montaje de bancos de condensadores - tipo subestación

BANCOS DE CONDENSADORES DE COMPENSACIÓN REACTIVA

TIPO SUBESTACIÓN

CONSTRUCCIONES ELECTROMECÁNICAS CONTRATISTAS GENERALES S.A.

MONTAJE DE ESTRUCTURAS METÁLICAS Y EQUIPOS DE BANCO DE CONDENSADORES

Jr. Río Tambo N° 422, Urb. Canto Rey, San Juan de Lurigancho, Lima, Perú. Telef. (511) 388-5001 / RPM #375796 / Cel. 999953852

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INDICE GENERAL

1.- INTRODUCCIÓN 2.- RECOMENDACIONES GENERALES PARA CONDENSADORES Y BANCOS MT

1) Inspección visual preliminar. Desembalaje 2) Durante el montaje y conexionado 3) Verificación de las condiciones de la red 4) Verificación de las condiciones ambientales 5) Corrientes de inserción 6) Reconexión de los bancos de condensadores 7) Sobretensiones de larga duración 8) Sobrecorrientes 9) Dispositivos de maniobra 10) Proceso a seguir en la instalación de bancos de condensadores 11) Puesta en servicio 12) Procedimiento posterior a la puesta en servicio 13) Mantenimiento 14) Procedimiento para el Mantenimiento

3.- CARACTERÍSTICAS DE EQUIPOS DE CONTROL Y PROTECCIÓN QUE INTEGRAN EL BANCO DE CONDENSADORES

3.1) Condensadores 3.2) Secccionador Tripolar de Línea y Seccionador Tetrapolar de Puesta a Tierra 3.3) Reactancia Supresora de Corriente Inrush 3.4) Pararrayos 3.5) Transformador de Corriente de Desbalance 3.6) Interruptor de Vacío INDICE

4.- DIAGRAMA UNIFILAR Y CONEXIONADO DEL BANCO DE CONDENSADORES 5.- RECOMENDACIONES COMPLEMENTARIAS PARA EL MANTENIMIENTO DEL BANCO DE CONDENSADORES ANEXOS





1.- INTRODUCCIÓN

El encarecimiento de los costos de los energéticos no renovables obliga al uso eficiente y racional de la energía y al cumplimiento con la normatividad de preservación del medio ambiente, esta premisa nos lleva a establecer medidas que contribuyan al mejoramiento de la eficiencia de la energía eléctrica en sus instalaciones.

Esta medida se basa en el monitoreo continuo de variables como la tensión, frecuencia, contenido de armónicos y el factor de potencia. Si durante la operación normal del sistema eléctrico, existe bajo factor de potencia, esto produce aumento en la intensidad de corriente, originando pérdidas por calor y caídas de tensión en los diferentes circuitos eléctricos.

Los Bancos de Condensadores son aptos para su utilización en Sub-estaciones de Baja y Media Tensión donde se desee compensar la Energía Reactiva (o Factor de Potencia) que consumen los motores eléctricos y las demás cargas.

La compensación de energía reactiva mediante Bancos de condensadores se efectúa para no pagar energía reactiva al suministrador de energía eléctrica, para disminuir caídas de tensión, para minimizar pérdidas de energía, para ampliar la capacidad de transmisión de potencia activa en los cables; entre otras aplicaciones.

En casos especiales los Bancos de condensadores también pueden funcionar como filtros de armónicos para lo cual es necesario insertar una inductancia en serie con cada paso de condensadores. Los valores de condensadores e inductancias se determinan realizando un estudio de calidad de energía del sistema eléctrico.

Los Bancos de Condensadores pueden ser fijos o automáticos, dependiendo del diagrama de carga de energía reactiva, de la potencia a compensar, del nivel de tensión de la red eléctrica y del tipo de carga.

Se fabrican para instalación interior bajo techo o para instalación a la intemperie.

2.- RECOMENDACIONES GENERALES PARA CONDENSADORES Y BANCOS DE MT

Por favor, lea atentamente estas recomendaciones antes de poner en servicio su banco de condensadores de media tensión.

1) Inspección visual preliminar. Desembalaje. Verifique si el embalaje de los condensadores ha sufrido daños. Desembalar cuidadosamente las unidades tomándolas por los soportes laterales. El izaje

debe efectuarse únicamente usando las alas diseñadas para tal fin. Verifique cuidadosamente el estado de las unidades, especialmente la integridad de sus

aisladores de porcelana y presencia de eventuales fugas de aceite impregnante en el tanque o en las fijaciones de los aisladores a la parte superior del capacitor.

Tenga sumo cuidado al apoyar el capacitor en el piso, no lo arrastre, pues al hacerlo se dañará la pintura.





2) Durante el montaje y conexionado: Los condensadores disponen de alas para el izaje que deberán ser el único medio de

sujeción tanto manual como mecánico hasta la fijación definitiva. El montaje deberá ser en posición horizontal o vertical con los aisladores hacia arriba. Nunca se deberán emplear condensadores en posición invertida. Las conexiones eléctricas deberán efectuarse utilizando los morsetos de doble vía

suministrados con el aparato, empleando 2(dos) conductores cableados flexibles. Existen dos modelos: para cables de entre 10 a 35 mm² y otro para cables de entre 35 a

70 mm². Se deberá solicitar el más adecuado atendiendo a los parámetros nominales de corriente y características especiales del conexionado.

En morsetos de doble vía, cuando se use un solo conductor se deberá suplementar la vía restante a fin de garantizar un buen contacto.

La conexión eléctrica entre los condensadores y los elementos de maniobra y/o protección se debe realizar únicamente con cable flexible de cobre o aluminio, desnudo o aislado.

Los cables de interconexión y de alimentación deben ser aptos para conducir una corriente de no menos 1,43 Inom.

Para la conexión eléctrica se debe usar la sección de conductor adecuada, no solo desde el punto de vista de la conducción de corriente sino de forma tal de garantizar un muy buen contacto entre el conductor y el morseto de conexión, y de esa forma no producir calentamiento por falso contacto.

En presencia de armónicas, y secciones superiores a los 35mm², verificar la sección efectiva del conductor.

El ajuste de las tuercas de los aisladores pasantes deberá efectuarse con torquímetro, no excediendo los 2 kg.m (14.5 Lbs-ft).

En el ajuste de la conexión eléctrica de los bornes de los condensadores, es indispensable RESPETAR EL TORQUE DE AJUSTE RECOMENDADO, A FIN DE NO PRODUCIR FISURAS EN LA UNION DE LOS HERRAJES METALICOS DE LOS AISLADORES Y LA PORCELANA.

En caso de utilizar conductores aislados, realizar un ensayo de tensión aplicada sobre el cable de media tensión y sus terminales de acuerdo a la tensión de red.

IMPORTANTE NO MANIPULAR LOS CONDENSADORES SUJETANDOLOS POR SUS AISLADORES, UTILIZAR PARA ELLO LOS SOPORTES LATERALES.

NO COLOCAR CARGAS ENCIMA O CAMINAR SOBRE LOS CONDENSADORES.

LOS PASANTES DE PORCELANA PODRÍAN SUFRIR DAÑOS!

IMPORTANTE NO UTILIZAR CONEXIONES RIGIDAS TALES COMO BARRAS.

NO AJUSTAR LAS TUERCAS DE LOS BUSHINGS (AISLADORES PASANTES) CON LLAVES FIJAS.

HACERLO UNICAMENTE CON TORQUÍMETRO!





3) Verificación de las condiciones de la red Se debe verificar que la tensión y frecuencia de la red se correspondan con los valores

nominales del banco de condensadores. Se debe verificar que el contenido de armónicos no dé lugar a excesos en la corriente

eficaz de los condensadores en más de un 30%. Esta última verificación, no solo deberá tener en cuenta el contenido armónico antes de

la puesta en servicio, sino además el impacto posterior a la conexión del banco.

4) Verificación de las condiciones ambientales Se debe verificar que las condiciones ambientales en el punto de instalación deben ser

coherentes con las características pertinentes de los condensadores (altura msnm, rango de temperatura de funcionamiento, humedad relativa ambiente, presencia de agentes atmosféricos tales como polvos o gases agresivos, niebla salina, etc.).

Al montar los condensadores uno junto al otro se deberá dejar un espacio libre de no menos de 50 mm, de modo de permitir entre ellos la libre circulación de aire.

En caso de presencia de animales, deberán considerarse la inclusión de cubrebornes (birdcaps), conductores y barras aisladas.

5) Corrientes de inserción

Cuando se conecta más de un banco de condensadores sobre la misma barra, con elementos de maniobra independientes (disposición "back to back”), deberán utilizarse indefectiblemente reactancias para limitar la magnitud de los picos de corriente de inserción que se producen cuando uno de los bancos es conectado estando los otros previamente energizados.

En efecto, un banco de condensadores ofrece una impedancia prácticamente nula al ser energizado, con el resultado de la circulación de una gran corriente transitoria de alta frecuencia, resultante de la descarga de los bancos energizados, sobre el que se acaba de conectar.

Si estos bancos están próximos entre sí, el pico de corriente de inserción puede alcanzar valores destructivos para los condensadores o para los elementos de maniobra de los bancos, por lo que se los deberá dotar de reactancias de inserción sin núcleos magnéticos saturables.

Las reactancias de inserción deben limitar el pico de corriente a un valor máximo de 100 veces la corriente nominal del capacitor, no excediendo tampoco los valores admisibles del equipamiento de maniobra empleado.

En estos casos, por favor consulte a nuestro departamento técnico acerca de la especificación de las reactancias de inserción necesarias en cada caso.

6) Reconexión de los bancos de condensadores





Los condensadores de potencia están provistos de un dispositivo interno de descarga, que debe disminuir la tensión residual entre bornes del capacitor a menos de 50 V luego de 5 minutos de ser desconectado (ó 75 V luego de 10 minutos según IEC 60871-1).

Por lo tanto el capacitor no debe volver a conectarse antes del tiempo indicado, ya que podría sufrir sobrexigencias de importancia que acortarían su vida útil, o peor aún, producir su deterioro definitivo.

Si este tiempo resultara excesivo, otro criterio aceptado es que la tensión máxima residual en bornes de un capacitor antes de su reenergización no debe superar el 10% de la tensión nominal.

Esto es de suma importancia en los casos que se dispone de reconectadores para la operación de líneas distribución, o recierres en alta tensión que alimentan las SEP de rebaje que se encuentran conectados de forma fija.

En efecto, los reconectadores están programados para rehabilitar una línea en falla al cabo de fracciones de segundo luego de ocurrida la misma una o más reconexiones en estas condiciones sobre bancos aun no descargados, pueden causar daños graves en los condensadores y sobretensiones al sistema, si no se asegura que la propia red en ese lapso haya producido la completa descarga de los condensadores. Por lo tanto es necesario efectuar esta verificación en el momento de mínima carga del sistema.

Como recomendación general, es necesario enclavar el dispositivo de maniobra de los bancos de condensadores, por medio de temporizadores o relés sensibles a tensión residual, de modo tal de no dejar librado al operador la reconexión del mismo sin haber cumplido con el tiempo mínimo de espera o con la tensión residual apta para la reconexión.

7) Sobretensiones de larga duración

Según la norma internacional IEC-60871-1, los condensadores de media tensión deben estar en condiciones de soportar los niveles de sobretensión indicados a continuación:

Factor de sobretensión respecto de la nominal

Máxima duración de la sobretensión

1.00 Permanente 1.10 12 de cada 24 Hs. 1.15 30 minutos cada 24 Hs. 1.20 5 minutos cada 24 Hs. 1.30 1 minuto cada 24 Hs.

8) Sobrecorrientes

Las sobreintensidades sobre el capacitor pueden prevenir de un valor excesivo de la tensión (a la frecuencia fundamental), de la presencia de armónicas o de ambas causas combinadas.





La norma IEC-60871 establece que el capacitor no debe estar sometido a más de un 30% de sobreintensidad por sobre la corriente que circularía a la tensión nominal sinusoidal, sumando todos los conceptos.

En todos los casos en el momento de la puesta en servicio, es necesario la medición de corrientes armónicas que el banco de condensadores absorbe, y en el caso que estas no supere el límite fijado, pero su valor sea errático o próximo al límite, sé deberán instalar relés de control que desconecten, el banco en caso de superación de aquel valor. En caso de dudas consultar con nuestro departamento técnico.

Cuando se dispongan condensadores o bancos en la proximidad de controles electrónicos de potencia, hornos de arco, de inducción de frecuencias distintas a las de la red o cualquier tipo de cargas que pueda producir deformaciones al régimen sinusoidal de tensiones, es necesario, un relevamiento previo de modo de determinar el espectro armónico, presente en el lugar de instalación y sus efectos sobre los condensadores a conectar.

9) Dispositivos de maniobra

Los bancos de condensadores, en caso de ser comandados, deben estar provistos de dispositivos de maniobra dimensionados correctamente para la potencia, tensión nominal y nivel básico de aislación de los mismos.

Es especialmente importante destacar que deben utilizarse solamente elementos específicamente diseñados para maniobrar condensadores, que cumplan los siguientes requisitos:

- Capacidad para soportar las solicitaciones electrodinámicas causadas: por la presencia de corrientes transitorias de inserción de gran magnitud y alta frecuencia

- Capacidad para soportar las solicitaciones térmicas en la maniobra. - Capacidad para conducir en forma permanente la corriente nominal eficaz incrementada

al menos en un 43% por efecto de sobretensiones, armónicas y tolerancias de fabricación.

- Ausencia de fenómenos de pre encendido de arco durante la conexión, de reencendido durante la desconexión.

- Capacidad para soportar la corriente de cortocircuito del sistema en el punto de conexión de los bancos.

Las llaves en vacío son los dispositivos más adecuados para esta función. Están vedadas bajo todo punto de vista las maniobras de los bancos de condensadores con dispositivos de corte en “aire”, tales como llaves fusibles tipo kearney.

Sugerimos consultar a nuestro departamento técnico para asistirlo en la selección de estos equipos de maniobra.

10) Proceso a seguir en la instalación de bancos de condensadores. 10.1. Desenergizar el sistema. 10.2. Poner a tierra la línea.





10.3. Montar la estructura. 10.4. Fijar los aisladores soporte y los condensadores a la estructura. 10.5. Fijar los demás elementos de control y protección que corresponda:

Llaves de maniobra. Caja/s de interconexión de llaves de maniobra. Caja/s de paso. Transformador/es de tensión. Transformador/es de corriente. Reactores de inserción. Seccionador de puesta a tierra. Seccionador de línea. Seccionadores fusible / Fusibles de expulsión. Descargadores de sobretensión. Tablero de control. Demás accesorios (resortes, barras, varillas, conductores, etc.)

10.6. Poner a tierra los elementos del banco que corresponda.

- Todas las partes metálicas de elementos bajo tensión se deben conectar a tierra de acuerdo a la normativa vigente en cada empresa de energía de cada país.

- Verificar la continuidad de dichas puestas a tierra.

10.7. Realizar todas las conexiones eléctricas. - Verificar la correcta conexión de cada uno de los alimentadores principales y su tendido

hasta la ubicación del banco de condensadores. - Verificar la correcta maniobra y/o funcionamiento de los dispositivos de comando

yprotección (si corresponde). En caso de existir relés de desbalance, se realizará inyección de corriente (sobre transformador de corriente o relé) para verificar la actuación correcta.

10.8. Levantar las puestas a tierra de la línea conectadas durante el montaje. 10.9. Energizar el circuito.

NOTA:

En caso de tratarse de un banco tipo monoposte, el montaje puede realizarse a nivel del suelo y luego ser izado a su altura definitiva contra el poste.

Para la fijación de la estructura al poste se utilizan un sistema de abrazaderas metálicas.

Una de ellas se encuentra conformada en la parte posterior de la estructura soporte de condensadores, mientras que las mordazas de cierre correspondientes se proveen sueltas junto a la ferretería de fijación. Con estos elementos se abraza el poste para fijar el banco en posición adecuada.

11) Puesta en servicio





Antes de la puesta en servicio se deberán verificar los siguientes aspectos:

- Ajustar todas las uniones mecánicas y las conexiones eléctricas. repasar todo el ajuste de la ferretería, la cual pudiera haberse desajustado durante las fases de transporte, carga / descarga o instalación, evitando la posibilidad de falsos contactos.

- El ajuste de las conexiones sobre los condensadores deberá hacerse sin superar los valores de torque recomendados, a fin de evitar daños sobre los aisladores.

- En los casos en que los condensadores sean instalados con cajas de bornes con acometida por cable, asegurarse que se provea una trayectoria del cable formando una "u" rompegotas; verificar asimismo la estanqueidad de la caja de bornes, en particular del buje prensacables.

- Realizar un ensayo de tensión aplicada sobre el cable alimentador principal, de acuerdo con la tensión de la red (en los casos en que se utiliza cable aislado).

- Verificar la conexión de protección a tierra de todo el banco. - Verificar la correcta conexión del centro de estrella - Verificar la correcta conexión de cada alimentador de fase. - Verificar la correcta puesta a tierra de las cajas de los condensadores. en el caso que los

mismos se monten sobre bastidores aislados de tierra, deberá existir una conexión rígida entre las cajas de los condensadores y el bastidor que los soporta.

- Verificar la correcta maniobra y/o funcionamiento de los aparatos de conexión y protección. Si el banco de condensadores \posee protección por desequilibrio la misma se deberá ajustar de modo tal que salga fuera de servicio si se supera el 10% de sobretensión sobre cualquier capacitor elemental.

- Verificar el correcto Dimensionamiento de los elementos de protección y conducción, en los cuales debe tenerse en cuenta que la corriente máxima que puede circular en un capacitor o banco es 30% superior a la que circula cuando se alimenta desde una red perfecta, este exceso contempla los efectos de sobretensión, armónicos y sobrefrecuencias, más un 15% en concepto de tolerancia hacia arriba de la potencia, esto hace un total del 50% que debe tomarse como parámetro de diseño.

- Verificar los enclavamientos de los seccionadores de entrada i/o de puesta a tierra, de manera que no puedan ser operados estando el banco energizado. Asimismo, los dispositivos de maniobra de los bancos (llaves o interruptores) deben encontrarse enclavados de manera de no poder operar estando el seccionador de entrada abierto o el seccionador de puesta a tierra en la posición de puesta a tierra.

12) Procedimiento posterior a la puesta en servicio Verificar el factor de potencia alcanzado y la corriente eficaz (valor rms) del banco de

condensadores. Verificar los niveles de tensión en el tiempo de acuerdo al inciso 7. Verificar que las corrientes de inserción se encuentren dentro de los límites establecidos

por los condensadores y los aparatos de maniobra. Medir valores de corrientes armónicas que circulan por el banco de condensadores. Medir nivel de distorsión armónica de tensión existente en barras de media tensión

donde está conectado el banco.





Realizar un registro de las distorsiones armónicas de tensión y de corriente, verificando su comportamiento a lo largo del tiempo, muy especialmente en lapsos de baja carga en donde la condición reactiva de la red puede amplificar los armónicos existentes.

13) Mantenimiento

Las precauciones tomadas antes y durante la puesta en servicio deben ser verificadas periódicamente, muy especialmente si se han producido cambios en la red, conexión de nuevas cargas, en la propia instalación o en instalaciones vecinas.

- Por lo menos una vez cada seis meses efectuar una inspección visual, verificar el ajuste de las conexiones, que sobre los bornes no se hayan depositado productos que pudiesen afectar las resistencias de contacto, u oxidaciones anormales. Verificar que no existan conexiones flojas.

- Revisar posibles contorneos de aisladores, en caso de evidenciarse dicha anomalía, enviar inmediatamente a fábrica, pues podrían ser el inicio de deterioros en hermeticidad del tanque.

- Por otro lado revisar periódicamente que los aisladores se encuentren limpios. Efectuar una limpieza en caso de ser necesario.

- Observar la integridad de la caja del capacitor, que su pintura no haya sufrido deterioros, separando la, o las unidades que requieran un nuevo tratamiento superficial.

- Ante cualquier indicio de fuga de impregnante, remitir la unidad inmediatamente a fábrica, pues cualquier demora en la reparación puede producir ingreso de humedad y el deterioro permanente del capacitor.

- Verificar periódicamente con un capacímetro, que los valores de capacidad se encuentren dentro del rango de tolerancia especificado por la norma, e impreso en la chapa de características del capacitor, muy especialmente si se producen disparos de los dispositivos de protección por desbalance.

- Si el capacitor está en servicio y se hace imposible desconectarlo para medir su capacidad con un capacímetro, se puede recurrir a la medición directa de la corriente promedio de una pinza amperimétrica para media tensión.

- Verificar periódicamente las condiciones de servicio, la red con el tiempo puede cambiar en sus cargas o topología, y someter a los condensadores a condiciones diferentes para las cuales inicialmente fueron diseñados, prestar especial atención al nivel de armónicas, corrientes de corto circuito, corrientes de inserción y niveles de tensión. Si el capacitor está en servicio junto con la medición directa de la corriente por medio de una pinza para media tensión, se podrá efectuar la verificación del THD de corriente.

- En forma periódica, verificar la operación de fusibles externos y/o seccionadores fusibles, la continuidad de la puesta a tierra y que no existan puntos de calentamiento en uniones eléctricas.

IMPORTANTE TODO EL EQUIPAMIENTO ES ENSAYADO Y MONTADO PREVIAMENTE EN FÁBRICA. LOS EQUIPOS DE TERCEROS SON ENSAYADOS EN LOS LABORATORIOS DE CADA

FABRICANTE.





- Ante cualquier duda, consulte con nuestro departamento técnico, para requerir información, o para efectuar el servicio especializado, por parte de nuestro personal.

14) Procedimiento para el Mantenimiento 1. Desenergizar el sistema. 2. Poner a tierra el lugar de trabajo. 3. Antes de tocar los condensadores verificar que ha transcurrido el tiempo de descarga de

los mismos y cortocircuitar a tierra cada uno. 4. VER ETIQUETA DE PRECAUCION DE CADA UNIDAD. 5. Limpiar todos los aisladores, y verificar que no haya rajaduras, roturas y/o signos de

arcos. 6. Verificar el estado de las conexiones eléctricas. 7. Inspeccionar condensadores y llaves (si corresponde) para verificar que no existe

pérdida de líquido impregnante. Si existe alguna pérdida de impregnante se debe reemplazar a la unidad en cuestión.

8. Verificar el estado de los fusibles (si corresponde). 9. Verificar la capacidad de cada unidad (se puede usar un capacímetro portátil de baja

tensión), y comparar con la indicada en la placa de características. 10. En caso de diferencias en los valores de capacidad se debe reemplazar la unidad.





3.- CARACTERÍSTICAS DE EQUIPOS DE CONTROL Y PROTECCIÓN QUE INTEGRAN EL BANCO DE

CONDENSADORES

3.1) Condensadores

La presencia de armónicos en la red puede provocar sobrecargas en los condensadores de potencia así como diversos problemas en muchas otras cargas de la instalación. Si se alcanza un punto de resonancia, el resultado puede ser muy peligroso para el conjunto de la instalación.

La norma CEI 831 establece que la tensión en bornes de un condensador no debe exceder de 75 V transcurridos 3 minutos desde su desconexión (con fusibles externos).

Los condensadores cuentan con fusibles internos, que protegen individualmente cada elemento, en caso de falla, el capacitor sigue funcionando normalmente con una mínima pérdida de potencia; por lo que alcanzan los 50 V en los primeros 5 minutos después de ser desconectados.

Los condensadores de potencia, almacenan cargas eléctricas que tras su desconexión pueden resultar peligrosas para las personas durante operaciones de inspección o mantenimiento. Para reducir estas tensiones a valores seguros se deben emplear resistencias de descarga.





Es conveniente además efectuar una monitorización y registro de las cargas generadoras de armónicos durante un período de tiempo razonable; para realizar el análisis de la instalación de corrección del factor de potencia con cargas generadoras de armónicos; debido a su naturaleza compleja, y requiere una serie de datos de los que no siempre se puede disponer de una manera inmediata (potencia del transformador de alimentación, tensión de cortocircuito del transformador, potencia de cortocircuito de la red, etc., etc.)

Características

ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD 079XMFZ200

1 Instalación Interior/Intemperie

3 Tensión kV 7.96

4 Nivel Básico de Aislamiento (BIL) kV 125

5 Tensión residual V 50 V (5 min después de la

desconexión)

6 Sobretensión admisible V 1.10 x Un (IEC 60871-1)

7 Corriente máxima A 1.30 x In

8 Potencia kVAR 200

9 frecuencia Hz 60

10 Capacitancia µF 8.373

11 Perdidas w/kVAR < 0.15 (valor típico)

3.2) Secccionador Tripolar de Línea ST-S3EG-V ySeccionador Tetrapolar de Puesta a Tierra ST-S4PT-V

PRECAUCION NO ENERGIZAR EL BANCO SI EXISTEN FUSIBLES ACTUADOS Y NO

SE HA VERIFICADO EL ESTADO DE LOS CAPACITORES.

NOTA ADEMAS DE LAS RECOMENDACIONES DADAS, SE DEBEN TENER EN

CUENTA TODAS LAS RECOMENDACIONES PROPIAS DE CADA EMPRESA DE

ENERGIA Y LA NORMATIVA VIGENTE.





Los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra se utilizan para proteger al personal cuando trabaje en equipos eléctricos, y por ello deben ser muy fiables y seguros en el servicio – incluso bajo condiciones climáticas adversas. Los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra se ofrecen con frecuencia como combinados de ambos dispositivos.

Los seccionadores tienen que aislar los equipos conectados aguas abajo – es decir, equipos que ya no están bajo tensión de los circuitos conectados a los mismos. Así, los seccionadores establecen una distancia de seccionamiento visible en aire hacia los equipos conectados agua abajo.

La función de un seccionador de puesta a tierra consiste en poner partes desconectadas de las celdas a tierra y – si se trata de seccionadores de puesta a tierra multipolares – de ponerlas en cortocircuito al mismo tiempo.

Aplicación

Los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra son adecuados para instalaciones interiores hasta 36 kV. Debido al empleo de aisladores poliméricos, los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra también pueden utilizarse con una humedad del aire elevada y condensación ocasional, p.ej. en áreas tropicales.

Los dispositivos están protegidos contra la corrosión. Las partes de acero están galvanizadas o bien recubiertas electroestáticamente con resina epoxi en polvo sobre una capa de fosfato.

Los seccionadores pueden ser instalados en cualquier posición con el eje horizontal. También existen ejecuciones para su montaje con el eje en posición vertical.

Endurancia





Normalmente, los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra se maniobran pocas veces. Por eso no han sido diseñados para un gran número de ciclos de maniobra. La endurancia mecánica y la endurancia de los contactos es de:

- 5,000 ciclos de maniobra para el seccionador - 1,000 ciclos de maniobra para el seccionador de puesta a tierra.

Funciones de los seccionadores

Los seccionadores ST-S3EG-V/ST-S4PT-V; tienen las funciones siguientes:

- Abrir o cerrar circuitos, o bien para conectar o cortar corrientes despreciables, o bien cuando no exista una diferencia significante de tensión entre los circuitos a conectar o desconectar.

- Establecer una distancia de seccionamiento entre los terminales de cada polo en la posición abierta.

La función de los seccionadores de puesta a tierra ST-S4PT-V, consiste en poner partes desconectadas de las celdas a tierra y – si se trata de seccionadores de puesta a tierra multipolares – de ponerlas en cortocircuito al mismo tiempo.

Resistencia a los cortocircuitos

La resistencia a los cortocircuitos de seccionadores y seccionadores de puesta a tierra cerrados ha sido ensayada según ANSI C37.34.

Debido al circuito sin bucles, no hay que enclavar los seccionadores contra su apertura por fuerzas de cortocircuito.

Los seccionadores de puesta a tierra montados en seccionadores o utilizados como dispositivos independientes tienen que estar enclavados en presencia de corrientes cresta superiores a 50 kA cuando la corriente cresta fluye a través del seccionador de puesta a tierra en la dirección 2 según el gráfico mostrado. En esta dirección son efectivas grandes fuerzas de apertura.

Para los seccionadores de puesta a tierra montados en un seccionador, el enclavamiento mecánico entre el seccionador y el seccionador de puesta a tierra es un modo sencillo de excluir las desventajas de la dirección de la energía con un efecto de fuerza de apertura.





Mecanismos manuales

En lugar de ser operado a motor, el eje de maniobra también puede accionarse a mano.

El accionamiento a través de una varilla depende de la posición de montaje y la accesibilidad. Las varillas de accionamiento son de tubo galvanizado y pueden utilizarse en celdas con tensiones asignadas superiores a 1 kV. Estas varillas de accionamiento se emplean para accionar la palanca de la varilla de accionamiento (disponible como accesorio) montada en el eje de maniobra.

Enclavamiento mecánico

Los seccionadores con un seccionador de puesta a tierra montado pueden equiparse con un enclavamiento mecánico si el seccionador de puesta a tierra es accionado mediante una varilla de accionamiento.

Los dispositivos de maniobra con mecanismo de fuerza mecánica deben ser enclavados con los medios pertenecientes al mecanismo de funcionamiento, es decir, que hay que impedir su accionamiento. A tal efecto, la parte sin accionamiento por fuerza mecánica precisa un bloque de contactos auxiliares.

Si no disponen de mecanismo de fuerza mecánica ni el seccionador ni el seccionador de puesta a tierra, es posible realizar el enclavamiento mecánico en conexión con un bloqueo de maniobra electromecánico. En este caso, el bloqueo de maniobra electromecánico está montado en el seccionador.

Características Técnicas





ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD ST-S3EG-V ST-S4PT-V

1 Forma de montaje Horizontal/Vertical

2 Tipo de maniobra Manual con mecanismos

desde el piso

3 Tensión de servicio kV 13.2

4 Tensión máxima kV 27

5 Nivel básico de aislamiento (BIL) kV 125

6 Corriente nominal A 400

7 Corriente cresta kA 50

8 Línea de fuga/Distancia de arco mm 780/300

9 Numero de polos 3 4

10 Aislamiento Elastomérico formado por

goma de silicona

11 Núcleo del Aislador Fiberglass Round Rod

3.3) Reactancia Supresora de Corriente Inrush

Las reactancias de inserción son monofásicas y aptas para montaje exterior. Están diseñadas para que la corriente de inserción no supere 100 veces la nominal del banco, soportan los esfuerzos electrodinámicos provocados por las corrientes inrush y de cortocircuito, son aptas para servicio permanente, con aislamiento de goma de silicona y núcleo en aire.

Los bancos (por criterios de diseño e instalación) están próximos entre sí, y el pico de corriente de inserción puede alcanzar valores destructivos para los condensadores o para los elementos de maniobra de los bancos, por lo que se los deberá dota de reactancias de inserción sin núcleos magnéticos saturables.

Para evitar que el aislamiento exterior se dañe por efecto joule, y que la reactancia soporte los esfuerzos electrodinámicos de hasta 4.5 kN.

Las reactancias han sido diseñadas y probadas de acuerdo a la norma ANSI C37.34.

El aislamiento elastomérico está conformado por goma de silicona de la más alta consistencia tipo HTV de Dow Corning.





Características Técnicas

ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD ST-RSI

1 Forma de montaje Vertical




6 Corriente nominal A 200

7 Corriente Inrush máxima kA 12

8 Línea de fuga/Distancia de arco mm 620/250

9 Inductancia µH 48


goma de silicona

3.4) Pararrayos

Los pararrayos utilizados son del tipo AREVA-TRIDELTA, son del tipo para protección de transformadores, equipos de maniobra e instalaciones eléctricas contra sobretensiones atmosféricas y de maniobra; para el caso del banco de condensadores los pararrayos cumplen la función de protección contra sobretensiones de maniobra.

El pararrayos debe de estar instalado lo más cerca posible del equipo a proteger.

La envolvente de silicona exterior garantiza el aislamiento necesario en zonas de contaminación elevada.

La norma de fabricación y pruebas de los pararrayos es la IEC 61109.





Características

ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD AREVA





6 Corriente nominal kA 10

7 Corriente de cortocircuito kA 20

8 Línea de fuga/Distancia de arco mm 380

9 Clase 2


goma de silicona

3.5) Transformador de Corriente de Desbalance

Los reguladores de energía reactiva que controlan las baterías automáticas de condensadores, precisan para su correcto funcionamiento disponer de una señal de entrada que les permita conocer en todo momento las necesidades de energía reactiva de la instalación.

Esta señal se les proporciona mediante un transformador de corriente instalado en el exterior de la batería, en un punto de la línea por el que circule la totalidad de la carga de la instalación (incluidos los condensadores).

Los transformadores de corriente de desbalance son aptos para instalación exterior, aislados en goma de silicona de la más alta consistencia tipo HTV de Dow Corning y sus características eléctricas estarán determinadas por el diseñador de los bancos.





La corriente de desbalance se producen cuando por la tres fases de un sistema trifásico no circulan las mismas intensidades, este tipo de desequilibrio provoca: sobrecalentamiento en los receptores, en cables de alimentación y protecciones que incluso podrían llegar a disparar, esto es debido a que se presenta circulación de corriente por el neutro, lo que no debería presentarse (recordar que en redes trifásicas con el neutro distribuido y si el sistema es equilibrado no hay circulación de corriente por el conductor neutro).

Características

ITEM DESCRIPCIÓN UNIDAD TCIR – 15 kV




5 Nivel básico de aislamiento (BIL) kV 15.5/34/95

6 Relación de transformación A 100/1

7 Clase de protección 5P 20

8 Pot6encia VA 5

9 Clase de aislamiento F

10 Refrigeración SNAN

3.6) Interruptor de Vacío





1.- INTRODUCCION 2.- CARACTERISTICAS DEL INTERRUPTOR

2.1.-Normas de Fabricación y Pruebas 2.2.-Condiciones de Operación 2.3.-Especificación Técnica

3.- DISEÑO Y CONSTRUCCION 3.1.-Diseño (Componentes: Actuador, botellas de vacío, aislador polo, TCs, Tanque,

Controlador) 4.- OPERACION DEL INTERRUTOR

4.1.-Funcionamiento de Actuador (apertura y cierre) 4.2.-Tiempos de apertura y cierre 4.3.-Funcionamiento de Sistema de Control (esquema y componentes)

5.- INSTALACION Y PUESTA EN SERVICIO 5.1.-Inspección visual 5.2.-Prueba preliminar 5.3.-Instalación previa 5.4.-Puesta en servicio

6.- MANTENIMIENTO 1.- INTRODUCCION

El presente manual proporciona información del diseño, instalación y operación del Interruptor RESEAD modelo IVE-15KV - IVE-24KV.





Antes de poner en servicio el Interruptor, debe leer detenidamente el contenido de dicho manual, el Interruptor se usa en conjunto con un Tablero de Control y adicionalmente viene con un Transformador de Tensión de acuerdo a solicitud del Cliente.

RESEAD ha cumplido minuciosamente un proceso de fabricación del Interruptor, garantizando con ello que el producto cumpla con las exigencias de la norma IEC 62271-100 y los requerimientos solicitados por el Cliente.

ADVERTENCIA DE SEGURIDAD:

El Interruptor automático trifásico debe ser operado dentro de los valores descritos en su placa de características.

Dicho Interruptor no debe usarse como el único medio para aislar un circuito de media tensión, ya que por razones de seguridad para el personal que realiza operaciones en la línea, esta desconexión eléctrica debe ser visible y colocarse a tierra en forma segura.

Por lo tanto los Interruptores deben ser operados por personal calificado, debidamente entrenados y conocedor de los riesgos que implica dicha operación.

2.-CARACTERISTICAS DEL INTERRUPTOR

2.1.- NORMAS DE FABRICACION Y PRUEBAS

El Interruptor al cual hace referencia dicho manual, cumple los requisitos de fabricación y pruebas de las siguientes normas:

IEC 62271-100: International standard High-voltage switchgear and controlgear – High voltage alternating current circuit breakers

2.2.- CONDICIONES DE OPERACION

Condiciones Ambientales:

Los Interruptores trifásicos modelos IVE, para uso exterior están diseñados para trabajar bajo las siguientes condiciones ambientales

- Temperatura ambiente: -15 a 40 °C - Humedad relativa: 70 a 100% - Altura máxima sobre el nivel del mar : 3000 m

Condiciones de Operación:

Los Interruptores trifásicos, de acuerdo al modelo IVE-15KV, 24KV o 36KV serán instalados en sistemas de media tensión de las siguientes características:

Modelo de Interruptor 15KV 24KV

- Tensión Nominal del Sistema: 10 kV 22.9kV

- Tensión Máxima de operación del Sistema: 15kV 24kV





- Frecuencia Nominal: 60Hz. 60Hz.

2.3.- ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

Los Interruptores tienen las siguientes Características Generales:

PARA SISTEMA DE 10KV

- Modelo : IVE-15KV - Montaje : Intemperie - Corriente Nominal : 630 A - Tensión Nom. de Operación : 15 KV - Frecuencia : 60 Hz. - Nº de fases : 3Ø, 2Ø, 1Ø - Corriente de Interrupción : 20 kA - Capacidad de Corto Circuito : 20/50 kA - Enfriamiento : SNAN - Expectativa de vida Eléctrica : 10000 oper. a I nom. - Extinción de Arco : Vacío

Aislamiento AT:

- Tensión nominal de aislamiento : 15.5 kV - Tensión de ensayo con onda de impulso 1,2/50 µs interno : 110 kV pico - Tensión de ensayo con onda de Impulso, exterior : 170 kV - Tensión de ensayo a frecuencia industrial durante 1 minuto : 50 kV r.m.s. - Línea de fuga de aisladores : 960 mm. - Aislante externo : Goma de silicona

Accionamiento:

- Mecanismo de mando : Actuador Magnético - Tiempos de Apertura y Cierre : 55 / 70 mS

Sensores de Corriente (*):

- Relación de Transformación : 600/1 A - Potencia/ Clase : 2 VA / 5P20 - Tanque y tablero de Interruptor : Acero inoxidable

Gabinete de Control:

- Tensión de Alimentación : 220 VAC / Cargador Aut. 220VAC / 24VDC - Tensión de operación : 24VDC Banco Batería recargables 7.2AH - Rele de Protección (**) : SEL 751A - Panel Frontal : selector manual o Lockout / Pulsador apertura /

Cierre, luces indicadoras





- Grado de Protección : IP55

(*) Relación estándar, si lo requiere el cliente (**)Modelo Estandar, si lo requiere el cliente (otro modelo bajo solicitud del cliente)

PARA SISTEMA DE 22.9KV

- Modelo : IVE-24KV - Montaje : Intemperie - Corriente Nominal : 630 A - Tensión Nom. de Operación : 22.9 KV - Frecuencia : 60 Hz. - Nº de fases : 3Ø - Corriente de Interrupción : 20 kA - Capacidad de Corto Circuito : 20/50kA - Enfriamiento : SNAN - Expectativa de vida Eléctrica : 10000 oper. a I nom. - Extinción de Arco : Vacío

Aislamiento AT:

- Tensión nominal de aislamiento : 24.0 kV - Tensión de ensayo con onda de impulso 1,2/50 µs interno : 125 kV pico - Tensión de ensayo con onda de Impulso, exterior : 170 kV - Tensión de ensayo a frecuencia industrial durante 1 minuto : 60.0 kV r.m.s. - Línea de fuga de aisladores : 960 mm. - Aislante externo : Goma de silicona

Accionamiento:

- Mecanismo de mando : Actuador Magnético - Tiempos de Apertura y Cierre : 55 / 70 mS

Sensores de Corriente (*) :

- Relación de Transformación : 600/1 A - Potencia/ Clase : 2 VA / 5P20 - Tanque y tablero de Interruptor : Acero inoxidable

Gabinete de Control:

- Tensión de Alimentación : 220 VAC / Cargador Aut. 220VAC / 24VDC - Tensión de operación : 24VDC Banco Bateria recargables 7.2AH - Rele de Protección (**) : SEL 751ª - Panel Frontal : selector manual o Lockout Pulsador apertura /Cierre,

luces indicadoras - Grado de Protección : IP55





(*) Opcional bajo pedido: Relación estándar, si lo requiere el cliente (**)Opcional bajo pedido: Modelo estándar (otro modelo bajo solicitud del cliente)

3.-DISEÑO Y CONSTRUCCION

3.1.- DISEÑO

El diseño del Interruptor se ha realizado con componentes de última tecnología usados en los interruptores de alto poder de ruptura.

IVE 15/24KV

DIMENSIONES GENERALES

Contando con los siguientes componentes principales:

3.1.1.- Actuador Electromagnético.

El interruptor IVE utiliza un sistema de operación simple y confiable de actuador magnético que puede operar confiablemente 20 000 operaciones a plena carga. Este mecanismo es libre de mantenimiento al no tener partes móviles donde se requiere lubricación y/o ajustas. Es bi estable con su imán permanente no requiere de potencia para mantener el contacto abierto o cerrado.

3.1.2.- Botellas de Vacío.

La tecnología de botellas de vacío es la más innovadora tecnología, que encaja dentro de los requerimientos del Interruptores IVE de diseño compacto y alta capacidad de ruptura, garantizando 10 000 operaciones eléctricas a corriente nominal.

3.1.3- Polos





Los polos de cada fase del Interruptor, están fabricados de material composite compuestos de fibra de vidrio y resina epóxica, brindando mayor resistencia mecánica e ideal para ambientes corrosivos, ya que los mismos están encauchados con una manga de silicona brindándoles mayor protección contra rayos UV, propiedades hidrofóbicas y larga línea de fuga; siendo estos ideales para zonas de alta contaminación.

3.1.4- Transformador de Corriente

El transformador de Corriente, es un bobinado de cobre en núcleo toroidal de Acero al Silicio encapsulado en Resina epóxica cicloalifática y recubierto con fibra de vidrio, ubicados entre la salida del borne móvil de la botella de vacío y el borne de salida del Interruptor.

Las salidas secundarias del transformador están encapsuladas y bajan hacia la base del tanque de alta tensión, internamente se realiza la conexión estrella para ser conectados los conductores a la placa terminales en la base inferior del tanque, los mismos que son de relación 600 / 1 A (otra relación a solicitud del cliente). Para realizar el cambio de relación este se tendrá que ubicar el conector correspondiente como se indica en el diagrama de conexiones.

3.1.5 Aislamiento externo

El aislamiento externo de los polos y del Transformador de corriente es de manga de silicona de alta consistencia, con larga línea de fuga mayor a 31 mm/kV ideal para zonas de alta contaminación.

Siendo el caucho de silicona el material que mejor rendimiento aislante para el uso exterior debido a su propiedad intrínseca de Hidrofobicidad, teniendo clase HC01 no permitiendo la formación de cúmulos de agua en su superficie, reduciendo la corriente de fuga incrementando su confiabilidad y expectativa de vida.

3.1.5 Tanque del Interruptor

El tanque del Interruptor está fabricado de plancha de Acero inoxidable C304, garantizando con ello una protección para su operación a la intemperie en zonas de alta contaminación y corrosión salina cercanas al mar.

En el tanque se contiene el actuador magnético, con el mecanismo de accionamiento mecánico y de transferencia a cada unos de los ruptores instalados en cada polo, en este también encontrara un contómetro de operaciones mecánicas para evaluar el momento que se requiera una inspección y/o mantenimiento contrastándolo con el contómetro del tablero de control.

3.1.6 Gabinete de Control

Gabinete metálico pudiendo ser: en acero inoxidable C304 que no requiere tratamiento anticorrosivo para uso intemperie, dicho gabinete es a prueba de agua contiene doble puerta de protección y agujeros en la parte inferior para conexión de cables a la señal del interruptor.

En su interior contiene un panel de funcionamiento por botoneras así como el contómetro de operaciones, así como pulsadores o selectores Manual/Automático para habilitar el





funcionamiento local o remoto del actuador y encender la fuente de baterías en banco de 24 VDC para alimentación del circuito de control. El encargado de controlar la operación del Interruptor así como de monitorear y proteger la red es el relé de protección de sistemas de distribución marca SEL pudiendo suministrarse en los siguientes modelos: SEL751A, SEL351A, u otro bajo pedido, siendo el modelo a suministrar el indicado de acuerdo a las necesidades del cliente, el cual permite adquirir y ver en el display las señales de medición de corriente. Para mayor información ver manual SEL, con el detalle de operaciones y configuración del relé.

4.-OPERACIÓN DE INTERRUPTOR

4.1.- FUNCIONAMIENTO DE ACTUADOR

CIERRE.-

En la posición de abierto la armadura reposa en un distanciador del actuador electromagnética. La armadura retenida por el resorte de apertura y una pequeña fuerza del imán. Cuando se energiza la bobina en la polaridad correcta el flujo magnético generado está en la misma dirección que la del imán, la armadura es arrastrada dentro de la bobina hasta su límite opuesto, transmitiendo la fuerza a una varilla con el resorte de contacto que mediante un conjunto de levas permite desplazar el contacto móvil de la botella de vació a la posición de cerrado del interruptor.

APERTURA.-

Cuando la bobina es energizada en la polaridad invertida, el flujo magnético se opone a la fuerza generada por el imán. Esto reduce la fuerza de retención del imán y libera la armadura, llevando el resorte de apertura la armadura a la posición original, permitiendo que mediante la transmisión el contacto de la botella de vacío se encuentre en la posición de contactos abiertos de los tres polos.

4.2.- VELOCIDAD Y TIEMPOS DE FUNCIONAMIENTO

VELOCIDAD DE APERTURA.-

Un trazo típico del recorrido y la corriente de bobina durante la operación de apertura de un actuador cuando el actuador es instalado en nuestro mecanismo de transmisión de acuerdo a





los valores requeridos por la botella de vacío es mostrado en la figura 1. El recorrido completo ocurre en aproximadamente 15 ms. En este caso el viaje del actuador es de 24 mm y el transmisor de relación 2.12:1. Esto da un viaje de 11.3mm del transmisor en el lado de la Botella de vacío. El recorrido real del contacto de interruptor en esta situación es 6mm.

Dejando 4mm para limpieza de contacto. Esto aun deja 1.3mm, lo cual se permite para las pérdidas en el mecanismo del VCB. La velocidad promedio de contactos es así aproximadamente 11.3/15=0.75m/s sin tomar en cuenta cualquier pérdida que ocurra. Esta velocidad no es particularmente útil, como esto no dice mucho sobre la velocidad en los puntos críticos en el recorrido de los VI’s.

Los fabricantes y diseñadores de VI normalmente consideran la velocidad de apertura la más importante como la velocidad promedio entre el punto de separación de contacto y ¼ del recorrido de contacto del VI (recorrido libre) de la posición de apertura. Esto es porque los contactos del VI no viajan antes del punto de contacto de separación y por lo cual este recorrido no es particularmente relevante. El ¼ de “recorrido libre” del extremo abierto del actuador asimismo no es relevante debido a la naturaleza del diseño del VI. La velocidad de apertura del VI en la figura 1 es por eso alrededor 1.1m/s entre la separación de contacto y ¼ de recorrido libre de la posición de apertura completamente asumiendo pérdidas de 1.3mm. Esto está dentro de la mayoría de especificaciones estándares de VI’s.

Figura 1: Características de una operación de apertura sobre el actuador

En una operación de apertura la bobina del actuador actúa principalmente para “liberar” el actuador de su enganche cerrado, y los resortes realizan la mayoría del trabajo. Una ventaja importante de usar esta configuración de sistema es que requiere bajo consumo de energía para la operación de apertura del actuador. Una operación de apertura es más probable que tenga éxito si el suministro de energía al sistema de mando es por alguna razón en condiciones disminuidas. Este diseño también permite una muy rápida secuencia de operación “cierre-apertura”, los cuales son a menudo un requerimiento de los Interruptores de Potencia.

TIEMPO DE APERTURA.-

La duración del tiempo desde la corriente inicial del bobinado hasta la separación de contacto, normalmente conocido como “tiempo de apertura” es importante, como hay un cierto retraso en





la detección de la falta de una falla y la separación de contacto. Debido a la naturaleza del diseño de actuador, la separación del contacto toma un espacio en muy corto tiempo después de la corriente de inicio. En la figura 1, el tiempo entre la corriente de iniciación y la separación de contacto es aproximadamente 15mS. Este es a menudo un tiempo demasiado corto antes de la ruptura de una falla y puede ser adicionado un retraso adicional electrónicamente en la apertura cuando se configure el Controlador Electrónico del Actuador.

VELOCIDAD DE CIERRE.-

La velocidad de cierre del Actuador Magnético es probada así como la velocidad de apertura con el actuador instalado en el mecanismo del Interruptor.

Un típico trazo de la operación de cierre con el actuador se muestra en la figura 2.

El trazo muestra como la posición del actuador y los cambios de la corriente de bobina en el tiempo. Puede verse que la corriente de la bobina establece un máximo justo después que el embolo empieza a moverse. La corriente inicia su caída una vez que el embolo ha acelerado y ha alcanzado una velocidad razonable.

La duración completa para la operación de cierre desde la iniciación de corriente para cierre es alrededor 45 ms, el movimiento es 25 ms, asumiendo perdidas sobre 1.3mm esto da una velocidad de cierre promedio de 0.4m/s.

De nuevo, como con la operación de apertura, la velocidad durante la operación de cierre es más relevante entre ciertos puntos en el recorrido del mecanismo del Interruptor en vacío, porque una conexión está siendo hecha en lugar de rota habiendo menos preocupación en la formación de arco, la velocidad de distancia ha terminado conveniente si es más corta. Los fabricantes de Interruptores de Vacío generalmente consideran más importante la velocidad de cierre como la velocidad promedio medida desde 2/3 del recorrido de contacto (libre) de la posición abierto de las botellas de vacío hasta el cierre de contacto (donde los contactos paran el movimiento). La velocidad de cierre de los VI en la figura 2, es así alrededor de 0.9 m/s entre 2/3 de recorrido libre (desde la posición completamente abierto) y el cierre de contacto asumiendo perdidas de 1.3mm.





Figura 2: características de una operación de cierre sobre el actuador

TIEMPO DE CIERRE.-

La duración del tiempo desde que la corriente del bobinado inicia hasta el “cierre de contacto” en una operación de cierre se conoce como el “tiempo de cierre”. Este tiempo es generalmente mucho menos relevante que el retraso entre el inicio de una operación de apertura y la separación de contacto. Esto es porque el “tiempo de cierre” no es crítico para la seguridad del sistema. La principal limitación en el periodo entre la iniciación de cierre y el cierre de contacto son normas especificados por algunos fabricantes de Interruptores que pueden limitar este periodo a 100ms o menos. El rango del actuador ha sido diseñado para cumplir con un periodo de 100ms máximo entre la iniciación de la corriente y el cierre de contacto. Observando el trazo de la corriente y el recorrido y midiendo el periodo de tiempo entre la iniciación de la corriente y el cierre de contacto es de 45 ms aproximadamente.

4.3.- FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL.-

A continuación se detalla la conexión y funcionalidad del Controlador del Actuador, junto con las especificaciones y recomendaciones para almacenamiento de carga en condensadores electrolíticos y convertidor DC-DC usados con el sistema controlador.

El controlador se usará para operar el Actuador de bobina electromagnética en el Interruptor de Potencia. El controlador utiliza un campo matriz del relé de protección con toda la lógica del mando y software de estrategia programada. Las salidas de disparos de apertura pueden programarse fácilmente según los requisitos del control en caso manual vía tablero de control o automático mediante el relé de protección SEL.

4.3.1.- ESQUEMA DEL CONTROLADOR





SISTEMA DE CONTROL DE INTERRUPTOR-CONTROL SEL

Figura 3.- Esquema de Controlador

4.3.2.- CARACTERISTICAS DE LOS COMPONENTES DEL CONTROLADOR.-





MS1: Microswitch de posición abierto (normalmente cerrado)

MS2: Microswitch de posición cerrado (normalmente cerrado)

Man./ Aut. : Selector para realizar operaciones en forma manual mediante botoneras o en automático con rele SEL a los valores programados de apertura y cierre.

Cargador fuente 220-110VAC / 24 VDC: requerido para mantener las baterías 2x12VDC todo el tiempo cargadas.

Selector Fuente 0-1: Cuando se va a transportar, almacenar o no va a tener la alimentación externa, el switch debe permanecer en la posición 0, evitando que se descarguen las baterías, en caso de la puesta en servicio ubicarlo en la posición 1 para habilitar. Solo para los modelos 751A y 351A

Convertidor DC/DC: Este dispositivo permite cargar la energía requerida al condensador, siendo de 100W, 24DC/90VDC.

CAPACITOR: Almacena energía para los disparos de apertura y cierre (normalmente 1x o 2x100 000uF, 80V o 100V condensador).

Contactores K1 y K2 o Relé de Estado Sólido: Estos permiten realizar la inversión de polaridad para accionar el actuador magnético MAGACT.

4.3.3- CONEXIÓN DE LA BOBINA

Es importante conectar la bobina del actuador al controlador con la polaridad correcta para habilitar su funcionamiento.

Si hay incertidumbre sobre la polaridad de la bobina:

- Fije la duración de pulso de cierre en el controlador a un valor que será más que suficiente para manejar el actuador en la operación de cierre.

- Ponga el actuador con la correcta instalación del resorte de apertura y contacto. - Asegure que el actuador está en la posición abierto - Conecte la bobina al controlador, marcando los alambres por separados para poder

identificarlos. - Asegure que el controlador esta correctamente montado y el capacitor(es) está

totalmente cargado. - Inicie la operación cierre. - Si no hay movimiento del actuador, invierta la polaridad de la bobina e intente de nuevo - Una vez determinada la correcta polaridad, asegure que los alambres de la bobina sean

marcados de acuerdo a esta.





4.3.4- CONVERTIDOR DC/DC

El convertidor DC/DC se usa para suministrar el almacenamiento del condensador que conduce a la bobina, y provee el voltaje para la operación del panel del controlador actuador.





Por esta razón es de suma importancia para el funcionamiento confiable del sistema. El convertidor DC/DC toma el suministro de DC de la batería o de un suministro y produce una salida altamente estable que normalmente es fijada en 80 a 90V

Voltaje de entrada

24 Vdc que es la tensión de control.

Voltaje de salida

Nominal 80V

El rango de salida 55V – 90V

4.3.5- CONDENSADOR

El banco del condensador se usa para almacenar la carga y proveer una descarga de energía requerido por los Actuadores en la operación de cierre. Por esta razón es de vital importancia para la confiabilidad de operación del sistema.

Por lo cual los capacitares recomendados son condensadores electrolíticos de alta calidad. Es importante que el banco capacitor pueda almacenar energía suficiente para proporcionar una operación abierto-cierre-abierto con un cronometrado de apertura, espera 300ms, cierre, espera <100ms, abre. Desde la operación de cierre en la bobina del Actuador Magact requiere de mayor energía que la apertura, esto es una consideración clave cuando se calcule la capacitancia requerida si puede ocurrir un cierre exitoso, es más probable que ocurra una operación de apertura exitosa.

- Condensadores electrolíticos - Especificaciones

La capacitancia total >100 000uF

Voltaje 100V / 125V **

Corriente max. De riso a 85ºC / 120Hz >32 A RMS

Máximo total ESR a 20ºC <0.005Ώ

Temperatura de operación -40 a +85ºC

Resistencia a +85ºC con corriente riso max. > 3000 horas ***

Tolerancia de capacitancia +- 20%

La corriente de fuga I=3√CV (uA) máx después de 5 minutos aplicando el voltaje nom.

**el máximo nivel de transitorio permitido por cortos periodos de tiempo sin causar daño permanente en el condensador. En algunos casos pueden usarse 80V en el condensador.





***Al final de las prueba de resistencia la capacitancia cambia y el factor de disipación puede ser ≤ al especificado al final de su vida (debajo). Y la corriente de fuga ≤ especificado al valor inicial. La vida real en operación como almacenaje de carga para aplicaciones del actuador excederá esto por muchas veces debido a que la corriente generada es muy baja.

La expectativa de vida está definido por:

El cambio de Capacitancia excede +-20% del valor medido inicial

El factor de disipación excede 200% del valor inicial especificado.

Precauciones de seguridad

A causa que la especificación de los condensadores usados en el almacenamiento del banco de carga, ellos son inherentemente capaces de enviar una corriente elevada a un alto voltaje. Cuando un capacitor ha sido usado con un Sistema Controlador es probablemente que haya sido cargado por lo menos parcialmente. Si los terminales del capacitor o los cables de interconexión son dejados en corto circuito. Esto puede causar serios daños, causando calentamiento.

Cuando traslade o realice mantenimiento en el controlador, es vital que los Condensadores sean desconectados y se aísla cualquier conductor denudo que tenga un potencial para un cortocircuito propiamente. El banco capacitor deberá ser descargado a través de una resistencia entre 150-250 antes de ser almacenado, transportado o realizar algún mantenimiento.

5.- INSTALACION Y PUESTA EN SERVICIO

5.1.- INSPECCION VISUAL

El equipo Interruptor ha sido fabricado y verificado cuidadosamente en funcionamiento y rendimiento de operaciones antes de remitirlo al cliente. Por lo que tenga las siguientes precauciones:

Al recibir el equipo inspeccione minuciosamente y se encuentra algún indicio de daño contáctese con el transportista o el distribuidor para verificar dichos daños.

Comprobar las especificaciones de la placa característica, que estén de acuerdo a la solicitud del cliente y de la línea de distribución donde va a operar.

El Interruptor suministrado contiene los siguientes equipos:

Interruptor Propiamente. Soporte tipo subestación (bajo solicitud). Gabinete de Control. Cable de comunicación entre el Interruptor y el Gabinete de Control con un terminal de

conector enchufable.

Adicionales bajo pedido:





Transformador de Tensión Trifásico o monofásico de acuerdo a solicitud. Cable de Conexión entre el Transformador de tensión y el Gabinete de Control. Transformador de Corriente Homopolar.

5.1.1.- COMPONENTES DEL INTERRUPTOR

El equipo Interruptor, está compuesto por el tanque propiamente dicho Interruptor y su tablero de control, adicionalmente a estos el soporte metálico, el transformador de tensión y un transformador de corriente homopolar externo si son requeridos de acuerdo al sistema de utilización. Ver la siguiente figura donde se observa el Interruptor y su tablero de control.

INTERRUPTOR RIVE-15/24KV

Relé SEL 751A

5.2.- PRUEBA PRELIMINAR

Antes de proceder a su instalación se puede realizar una prueba preliminar de funcionamiento.

Para realizar una prueba de operatividad se deben realizar los siguientes pasos:





1.- Conectar el Cable de conexión del Interruptor de 16 pines con el Gabinete de control, conectando de acuerdo al esquema que se indica en el tablero. De fábrica este cable umbilical sale conectado al tablero de control solo queda embonar el terminal enchufe a la toma ubicada en la parte inferior del Tanque y asegurarlo.

2.- En el panel frontal del gabinete de control ubicar el selector fuente 24VDC en la posición 1 (habilitado). La posición 0 indica que desconecta la fuente DC de las baterías para que estas no sufran descarga mientras el equipo es transportado o almacenado, para los modelos 751A y 351A.

3.- El Interruptor sale de fábrica en la posición de Abierto, comprobándose mediante la flecha indicadora en el accionamiento mecánico.

4.- Cuando ubique los selectores en unos instantes en el panel frontal la lámpara verde debe encontrase encendida indicando la posición de Interruptor abierto con lo cual el equipo se encuentra listo para operar.

5.- Proceder a pulsar la botonera roja de cierre (Close), el cual debe accionar el mecanismo y trasladando la posición de apertura a Interruptor cerrado, encendiendo la lámpara Roja y luego podemos realizar la maniobra de apertura pulsando dicho botón (Open).

6.- Repetir la maniobra para abrir, de la misma forma que se realizo el cierre, si se requiere realizar varias maniobras es necesario alimentar la fuente de tensión alterna para que las baterías no sufran descarga conllevando a no poder realizar maniobras.

7.- Una vez realizado las pruebas de funcionalidad, se debe revisar el reporte de pruebas del Interruptor así como la plantilla de programación de relé SEL y verificar los valores o proceder a cambiarlos de acuerdo a su necesidad, con el cable de comunicación y software del Relé SEL.

8.-Si se va a realizar algún cambio en los valores de programación referirse al manual SEL antes de proceder a manipular el relé. Si esta programación amerita un cambio de ratio de TC. VER 5.3

5.3.- INSTALACION PREVIA DEL INTERRUPTOR

Antes de proceder a su instalación en el sistema de distribución, se debe proceder a instalar lo siguiente:

1.- Amarar las cadenas o latiguillos de izaje en los 04 orejas de izaje dispuestos en el Tanque del Interruptor para que se unan en un solo cable de izaje, tener cuidado con los polos en el momento del izaje para que no sean dañados.

2.- Levantarlo a una altura de 1 o 2 metro del nivel del suelo, para poder realizar la instalación del soporte angular o soporte subestación.

3.- Instalación de soporte de Transformador de corriente Homopolar para Interruptor, solicitar la instrucción adicional al fabricante.





4.- Si el Interruptor cuenta con doble relación en los transformadores de corriente, Ubicar el terminal de la Fase R, S y T con el borne de la relación que le corresponde en cada fase, Ver el diagrama de conexión en el tablero de control antes de realizar esta operación.

5.- Para realizar esta operación de cambio de relación o conexión de TC homopolar, retirar la tapa lateral del Interruptor donde se encuentra la placa de características y ubicar en el borne que corresponda la relación de TC a la placa de terminales de 16 pines.

6.- Proceder a colocar la tapa lateral y asegurar mediante los pernos inoxidables.

7.- Conectar el cable de placa terminal 16 pines y asegurarlo.





5.4.- PUESTA EN SERVICIO

Una vez instalado los últimos accesorios, realizar las siguientes maniobras:

1.- Levantar con una pluma de los cuatro puntos de apoyo ubicarlo en la posición predeterminada.

2.- Si es montaje tipo subestación primero ensamblar el soporte de acuerdo al plano (ver anexo) y asegurar el ajuste de todos los pernos.

3.- Conectar los cables aislados a los bornes de los polos a las líneas del sistema de distribución y los cables de salida de los Transformadores a la Carga.

4.- Izar el Gabinete de Control es montaje subestación instalar en la parte lateral o frontal de estructura de acuerdo al plano de montaje.

5.- Conectar los cables de control del Interruptor de acuerdo al diagrama indicado.

6.- Conectar la carcasa del Interruptor y del gabinete de control a Tierra.

7.- Poner en servicio los interruptores y fusibles del gabinete de control.

8.- Asegurar que el Interruptor está en la posición abierto, y conectar la línea, quedando listo para puesta en servicio.

9.- Seguir los pasos del acápite 5.2 y proceder al energizado.





6.- MANTENIMIENTO DEL INTERRUPTOR

Los Interruptores una vez instalados debido a su expectativa de vida larga no requieren de una inspección para verificar la misma hasta por lo menos unos 10 años luego de su instalación.

Debido a su expectativa de vida de 10 000 operaciones eléctricas y 20 000 operaciones mecánicas, la frecuencia de inspección dada las condiciones climáticas y frecuencias de operación del interruptor es determinado por el usuario.

Recomendando los siguientes chequeos:

Daños físicos ocasionados por actos vandálicos. Verificar el estado de carga de las baterías del contómetro como de la fuente de control a

los 2 años ya que esta cuando esta trabajan a temperaturas altas pueden disminuir su expectativa de vida 4 años antes de realizar cambios.

Visualizar el número de operaciones del Interruptor en el contómetro y verificar su desgaste en operación descargando la información en el relé.

Verificar el estado de puesta a tierra del poste. El estado de las líneas y de los árboles cercanos. Otras consideraciones que crea necesario la empresa eléctrica.

1.- Inspección del Interruptor.

Si en caso de una falla el equipo está expuesto a un arco externo, se recomienda una inspección para asegurar su correcto funcionamiento.

Siguiendo los siguientes pasos:

Desconectar el equipo, y retirar de servicio. Inspeccionar el equipo y buscar los daños externos. Verificar si existen daños en el tanque Interruptor. Realizar una limpieza superficial del equipo con alcohol isopropílico y con un paño retirar

todo resto de carbón. Realizar una prueba de aislamiento mediante un megohmetro, verificando su estado.

2.- Características del Interruptor.

Verificar que las especificaciones de la placa de características están acordes con la tensión, corriente del sistema donde se encuentra instalado.

3.- Ensayos de apertura y cierre.

Cerrar y abrir los contactos del Interruptor usando el gabinete de control. Confirmar su accionamiento mecánico con la flecha indicadora. Verificar con un multímetro la continuidad de sus terminales. Realizar una limpieza a los terminales.

4.- Ensayos eléctricos.





Debido a un retiro por contorneo externo es preciso contactar con el fabricante a fin de realizar pruebas eléctricas de aislamiento de rutina para verificar el estado dieléctrico antes de ponerlo en servicio.

Nuevamente realizar la calibración de los ajustes de cierre y apertura en el Relé.

Para la nueva puesta en servicio se recomienda se sigan los pasos ya mencionados con anterioridad.

Nota: en caso de contar con problemas no contemplados en dicho manual contactarse con el fabricante, el cual podrá resolver dicha observación.

EL TABLERO CON EL RELÉ SEL 735; REQUIERE LAS SEÑALES PROPORCIONADAS POR LOS TC Y TP INSTALADOS EN LA S.E.

EL TABLERO CON EL RELÉ SEL 751A; REQUIERE ADICIONALMEMTE UNA SEÑAL DE 220 VAC.





4.- DIAGRAMA UNIFILAR Y CONEXIONADO DEL BANCO DE CONDENSADORES

Especificaciones generales:

Nivel de Tensión 13.2 kV Tensión máxima 15 kV BIL 125 kV Potencia Nominal del Banco 2.4 MVAR Potencia por paso 1.2 MVAR Corriente de cortocircuito 12 kA Frecuencia del sistema 60 Hz Conexión de cada paso Y – Y Conexión del banco paralelo Capacitancia 8.373 µF (por condensador) Potencia por capacitor 200 kVAR Inductancia 48 µH (por reactancia) Tipo automático Control del Banco factor de potencia Control por Paso desbalance de corriente Altura de montaje 1000 – 3000 msnm Altura del equipo 5.65 m

El diagrama unifilar del Banco de Condensadores muestra los dos pasos (estados) del Banco, los rangos en los que debe de fluctuar el factor de potencia para la inserción del banco para la compensación reactiva son dados por los criterios de coordinación de protección; independientemente del resultado de esto; el Paso 1 debe de ingresar primero cuando se realice la operación de compensación de la red, el Paso 2, ingresará al sistema cuando el Relé SEL 735 detecte que el factor de potencia este por debajo del nivel que será programado previo a su puesta en servicio, donde se definirán los límites máximos y mínimos del factor de potencia. El Paso 2 cuenta con las Reactancias que absorberán las corrientes de inserción toda vez que este (Paso 2) ingrese al sistema.

Los Sistemas de Puesta a Tierra (SPAT) se deben de instalar con la finalidad de garantizar la conexión del potencial a tierra de todos los equipos que lo requieran (transformadores, seccionadores, reactancias, pararrayos, condensadores, estructura, etc.) y la integridad del personal que opere los Bancos de Condensadores.

Todos los equipos que conforman el Banco de condensadores deben de estar aterrados, incluyendo la estructura metálica de soporte, con conductor de Cu desnudo de 35 mm2.

Ver Anexos.





Disposición de equipos

1. Seccionador Tripolar de Línea 2. Reactancia Supresora de Corriente Inrush 3. Interruptor de Vacío 4. Pararrayos 5. Transformador de Corriente de Desbalance 6. Condensadores (condensadores) 7. Seccionador Tetrapolar de Aterramiento 8. Tablero de Control – Interruptor de Vacío – Relé SEL 751A 9. Tablero de Control – Banco de Condensadores – Relé SEL 735 10. Mando de Accionamiento – Seccionador Tetrapolar 11. Mando de Accionamiento – Seccionador Tripolar

(ver anexos)

La disposición de los equipos dentro de la estructura metálica, cumple con las distancias mínimas de seguridad para sistemas de media tensión (Distancias de seguridad mínimas de partes energizadas – CNE Utilización; Tabla 31) que es 308 mm para sistemas en 13.8 kV; no es necesario aplicar el factor de corrección por altura.

Las partes donde no se alcanzan estas distancias mínimas de seguridad; se cubre el conductor con una manga de silicona que permite el aislamiento entre fases; dicha manga está hecha del mismo material con el que se fabricaron los pararrayos, reactancias y aisladores de seccionadores.

5.- RECOMENDACIONES COMPLEMENTARIAS PARA EL MANTENIMIENTO DEL BANCO DE CONDENSADORES

De la Estructura Metálica

Revisar el ajuste de los pernos y tuercas de los soportes de los equipos y de la estructura; cada 6 meses

Inspección visual de humedades que puedan deteriorar la estructura metálica. Protección de la estructura metálica con antioxidantes y esmaltes o similares, en

ambientes no agresivos. Las partes que pudiesen ser afectadas por la corrosión, aplicarles una capa de

pintura con contenido de zinc. La pernería que sufriese daños al hilo roscante, reemplazarlo solo con pernos

galvanizados.





ANEXOS Planos de diseño

Montaje de estructura metálica

Montaje de equipos





DIAGRAMA UNIFILAR





DISPOSICIÓN DE EQUIPOS





VISTA FRONTAL POR PASO





SECCIONADOR TRIPOLAR DE LÍNEA





SECCIONADOR TETRAPOLAR DE PUESTA A TIERRA





TRANSFORMADOR DE CORRIENTE DE DESBALANCE





TABLEROS DE CONTROL/RELÉ SEL 751A – SEL 735





Armado de base (1er cuerpo)

MONTAJE PREVÍO BASE TERMINADA

La base, debe ser armada previamente, para definir los anclajes de sujeción al suelo; este proceso se realiza in situ; siguiendo procesos similares a los utilizados en el montaje de estructuras metálicas para torres para líneas de media y alta tensión.

Se debe prever los anclajes, donde ira fijada la base; preparando una base de concreto, que soporte el peso de la estructura total (890 kg, aprox.); el procedimiento es el mismo al que se realiza en el montaje y anclaje de los equipos de potencia en la Subestación de Potencia.

La imagen es solo referencia, debido a que la base cuenta con piezas de diferentes longitudes y formas que varían de acuerdo a l tipo de equipo que van a soportar.





Armado de Estructura de soporte de equipos (2do cuerpo)

MONTAJE PREVÍO CUERPO TERMINADO

Para el montaje del segundo nivel de la estructura metálica, se debe prever todas las condiciones de seguridad en trabajos en altura, como son los EPP, arnés con línea de vida, estrobos.

El diseño de la estructura permite el montaje de la misma, adquiriendo la forma de andamio a medida que se van colocando las piezas de soporte de los equipos que conforman el banco, por lo que se recomienda realizar el armado por el interior de la caja que se forma en la estructura.

EL montaje puede realizarse de dos formas:

Si se cuenta con una grúa, se puede realizar el armado en la suelo, para ser izado con la ayuda de la grúa sobre la base previamente fijada al suelo.

Caso contrario; sobre la base fijada al suelo realizar el armado de cada una de las piezas, como si fuese un rompecabezas.





BOSQUEJO FINALIZADO

La altura que alcanza la estructura completa es de 5.60 m (aprox.); las dimensiones pueden variar para fines de diseño; debiendo mantenerse el diagrama unifilar que se propone, para cumplir con las especificaciones de protección del Banco de Condensadores.





Armado de Estructura Metálica

PRIMER NIVEL DE ESTRUCTURA FIJADA

SOBRE BASE DE CONCRETO

PREPARANDO EL PUNTO DE FIJACION PARA

ANCLAR LA LINEA DE VIDA





ARMADO DEL SEGUNDO NIVEL DE LA ESTRUCTURA MÉTALICA DEL BANCO DE

CONDENSADORES

EL MONTAJE PERMITE TENER SIEMPRE UN PUNTO

DE ANCLAJE PARA LA LÍNEA DE VIDA

ESTRUCTURA TERMINADA / AJUSTE DE PERNOS Y VERIFICACIÓN DE

VERTICALIDAD Y PARALELISMO DE ESTRUCTURAS





Montaje de Equipos de Protección y Control

El montaje de los equipos de protección y control en la estructura metálica, se realiza mediante el uso de poleas, tricot, sogas de servicio; el proceso es sencillo, teniendo siempre presente la seguridad del personal que realiza el montaje como de los que se puedan encontrar eventualmente dentro del área de trabajo.

MONTAJE DE SECCIONADOR TRIPOLAR

PESO: 75 kg

MONTAJE DE INTERRUPTOR DE VACÍO

PESO: 135 kg





REACTANCIA SUPRESORA DE CORRIENTE INRUSH

PESO: 15 kg

SECCIONADOR TETRAPOLAR DE PUESTA

A TIERRA PESO: 40 kg

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE POR DESBALANCE DE

CORRIENTES PESO: 15 kg





CAPACITORES PESO: 38.5 kg C/U

PARARRAYOS PESO: 4.2 kg C/U

MONTAJE Y SINCRONIZACIÓN DE MANDOS DE

ACCIONAMIENTO MANUAL; SECCIONADORES TRIPOLAR Y

DE PUESTA A TIERRA





NUESTRO EQUIPO DE TRABAJO CON UN BANCO DE CONDENSADORES COMPLETO, CON LOS CONEXIONADOS FINALIZADOS, TABLEROS DE CONTROL AUTOMÁTICO Y

ACCIONAMIENTO MANUAL TERMINADOS.

MONTAJE FINALIZADO





INTERRUPTOR DE VACÍO IVE 15 kV

montaje de bancos de condensadores - tipo subestación

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