Fundamentos de operación, diagnóstico y mantenimiento de generadores eléctricos de alta tensión

Duración: 40 horas

Instructor:

Ing. Alejandro González Vázquez
M.C. Oscar A. Reyes Martínez
Dr. Rafael García Illescas

Objetivo:

Los participantes aprenderán la importancia de las técnicas de diagnóstico, para detectar mecanismos de deterioro incipientes y tomar las acciones correctivas necesarias para evitar una falla en servicio y extender la vida útil de los generadores. Para ello, los participantes revisarán el principio de operación de los generadores, su clasificación de acuerdo a su turbina, sus aspectos relevantes de diseño y las condiciones normales y anormales de operación, que son fundamentales para un buen diagnóstico. También analizarán los componentes más importantes de los generadores, sus mecanismos de deterioro, las técnicas de diagnóstico, aplicadas fuera de línea y en línea y sus criterios de evaluación. Para cubrir los aspectos prácticos del curso, se discutirán casos reales de diagnósticos realizados, en diferentes tipos de generadores. Finalmente, los participantes conocerán el concepto del Índice de salud, como una nueva herramienta para la gestión del mantenimiento de los generadores

Dirigido a:

Ingenieros eléctricos o electromecánicos que enfrentan problemas relacionados con la instalación, la operación, el diagnóstico, el mantenimiento y la reparación de generadores eléctricos de potencia.

Temario

I. Inicio del curso.

1. Presentación de los instructores
2. Descripción de las instalaciones y servicios
3. Entrega del material del curso
4. Presentación del grupo
5. Reglas de operación del curso
6. Evaluación diagnóstica

II. Fundamentos teóricos

Introducción.
1. Principio de operación de los generadores de alta tensión

1.1. Leyes electromagnéticas
1.2. Generación de corriente alterna; monofásica, trifásica
1.3. Grupo generador-impulsor mecánico
1.4. Aspectos relevantes del diseño

2. Condiciones de operación de los generadores

2.1. Parámetros importantes
2.2. Curva de “capabilidad”
2.3. Esfuerzos de operación
2.4. Condiciones anormales de operación

3. Componentes del estator

3.1. Devanado
3.2. Sistema aislante del estator
3.3. Núcleo

4. Componentes del rotor

4.1. Devanado del rotor
4.2. Sistema aislante del rotor de polos lisos
4.3. Sistema aislante del rotor de polos salientes
4.4. Sistema de excitación

III. Evaluación y diagnóstico fuera de línea

Introducción.
Mecanismos de deterioro en generadores eléctricos.
1. Mecanismos de deterioro en el estator

1.1. Defectos de diseño.

1.1.1. Impregnación inadecuada.
1.1.2. Radio de curvatura reducido
1.1.3. Deficiente unión de bastones

1.2. Contaminación.

1.2.1. Cabezales
1.2.2. Ductos de enfriamiento.

1.3. Deterioro de pinturas o cintas superficiales.

1.3.1. Deterioro de la pintura graduadora
1.3.2. Deterioro de la pintura semiconductora por alta resistencia superficial
1.3.3. Deterioro de la pintura semiconductora por baja resistencia superficial

1.4. Deterioro térmico

1.4.1. Delaminación por ciclos térmicos
1.4.2. Delaminación por exposición a alta temperatura

1.5. Descargas a la ranura
1.6. Vibración de cabezales
1.7. Fractura de bobinas
1.8. Aflojamiento de cuñas
1.9. Condiciones anormales de operación

1.9.1. Daño por operación en modo subexcitación
1.9.2. Daño por corto circuito

2. Mecanismos de deterioro en el rotor

2.1. Cortocircuitos entre espiras
2.2. Cortocircuitos de alta impedancia
2.3. Deformación de cabezales y/o fractura de espiras por fuerzas centrifugas
2.4. Fractura de cuñas
2.5. Fractura de anillos de retención
2.6. Fractura y contaminación de guías de interconexión
2.7. Contaminación de anillos rozantes
2.8. Obstrucción de ductos de ventilación
2.9. Motorización y corrientes de secuencia negativa

3. Mecanismos de deterioro en el núcleo

3.1. Cortocircuitos entre laminaciones
3.2. Obstrucción de ductos de ventilación
3.3. Daño de aislamiento interlaminar por flujo disperso
3.4. Electroerosión de pernos pasantes y guías de sujeción
3.5. Desalineado del núcleo

4. Métodos y técnicas de evaluación fuera de línea de generadores de potencia

1.1 Introducción. Métodos y técnicas de evaluación fuera de línea de generadores de potencia.

4.1. Métodos y técnicas para la evaluación del sistema aislante de los devanados del estator

4.1.1. Inspección visual del devanado
4.1.2. Inspección de los paquetes de laminación
4.1.3. Revisión del acuñado del estator
4.1.4. Resistencia de aislamiento e índice de polarización
4.1.5. Resistencia óhmica
4.1.6. Capacitancia y tan δ
4.1.7. Descargas parciales
4.1.8. Descargas a la ranura
4.1.9. Prueba de impulso (corto circuito entre vueltas)
4.1.10. Potencial aplicado
4.1.11. Inspección del devanado con voltaje aplicado
4.1.12. Evaluación de pernos pasantes

4.2. Métodos y técnicas para la evaluación del devanado del rotor

4.2.1. Inspección visual
4.2.2. Resistencia de aislamiento
4.2.3. Resistencia óhmica
4.2.4. Impedancia estática a 60 Hz
4.2.5. Impedancia dinámica
4.2.6. Caída de tensión
4.2.7. Comparación de pulsos
4.2.8. Potencial aplicado
4.2.9. Inspección ultrasónica de uniones soldadas
4.2.10. Líquidos penetrantes

4.3. Métodos y técnicas para la evaluación del núcleo

4.3.1. Prueba de EL CID
4.3.2. Prueba de toroide

IV. Prácticas en laboratorio

1. Identificación de circuitos de prueba y ejecución para evaluación de generadores eléctricos. Prueba por prueba.

1.1. Devanado del estator

1.1.1. Circuito resonante, explicación del fenómeno de resonancia
1.1.2. Resistencia de óhmica
1.1.3. Resistencia de aislamiento
1.1.4. Capacitancia y tan δ
1.1.5. Descargas parciales
1.1.6. Descargas a la ranura
1.1.7. Cámara corona

1.2. Devanado del rotor

1.2.1. Resistencia de aislamiento
1.2.2. Resistencia óhmica
1.2.3. Impedancia a 60 Hz
1.2.4. Comparación de pulsos, (simulación de falla a tierra)

1.3. Núcleo magnético

1.3.1. EL CID
1.3.2. Toroide

2. Simulación de mecanismos de deterioro en bobinas y bastones de un generador.

2.1. Bobina en buenas condiciones
2.2. Descargas a la ranura
2.3. Descargas con pintura graduadora flotada
2.4. Corona a tierra
2.5. Falso contacto
2.6. Descargas entre fases
2.7. Descargas a los dedos de sujeción
2.8. Resistencia de aislamiento (bastón seco y húmedo)

V. Evaluación y diagnóstico en línea

1.2. Introducción. Monitoreo en línea de generadores.

1. Técnicas para el monitoreo en línea de generadores eléctricos

1.1. Variables que se monitorean en línea

1.1.1. Descargas parciales
1.1.2. Flujo magnético
1.1.3. Corriente del neutro
1.1.4. Corriente de flecha
1.1.5. Excentricidad (para generadores hidroeléctricos)
1.1.6. Voltajes y corrientes de fase

1.2. Sistema AnGeL para el monitoreo en línea de generadores

1.2.1. Estructura del sistema AnGeL
1.2.2. Modelos de diagnóstico y mensajes de alerta del Sistema AnGeL
1.2.3. Configuración de red del sistema AnGeL
1.2.4. Análisis de la información obtenida por los sistemas
1.2.5. Simulación de acceso y operación del sistema

VI. Estrategias para el aprovechamiento óptimo de los generadores

1.3. Introducción. Gestión del mantenimiento

1. Fundamentos de mantenimiento
2. Mantenimiento basado en condición

2.1. Conceptos básicos de RCM
2.2. Sistema para determinación de índices de condición desarrollado por el INEEL
2.3. El monitoreo en línea como herramienta para la gestión de activos

3. Especificaciones para recepción, puesta en servicio y rehabilitación de generadores

3.1. Elementos principales de una especificación
3.2. Pruebas de recepción/aceptación del devanado de estator nuevo o reparado

3.2.1. Pruebas de precalificación
3.2.2. Pruebas de aceptación de bobinas en fábrica
3.2.3. Pruebas durante el proceso de ensamble del devanado
3.2.4. Pruebas de aceptación del devanado del estator en fábrica
3.2.5. Pruebas de aceptación del devanado del estator en sitio

3.3. Pruebas de recepción/aceptación del devanado del rotor nuevo o reparado

3.3.1. Pruebas de recepción/aceptación del rotor en fabrica
3.3.2. Pruebas de recepción/aceptación del rotor en sitio

3.4. Pruebas de recepción/aceptación del núcleo nuevo o reparado
3.5. Evaluación durante los paros programados de mantenimiento

1.4. VII. Cierre del curso

1. Mesa redonda
2. Evaluación del personal participante

Ficha técnica del curso Solicitud de inscripción