruptor de generador se explican en interruptor de generador: clases G1 y G2. La corriente continua asignada y el calentamiento se tratan en corriente asignada y calentamiento. El calentamiento en servicio se vigila con la termografía en subestaciones.
Para ver cómo encaja con el resto de la serie IEC 62271, consulte las normas para pruebas a equipos primarios.
Qué datos pedir al fabricante
- La lista de sistemas de refrigeración que influyen en la corriente asignada y su combinación de fallas.
- Para cada emergencia, te, Re e Ie, y el informe del ensayo que los respalda.
- La temperatura total máxima admitida en el punto más caliente y dónde se mide.
- Las condiciones de la barra de fase aislada que se asumieron, si comparte aire con el interruptor.
Cuándo llamarnos
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Referencias
- IEC/IEEE 62271-37-013, High-voltage switchgear and controlgear - Part 37-013: Alternating-current generator circuit-breakers, edición 2015, apartados 4.4.101 (Figura 9) y 6.5.101.
Preguntas frecuentes
¿Qué valores debe dar el fabricante para cada emergencia de refrigeración?
Tres: el tiempo disponible a corriente asignada antes de reducir la carga (te), la rapidez con que debe bajar la corriente de carga en kA/min (Re) y la corriente de emergencia asignada para operar durante un tiempo ilimitado en esa condición (Ie). La norma exige determinarlos para cada tipo de emergencia.
¿Cuántos sistemas de refrigeración se ensayan?
La norma pide ensayar de forma individual la falla de refrigeración y la pérdida del medio aislante. Si la refrigeración se compone de subsistemas independientes, se ensaya la falla individual de cada uno y la falla simultánea de todos. La Figura 9 muestra el caso del interruptor y de la barra de fase aislada estudiados por separado y a la vez.
¿El interruptor puede seguir en servicio sin refrigeración?
Sí, por tiempo limitado y con carga reducida, según la emergencia. La norma admite operar con partes del interruptor a una temperatura total mayor que los límites de la corriente normal. La diferencia entre el límite de emergencia y la temperatura normal da un plazo definido para llevar carga plena antes de reducirla.