Pruebas de seguridad y riesgos que afectan el funcionamiento de los bujes

Los operadores de sistemas de transmisión (TSO) en muchos países están buscando soluciones para satisfacer la creciente demanda de energía eléctrica y también para la integración de energías renovables en sus redes. La única opción realista será más sistemas HV, EHV y UHV AC y DC, todo lo cual significa una creciente población de bushings puestos en servicio. Las estrictas regulaciones internacionales también están presionando a las empresas de servicios públicos para que confíen en las pruebas como uno de los medios más efectivos para demostrar que están trabajando con la debida diligencia cada vez que especifican dichos equipos. Este requisito se vuelve aún más importante si se considera el creciente número de subestaciones e instalaciones eléctricas ubicadas cerca de los centros de población, así como el impulso que acompaña para reducir las "huellas" de las subestaciones.


Ambas tendencias representan mayores factores de riesgo en términos de peligro para la seguridad pública, así como las consecuencias económicas de los daños colaterales en caso de fallas catastróficas. Por lo tanto, es cada vez más importante buscar posibles actualizaciones en la tecnología y al mismo tiempo disminuir las fallas en las primeras etapas de la vida útil. Como se discutió en esta contribución anterior editada a INMR por expertos de CESI (ahora KEMA Labs), esto último solo se puede lograr a través de prácticas de instalación más detalladas en las que todas las funciones críticas estén bien definidas y donde se preste atención a las habilidades de los trabajadores involucrados. .


De acuerdo con la Guía 51 de ISO/IEC, la seguridad es “estar libre de riesgos inaceptables”. Esto se puede lograr reduciendo el riesgo a un nivel tolerable que tenga en cuenta que siempre habrá algún riesgo residual, es decir, el riesgo que permanece después de que se hayan tomado todas las medidas de protección posibles. Luego, este riesgo se determina al llegar a un equilibrio óptimo entre el ideal de seguridad absoluta y las demandas que cumple el producto, que incluye beneficios para el usuario, idoneidad para el propósito y rentabilidad. Primero se deben considerar los criterios de seguridad para poder especificar el nivel de seguridad requerido y realizar cualquier evaluación de riesgos relacionada. Una forma de hacer esto es combinar todos los aspectos técnicos y no técnicos, p. parámetros sociales y económicos, que juegan un papel en la evaluación de la probabilidad de falla y sus consecuencias. Por ejemplo, para reducir el riesgo residual y también para reducir el costo de las consecuencias, se especifican cada vez más los aisladores libres de explosión.


Las fallas de los aisladores son responsables de una proporción significativa de todas las fallas de los transformadores y pueden ser violentas. Aunque a menudo se consideran solo accesorios, los aisladores son, de hecho, la causa de aproximadamente el 80 % de las fallas e incendios que involucran transformadores llenos de aceite mineral aislante, incluso si el fuego realmente ocurre en menos del 15 % de todas las fallas de transformadores.


Las fallas de los casquillos pueden provocar que la carcasa de porcelana se rompa en fragmentos y otros fragmentos que se proyectan a altas velocidades sobre un área amplia. Además, el aceite que se rocía a través de la unidad agrietada puede encenderse por el arco asociado con la falla. En casos extremos, se han observado bolas de fuego más altas que el propio transformador después de la falla explosiva de un aislador. La protección física contra explosiones e incendios que involucran bushings HV en servicio es difícil o incluso imposible de implementar debido al tamaño y la ubicación del equipo. Siempre que se considere que un tipo particular de aislador tiene un riesgo inaceptablemente alto de tal falla, se debe limitar el acceso al sitio, tiempo durante el cual se pueden discutir con el fabricante los cambios de diseño para mejorar la seguridad. Debido a las consideraciones discutidas anteriormente, los diseños libres de explosiones de bushings HV, que a veces todavía se consideran una tecnología comparativamente nueva, se utilizan cada vez más para obtener soluciones de menor riesgo en aplicaciones donde las subestaciones están ubicadas en áreas urbanas con edificios en las cercanías. Si bien es posible que las pruebas de comportamiento explosivo aún no sean obligatorias, se realizan cada vez más para mejorar la confiabilidad y reducir el riesgo, independientemente de la ubicación de una instalación eléctrica.


Procedimientos para la Prueba de Arco Interno

Las pruebas y la certificación son herramientas importantes para garantizar la seguridad y confiabilidad de las redes eléctricas. Entre los componentes de alta tensión que más se someten a pruebas por razones de seguridad se encuentran los aisladores, las terminaciones de cables y los pararrayos. La principal diferencia a la hora de probar estos componentes radica en la situación aplicable con respecto a las normas. Si bien ya existen estándares IEC e IEEE para pararrayos, no hay estándares internacionales disponibles para pasatapas y terminaciones de cables de alta tensión. Más bien, las especificaciones técnicas para estos han sido preparadas por las principales empresas de servicios públicos nacionales, mientras que los estándares europeos también están disponibles. El estándar HD, por ejemplo, prescribe disparar el arco interno en una terminación perforando un agujero en el aislamiento principal. A continuación, se conecta un cable de cobre de 1,5 mm2 a la pantalla/cubierta metálica o se conecta una pieza de metal a la pantalla/cubierta para simular una falla. Posteriormente se aplica una corriente de cortocircuito, cuyos valores (kA y segundos) se eligen en función de la corriente máxima de cortocircuito del circuito donde se va a instalar la terminación AT. A pesar de que el alcance de esta norma se limita a cables y accesorios de hasta 170 kV, ahora también se utilizan las mismas modalidades de prueba para clasificaciones más altas de terminaciones y pasatapas. Con base en la experiencia pasada de dichas pruebas, una prueba de arco interno en bushings es exigente tanto para el laboratorio de potencia como para el fabricante involucrado, ya que:


• la configuración de la prueba y las instalaciones eléctricas auxiliares, como las conexiones de la fuente de alimentación, etc., deben instalarse expresamente y luego desmantelarse después de la prueba;


• se deben implementar medidas de protección exigentes para evitar problemas ambientales;


• las piezas expulsadas por roturas violentas pueden dañar la cámara de prueba e incluso los alrededores;


• el humo y el ruido son dañinos para el personal de prueba y el medio ambiente, lo que, junto con las altas calificaciones de la prueba, puede requerir pruebas durante la noche.


Estos desafíos solo serán mayores en el futuro si se considera la creciente demanda del mercado de valores más altos de corriente de cortocircuito.


Resumen y conclusiones


La demanda mundial de redes de energía solo aumentará, lo que empujará a las empresas de servicios públicos a instalar poblaciones crecientes de bushings HV y otros equipos vulnerables a fallas catastróficas. Al mismo tiempo, también crece la atención a la seguridad y el medio ambiente. La selección adecuada de las clasificaciones y características de estos componentes, junto con niveles de alta calidad, será clave para reducir la probabilidad de fallas, aunque nunca se puede ignorar el riesgo de tales eventos. Por lo tanto, las pruebas de laboratorio para simular fallas internas siguen siendo una herramienta útil para ayudar a seleccionar aquellos productos que tienen un desempeño seguro durante fallas y reducen el riesgo de explosión violenta o incendio en la red. Los requisitos de seguridad del equipo de la subestación solo serán más estrictos. Como tal, también será importante armonizar y estandarizar las solicitudes de prueba provenientes de las empresas de servicios públicos de todo el mundo.

 



https://www.inmr.com/testing-safety-risks-affecting-operation-bushings/