complejo norte

CENTRAL ANGAMOSREA MANTENIMIENTO ELCTRICO N 03/15

INFORME calentamiento de cables de alimentacion de VENTILADORES DE torre de enfriamiento y bombas de circulacin de la unidad n2marzo 2015

1. Antecedentes

La torre de enfriamiento y las bombas de circulacin de la unidad N2 se encuentran muy prximas entre si y distanciadas de la turbina a unos cuantos cientos de metros.

La alimentacin de los 10 motores de los ventiladores de las torres y la alimentacin de los 2 motores de las bombas de circulacin, se realizan por medio de cables subterrneos. Los cables de los motores de los ventiladores son de 380V y los cables de las bombas en 6,9 kV..Ambos tipos de cables subterrneos son del tipo XLPE y soportan una temperatura mxima de servicio de 90C.

Los cables de las bombas de circulacin son del tipo trifsico y de una seccin transversal de 120 mm2, lo que significa que en el tendido se encuentran 2 cables. Sin embargo, en los ventiladores son del tipo monopolar y de seccin transversal de 300 mm2, por lo que en el trayecto se encuentran 30 cables.

Prximo a las torres de enfriamiento, se encuentra una sala de control que aloja a distintas celdas que contienen a los interruptores que energizan a los motores de los ventiladores. Los interruptores que alimentan a las bombas de circulacin se encuentran en el switchgear de 6,9 kV ubicados en el primer piso del edificio de control de la central.

A pesar de que en gran parte los recorridos de los cables de los ventiladores y los de las bombas de circulacin son diferentes, estos comparten una zona en comn definida entre la sala de control de las torres de enfriamiento de la unidad N2, la cmara MH-104 y la cmara MH-105, tal como lo seala y destaca en rojo, la figura N1.

Figura N1. Trazado en comn de cables de ventiladores y bombas de circulacin.

Con ocasin de un mantenimiento rutinario a todas las cmaras de la central, se detect una elevada temperatura de los cables de alimentacin de los ventiladores de la torre y las bombas de circulacin de la unidad N2. Particularmente en las cmaras MH-104 y MH-105 las temperaturas registradas superan la mxima de trabajo especificadas para este tipo de cable, XLPE, de 90C.

2. Objetivo

El presente documento tiene como objetivo describir la actual situacin de elevada temperatura que afecta a los cables en cuestin, establecer la causa raz del problema que da origen al sobrecalentamiento, y definir alternativas de solucin.

3. Desarrollo

3.1 Situacin actual.

Tal como se ha mencionado, al tomar registros de temperatura a los cables que alimentan a los ventiladores de la torre de enfriamiento y a los motores de las bombas de circulacin de la unidad N2, en las cmaras elctricas MH-104 y MH-105, se han registrado valores de temperatura en los cables de los ventiladores que superan los 100C ,y sobre los 90C para los cables de las bombas.

Teniendo presente que el aislamiento de los cables es del tipo XLPE y que soportan una temperatura mxima de servicio de 90C, se concluye que estamos en presencia de un proceso de envejecimiento acelerado del material aislante.

Mantener esta situacin expone a esta instalacin a experimentar una falla de cortocircuito, con la consiguiente prdida de alimentacin para los servicios involucrados por un largo tiempo, cuyo periodo depender de los tiempos involucrados en el suministro de cables de reemplazo y de la instalacin de los mismos. Naturalmente esto significa indisponer a la unidad N2 por el mismo periodo.

Es necesario mencionar que las de los consumos involucrados, ventiladores y bombas, actualmente no superan las corrientes nominales, por lo que la causa de este problema no debe atribuirse a sobrecargas.

La tabla siguiente nos muestra los valores nominales de las corrientes de los motores y los mximos valores registrados durante la operacin.

Tipo de equipoCorriente NominalMxima Corriente de consumo registradaVoltaje

Motor ventilador357,5 A310 A380 V

Motor Bomba Circulacin192 A164 A6900 V

3.2 Anlisis de la causa raz.

Puesto que los equipos, ventiladores y bombas no se encuentran en situacin de sobrecarga, se analizarn las condiciones de diseo de la instalacin, especficamente la canalizacin y el dimensionamiento de conductores en el rea afectada, estos es, el trayecto entre las sala de control de la torre de enfriamiento y las cmaras MH-104 y MH-105.

3.2.1 Marco de referencia.

Los fabricantes de cables aislados entregan como informacin relevante el dato de capacidad de transporte de los cables. Este dato se entrega para condiciones bien particulares. Es decir, cable tendido libremente en el aire y a una temperatura ambiente de 30C. Naturalmente, si las condiciones de la instalacin son distintas a las estipuladas, la capacidad de transporte variar.

Particularmente, cuando un cable se encuentra instalado en forma subterrnea y alojado en un banco de ducto, la capacidad de transporte disminuir.

La magnitud de la penalizacin o disminucin de la capacidad de transporte se calcula segn un procedimiento establecido por las normas. Son cuatro los aspectos que determinan la disminucin de la capacidad de transporte en un conductor cuando se encuentra en ducto:

Factor por profundidad de enterramiento del ducto, Fh Factor temperatura del suelo, Ft Factor por resistividad Trmica del suelo, Fs Factor por nmero total de cables en ductos, Fd

El factor total de derrateo Fc , o de disminucin de la capacidad de transporte del conductor, se obtiene al multiplicar todos los factores sealados arriba. Es decir:

Con esto la capacidad de transporte de los cables quedar establecida como:

donde:

3.2.2 Criterio de diseo establecido por Posco.

Posco, para la determinacin de la capacidad de transporte de los cables de media tensin y de baja tensin, considerando las normas IEC 288, IEC 287, IEC 502, estableci los siguientes criterios:

a) Cables de media tensin. Aqu se considera el criterio de diseo para los cables de media tensin de las bombas de circulacin.

En media tensin, los cables instalados para las bombas de circulacin, tienen una seccin de 120 mm2 y son trifsicos.

De las tablas se observa que los factores de derating son:

Con esto, se obtiene un factor de derating total de :

En estas condiciones, la mxima capacidad de transporte de los cables de las bombas de circulacin, que tienen una seccin transversal de 120 mm2, segn se observa en la ltima tabla y destacada en rojo es de 199 Ameres.

b) Cables de baja tensin. Aqu se considera el criterio de diseo para los cables de baja tensin de los ventiladores de la torre de enfriamiento.

En baja tensin, los cables instalados para los ventiladores de la torre de enfriamiento , tienen una seccin de 300 mm2 y son monopolares.

De las tablas se observa que los factores de derating son:

Con esto, se obtiene un factor de derating total de :

En estas condiciones, la mxima capacidad de transporte de los cables de los ventiladores de la torre de enfriamiento, que tienen una seccin transversal de 300 mm2, segn se observa en la ltima tabla y destacada en rojo es de 344 Amperes.

3.2.3 Criterio de diseo establecido por Mantenimiento Angamos.

El personal de mantenimiento de Angamos, y luego de verificados distintos parmetros en terreno, para la determinacin de la capacidad de transporte de los cables de media tensin y de baja tensin, considerando las normas IEC 288, IEC 287, IEC 502, estableci los siguientes criterios:

a) Cables de media tensin. Aqu se considera el criterio de diseo para los cables de media tensin de las bombas de circulacin.

En media tensin, los cables instalados para las bombas de circulacin, tienen una seccin de 120 mm2 y son trifsicos.

De las tablas se observa que los factores de derrateo son:

Con esto, se obtiene un factor de derating total de :

En estas condiciones, la mxima capacidad de transporte de los cables de las bombas de circulacin, que tienen una seccin transversal de 120 mm2, segn se observa en la ltima tabla y destacada en rojo es de 114 Amperes.

b) Cables de baja tensin. Aqu se considera el criterio de diseo para los cables de baja tensin de los ventiladores de la torre de enfriamiento.

En baja tensin, los cables instalados para los ventiladores de la torre de enfriamiento , tienen una seccin de 300 mm2 y son monopolares insertos en un banco de ductos de 10 conductores.

De las tablas se observa que los factores de derating son:

Con esto, se obtiene un factor de derating total de :

En estas condiciones, la mxima capacidad de transporte de los cables de los ventiladores de la torre de enfriamiento, que tienen una seccin transversal de 300 mm2, segn se observa en la ltima tabla y destacada en rojo es de 187Amperes.