ANÁLISIS DE FALLAS ELÉCTRICAS - BienvenidoAnálisis de Falla DIAGRAMA DE CAUSA Y EFECTO CONCLUSION CAUSA ORIGEN 2.4. Acciones Preventivas Acciones Requeridas para prevenir Recurrencia

ANÁLISIS DE FALLAS ELÉCTRICAS

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Índice Capítulo I: Pautas para la localización de fallas 1 1.1. Etapas del proceso de localización de averías 1 1.2. Manuales de mantenimiento y diagramas 3 1.2.1 Manuales de mantenimiento 4

1.2.2 Diagramas 5 1.2.3 Clave de colores del diagrama 6 1.2.4 Colores de los cables en un equipo o instalación 7 1.2.5 Números de identificación del circuito 8 Capítulo II: Registros 9

2.1. Aplicar los registros escritos 9 2.2. Presentación de la falla 9

2.3. Análisis de Falla 9

2.4. Acciones Preventivas 9 Capítulo III: Tipos básicos de Fallas Eléctricas 10 3.1. Falla por circuito abierto 10 3.2. Falla por circuito resistivo 11

3.3. Falla por cortocircuito 12 3.4. Falla por cortocircuito a tierra 13

3.5. Ocurrencias erráticas 14 Capítulo IV: Pruebas a los Equipos 15 4.1. Pruebas Preoperativas 15

4.2. Pruebas Individuales 15 4.3. Relés de protección y equipos de medida 16

4.4. Pruebas individuales de equipos de patio 16 4.5. Pruebas Funcionales y de Puesta en Servicio 18

4.6. Inyecciones digitales de las protecciones de líneas de transmisión 18

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ANÁLISIS DE FALLAS ELÉCTRICOS

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Capítulo I: Pautas para la localización de fallas 1.1. Etapas del proceso de localización de averías El proceso de localización de averías típicamente tiene lugar en cuatro etapas. Siguiendo estas etapas, se podrá sacar el mayor provecho tanto al tiempo como al esfuerzo dedicado a esta tarea. Estas etapas son:

• Descubra lo que otras personas saben del problema.

• Descubra qué información puede brindarle el equipo acerca del problema.

• Analizar el problema con lógica e identificar la mayor cantidad posible de causas del problema que usted pueda.

• Efectúe mediciones.

• Haga que cada medición sea una pieza adicional de información, para luego

analizar el problema una vez más, hasta que usted sepa la raíz que esta causando el problema.

1.1.1. Descubra lo que otras personas saben acerca del problema Indague todo lo que pueda sobre el problema preguntándoles a los demás. Es importante que sea hábil para entrevistar a la gente. Usted necesita saber cómo hacer las preguntas y qué preguntas debe hacer. Además de preguntas obvias como “¿Qué sucedió?”, puede preguntar:

• ¿Cuándo ocurrió el problema?

• ¿Cómo se estaba utilizando el equipo?

• ¿Todo lo demás estaba funcionando bien?

• ¿Qué reparaciones se le habían hecho anteriormente?


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En el caso de fallas intermitentes (fallas que ocurren con cierta frecuencia), preguntas tales como “¿Cuáles eran las condiciones meteorológicas en el momento en que ocurrió el problema?”, no sólo lo ayudarán a determinar cuándo ocurrió la falla, sino también una posible causa. Por ejemplo: un sistema eléctrico que solamente no funciona cuando llueve, puede indicar que la humedad está creando trayectos de corriente no deseados en el circuito. 1.1.2. Descubra qué información puede brindarle el equipo o instalación eléctrica acerca del problema Observe la situación y, de ser posible, en funcionamiento del equipo compruebe la exactitud de la información que le dieron. Inspeccione el equipo y/o instalación y fíjese si hay alguna señal visual del problema. Por ejemplo: la presencia de corrosión en cualquier componente de un sistema eléctrico puede constituir una indicación de dónde debemos comenzar a buscar la causa del problema, particularmente si el componente forma parte del circuito que presenta la falla. Escuche los sonidos que hace el equipo. Por ejemplo: el clic de un relé indica que la bobina electromagnética del relé está funcionando correctamente. No obstante, eso no nos indica nada sobre la condición de los contactos del relé. Usted puede obtener algo acerca del problema solo con escuchar. Usted puede utilizar el sentido del olfato. Por ejemplo: el olor de una pieza quemada en el equipo o instalación, puede indicar que hay una falla por cortocircuito a tierra. 1.1.3. Analice el problema con sentido lógico Identifique la mayor cantidad posible de probables causas que usted pueda: Combine la información que ha recopilado con lo que usted sabe acerca del sistema. ¿Cómo debe funcionar el sistema? ¿Cómo funciona? Si necesita información adicional, obténgala. Utilice esta información y la lógica simple para ir reduciendo el círculo del problema. ¿Hay cosas que usted sabe que NO PUEDEN SER y otras que SÍ PUEDEN SER?


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Trate de dar con la causa del problema a través de conjeturas lógicas. Identifique la mayor cantidad posible de probables causas del problema y luego pregúntese cómo puede probar sus teorías. Por ejemplo: si el motor gira lento al arrancarlo, puede deberse a que las baterías tienen poca carga. En este caso puede realizar una prueba de Voltaje de Circuito Abierto para determinar la carga de las baterías. 1.1.4. Haga mediciones Deje que cada medición sea un elemento adicional de información, con la cual podrá analizar el problema una vez más hasta encontrar la raíz de su causa.

• Deje que las conclusiones que usted sacó a partir de las tres primeras etapas lo guíen adónde y cómo utilizar las herramientas de diagnóstico. Deje que cada medición que tome constituya un elemento informativo adicional para poder analizar el problema una vez más.

• Si la información que obtuvo con las mediciones es útil, pero no concluyente,

pregúntese si hay una segunda prueba que usted pudiera realizar para demostrar que ha descubierto la causa del problema.

Por ejemplo: una medición de la caída de voltaje de un interruptor puede demostrar que existe una resistencia, pero ¿es realmente en el interruptor? ¿Podría ser la conexión que va al interruptor? Una medición de la resistencia con los cables del interruptor desconectados podría ser una buena forma de probarlo. Use este tipo de oportunidades para ganar mayor confianza, refuerce sus conocimientos sobre el modo en que funcionan los circuitos eléctricos y demuéstrese a sí mismo que usted sabe cuál es el problema. Sea cauteloso. Pregúntese si las pruebas que usted realizó se dirigen hacia la causa del problema. Por ejemplo: si la prueba de Voltaje de Circuito Abierto muestra que las baterías tienen poca carga, ¿por qué perdieron la carga? Quizás el operador dejó una luz encendida durante toda la noche. Trate de seguir conscientemente estas pautas hasta que logre incorporarlas a su análisis de modo inconsciente. No pierda la oportunidad de hacer una segunda medición o de hacer más preguntas al cliente o al operador. Convénzase de que realmente encontró la causa del problema. 1.2. Manuales de mantenimiento y diagramas Los técnicos de mantenimiento no podrían siquiera pensar en intentar realizar su trabajo sin contar con las herramientas adecuadas. Dos herramientas esenciales para tener éxito en la localización de averías son los manuales de mantenimiento y los diagramas.


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1.2.1 Manuales de mantenimiento Los manuales de mantenimiento constituyen una guía para las actividades de mantenimiento. Cada manual se compone de varios módulos, los cuales abarcan información tal como:

• Especificaciones sobre los componentes y sistemas de los equipos e instalaciones.

• Cómo funciona cada sistema.

• Cómo operar y dar mantenimiento al equipo.

• Cómo probar, ajustar, montar y desmontar los componentes.

• Cómo localizar las averías en los diversos sistemas de los equipos e

instalaciones. Cualquiera que sea el equipo o la instalación en la que usted esté trabajando, el manual de mantenimiento puede ofrecerle valiosa información antes de que comience el trabajo, así como en el transcurso de este.


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1.2.2 Diagramas Los diagramas eléctricos forman parte de los manuales de mantenimiento e incluyen:

Diagrama Eléctrico De Protecciones Eléctricas

• Un índice para todos los circuitos de los equipos e instalaciones

• Un índice de ubicación para todas las conexiones de mazos de cables y componentes del diagrama.

• Especificaciones sobre los interruptores, fusibles y disyuntores.

• Diagramas de las ubicaciones de los conectores de mazos de cables y de los

componentes.

• Información sobre la identificación de los cables.


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Los diagramas son uno de los instrumentos más útiles de que puede valerse un técnico de mantenimiento para localizar las averías en los sistemas eléctricos tales como: instalaciones eléctricas de iluminación, protecciones eléctricas, fuerza y control, etc.,

1.2.3 Clave de colores del diagrama Los colores de los cables en el diagrama se explican mediante una clave de colores en el propio diagrama. Un color en particular puede indicar la condición de un circuito bajo determinada circunstancia o puede identificar el circuito.


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1.2.4 Colores de los cables en un equipo o instalación Los colores de los cables en el equipo o la instalación, tienen un significado diferente de los colores de los cables en un diagrama. Los colores de los cables que usted ve mientras trabaja en una máquina están destinados a ayudarlo a identificar los circuitos en el equipo o la instalación.


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A veces los colores de los cables están repetidos y en ocasiones usted puede tener dificultad en diferenciar uno de otro. Por ese motivo, no sólo se identifican por el color, sino también por un número de circuito. 1.2.5 Números de identificación del circuito El diagrama identificará casi todos los cables con un número de identificación del circuito.


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Capítulo II: Registros El presente capítulo tiene como objetivo específico interpretar los registros relacionados al análisis de fallas. 2.1. Aplicar los registros escritos Planear la actividad que determina que es lo que se debería hacer, cual son los

Objetivos y cómo se pueden alcanzar. Ejecución, es decir transformar los procesos actuales con el fin de mejorar el

desempeño de acuerdo a lo planeado. Controlar grado de cumplimiento de actividades planeadas y metas de

desempeño. Planear, realizar los ajustes necesarios a los procedimientos.

2.2. Presentación de la falla

Unidad Proceso Equipo No. Código Comp. Fecha de Falla

Acción Preventiva Previa

Fotos de la Falla

Acción Correctiva para Esta Falla

Otra Información

2.3. Análisis de Falla

DIAGRAMA DE CAUSA Y EFECTO CONCLUSION

CAUSA ORIGEN

2.4. Acciones Preventivas

Acciones Requeridas para prevenir Recurrencia

Por Quién Cuando

Otras Aplicaciones Documentos Actualizados


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Capítulo III: Tipos básicos de Fallas Eléctricas Las fallas eléctricas pueden clasificarse como de circuito abierto, circuito resistivo, cortocircuito o cortocircuito a tierra. Es importante entender estas fallas y sus efectos para poder localizar los problemas:

• Una falla por circuito abierto es una interrupción en el trayecto planeado para la corriente eléctrica.

• Una falla por circuito resistivo es una resistencia no planeada en el trayecto

planeado para la corriente eléctrica.

• Una falla por cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada que proporciona un trayecto adicional para el flujo de corriente eléctrica.

• Una falla por cortocircuito a tierra es un trayecto no planeado para la corriente

eléctrica de retorno a la fuente de energía eléctrica. 3.1. Falla por circuito abierto Un circuito es un trayecto para el flujo de la corriente eléctrica. Los conductores y dispositivos que conforman este trayecto dirigen la corriente de un modo circular, que comienza y termina en la fuente de energía eléctrica. En este circuito, por ejemplo, la corriente sale del borne positivo de la batería (+) y retorna por el Borne negativo de la batería. Cuando ocurre una interrupción en el circuito, se rompe el trayecto para el flujo de la corriente. Como resultado, la corriente no puede seguir fluyendo. Una interrupción en la parte en serie de este circuito dará lugar a una pérdida del flujo de la corriente hacia todo el circuito.


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Esta interrupción detuvo todo el flujo de corriente en el circuito. Normalmente, una medición de la caída de voltaje a través del conductor sería de O voltios. En este caso, la medición sería el voltaje del sistema. Una interrupción en un circuito en paralelo dará lugar a una pérdida del flujo de corriente solamente en la parte del circuito en que se encuentra la interrupción. La corriente ya no fluye a través de la parte del circuito donde se produjo la interrupción, pero continúa fluyendo por el resto del circuito. El nuevo circuito tiene mayor resistencia que el original y toma menos corriente. Recuerde que la resistencia de dos resistores en paralelo es menor que la de cualquiera de los dos por si solos. 3.2. Falla por circuito resistivo Un circuito es un trayecto para el flujo de la corriente eléctrica. Para que funcionen correctamente, los circuitos deben ofrecer muy poca o ninguna resistencia al flujo de la corriente, excepto donde está proyectado que haya una resistencia.

Una falla por circuito resistivo es una resistencia no planeada en un circuito, la cual es lo suficientemente grande como para evitar que el circuito funcione normalmente. La cantidad de resistencia que los circuitos pueden tolerar y aún seguir funcionando correctamente varía considerablemente, y esto depende en gran medida del circuito. Algunos ejemplos de resistencias en un sistema eléctrico son: Una conexión de la batería de una instalación que presente corrosión, lo cual impide el funcionamiento del equipo. Un interruptor con los contactos quemados. Un conector con corrosión.


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3.3. Falla por cortocircuito La capacidad de los circuitos eléctricos para dirigir, controlar y usar la energía eléctrica depende de la forma en que estén conectados entre si sus componentes.

Un cortocircuito es una conexión eléctrica no planeada dentro de un circuito. Esto proporciona un trayecto no deseado para el flujo de la corriente, el cual puede impedir que el circuito funcione normalmente. El cortocircuito en este circuito proporciona un trayecto para la corriente eléctrica que se desvía del interruptor. Como resultado, el interruptor ya no controla el circuito. Debido a que un cortocircuito es una conexión añadida incorrecta o no deseada, con frecuencia crea un circuito que toma más corriente que la esperada. Este cortocircuito permite que haya una desviación de la corriente al resistor R.


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Algunos ejemplos de cortocircuitos son:

• Un mazo de cables pellizcado.

• Un solenoide de motor de arranque quemado

3.4. Falla por cortocircuito a tierra La capacidad de los circuitos eléctricos para dirigir, controlar y usar la energía eléctrica depende de la forma en que estén conectados entre si sus componentes.

Un cortocircuito a tierra es una conexión eléctrica a tierra no planeada dentro de un circuito. Esto proporciona un trayecto no deseado para el flujo de la corriente, el cual puede impedir que el circuito funcione normalmente.


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El cortocircuito a tierra en este circuito proporciona un trayecto para la corriente eléctrica que se desvía del resistor. Como resultado, hay un incremento de la corriente que hace que el disyuntor se dispare. Algunos ejemplos de cortocircuitos a tierra son:

• Corrosión, que produce un trayecto directo a la carcasa del equipo. • Un mazo de cables al que se le desgastó el aislamiento debido a

sobrecalentamiento. 3.5. Ocurrencias erráticas ¿Qué sucede cuando las interrupciones, las resistencias, los cortocircuitos y cortocircuitos a tierra ocurren erráticamente? Las fallas intermitentes aparecen y desaparecen, y pueden ser difíciles de localizar. Cualquier componente o sistema eléctrico que a veces funciona y otras veces no, es un ejemplo de un síntoma de una falla intermitente. Estos síntomas no son siempre evidentes y pueden no serlo cuando usted llegue a la obra para trabajar en un sistema. Por ese motivo, debe confiar en los informes hechos por el operador del equipo para ayudarlo a recopilar información sobre la falla. No hay un procedimiento específico para localizar una falla intermitente. Como en el caso del diagnóstico de cualquier falla, usted debe recopilar información sobre el problema, analizarla, probar el sistema y hacer el diagnóstico. Un método que podría resultarle conveniente para detectar las fallas intermitentes es mover rápidamente diferentes partes del mazo de cables mientras se buscan los síntomas de la falla.


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Capítulo IV: Pruebas a los Equipos 4.1. Pruebas Preoperativas En general, se refieren a verificación de ajustes y calibraciones mecánicas, chequeo de presiones, fugas, niveles de gases o líquidos aislantes, revisión de tornillería, estructuras de soporte, fundaciones, anclajes, nivelación, alineamientos entre polos, estado físico de la porcelana y terminales, inspección visual de los elementos propios de control, protección, medida, gabinetes de control, aterrizaje de equipos, estructuras, conexiones a tierra, simultaneidad de operación de polos, desplazamiento angular, etc., que permitan establecer con plena certeza que los equipos se encuentran en condiciones óptimas para iniciar las pruebas individuales y comprobar su pleno funcionamiento dentro de los esquemas y filosofías de operación diseñados para el efecto con las pruebas funcionales y de puesta en servicio. 4.2. Pruebas Individuales

Figura 6 Pruebas Individuales

Esencialmente se refieren a pruebas de tipo eléctrico, necesarias para verificar el estado de los equipos después de su transporte, almacenamiento y montaje, a la vez


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que se utilizan en algunos casos para confrontar resultados de ensayos de fábrica. Las principales pruebas a ejecutar a los diferentes equipos son: 4.3. Relés de protección y equipos de medida Inyección de relés de protección:

Distancia Sobrecorriente Sobrecorriente Direccional Verificación de sincronismo Sobre y bajo voltaje Recierre Diferencial de línea Diferencial de barras Diferencial de transformador, reactor y generador Sobreexcitación y pérdida de excitación Oscilación de potencia Direccional de potencia y tensión

Inyección de equipos de medida :

Contadores de energía Transductores Medidores análogos y digitales

4.4. Pruebas individuales de equipos de patio Transformadores de potencia:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de devanados Pruebas a transformadores de corriente de bujes Medida del factor de potencia Medida de corriente de excitación Medida de la rigidez dieléctrica del aceite Prueba de protecciones mecánicas propias Pruebas funcionales las cuales incluyen: Cambiadores de taps, bombas

de aceite, ventiladores, control y señalización

Reactores:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de devanados Pruebas a transformadores de corriente de bujes Medida del factor de potencia Prueba de protecciones mecánicas propias


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Medida de la rigidez dieléctrica del aceite

Transformadores Zig Zag:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de devanados Medida del factor de potencia Prueba de protecciones mecánicas propias Medida de la rigidez dieléctrica del aceite

Interruptores:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de los contactos principales Medida del factor de potencia Pruebas dinámicas las cuales incluyen: Medida de corriente y resistencia

de bobinas de cierre y apertura, medida de tiempos de apertura y cierre, secuencias de maniobras, etc.

Transformadores de corriente:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de los devanados secundarios Verificación de las curvas de saturación, relación de transformación y

polaridad Medida del factor de potencia y capacitancias Inyecciones de corriente primarias y secundarias

Transformadores de tensión:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de los devanados secundarios Verificación de la relación de transformación y polaridad Medida del factor de potencia y capacitancias Inyecciones de tensión secundarias

Seccionadores:

Medida de la resistencia de aislamiento Medida de la resistencia de los contactos principales Medida de tiempos de cierre y apertura Medida del consumo de corriente de los motores para la apertura y el cierre

Pararrayos:

Medida de la resistencia de aislamiento


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Medida de los vatios disipados Medida de la corriente de fuga

4.5. Pruebas Funcionales y de Puesta en Servicio Mediante estas pruebas se verifica el cumplimiento de todos los esquemas y filosofías de control, protección y medida de tal manera que permitan asegurar la operación de todos los sistemas propios correspondientes a una subestación. Dentro de estas pruebas se incluye la verificación de circuitos de enclavamientos, comprobación de las trayectorias de los circuitos de cierre y disparo, seguimiento y comprobación de la aplicación de polaridades, verificación de señalización y alarmas, operación de los equipos de maniobra desde todos los niveles seleccionados, chequeo de alimentación de servicios auxiliares mediante el seguimiento punto a punto de la presencia de tensiones de control, medida, etc., revisión y verificación de la operación individual de todos los equipos de maniobra y su comportamiento dentro de los esquemas generales de control y todas aquellas funciones que requieran su comprobación con el fin de asegurar que todos los equipos y elementos estén aptos y que han sido instalados, cableados y conexionados de acuerdo con los diseños, con las normas y especificaciones técnicas y con los esquemas de control, protección y medida de la subestación. 4.6. Inyecciones digitales de las protecciones de líneas de transmisión En las pruebas de puesta en servicio y/o inyección local y/o END TO END de las protecciones asociadas con las líneas de transmisión, IEB S.A. ha estado a la vanguardia, implementando la tecnología y la logística necesaria para desarrollar este tipo de pruebas, logrando mantener un alto nivel de calidad en las siguientes actividades: Modelo de transitorios electromagnéticos en el programa ATP para la

simulación de fallas reales: En esta actividad IEB S.A. tiene implementado casi todo el Sistema Eléctrico Colombiano para el análisis de transitorios electromagnéticos asociados con fallas en líneas de transmisión el cual ha sido verificado a través de todas las actualizaciones que ha sufrido el STN.

Modelo de transitorios electromagnéticos en el programa DIgSILENT para la

simulación de fallas reales y eventos de estabilidad: En esta actividad IEB S.A. tiene implementado todo el Sistema Eléctrico Colombiano para el análisis de estabilidad para eventos asociados con fallas en los componentes del Sistema de Transmisión Nacional.

Creación de archivos COMTRADE de las fallas: La metodología desarrollada por IEB S.A. ha sido perfeccionada con el trabajo de varios años en la realización de este tipo de labores. Para la creación de archivos COMTRADE, IEB S.A. cuenta actualmente con los programas de soporte: ATP y DIgSILENT.


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Pruebas de inyección y puesta en servicio: IEB S.A. ha logrado desarrollar las

rutinas necesarias para la inyección local y/o END TO END de las fallas en los relés de protección asociados con las líneas de transmisión con equipos de inyección propios tales como el reconocido equipo OMICRON.

Reporte de pruebas: Con el fin de enterar y aclarar al cliente de todo lo encontrado durante las pruebas, IEB S.A. ha desarrollado u

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