Falla Relevante que pone en riesgo a la Unidad 1 de la C.T. Valle de México de Comisión Federal de Electricidad.

RESUMEN

El día 25 de Diciembre del 2002 a la 1:41 horas  se dispara la unidad No. 1 de la C.T.  Valle de México abriendo correctamente el interruptor de máquina del lado de 230 kV  y la quebradora de campo. La falla fue debido a la explosión de un Transformador de corriente ubicado en el lado de 230 kV  a un lado del interruptor de máquina. Lo relevante de esta falla es que aún desconectado el generador del Sistema Eléctrico de Potencia, se continuó alimentando la falla por varios segundos, lo que ocasiono que los daños a los equipos cercanos fueran más severos.Esto rompe con la filosofía de protecciones y crea un  reto tecnológico  para solucionar el problema.

INTRODUCCIÓN

 

 

 

Central termoeléctrica del Valle de México.La Central Termoeléctrica de Valle de México pertenece a la Gerencia de Producción Central de la C.F.E.  y cuenta con cuatro unidades de generación  con una capacidad instalada de  766    MW. Esta Planta se encuentra  ubicada en el Estado de México municipio de   Acolman  Estado de México.

La unidad No. 1 tiene una capacidad de 150 MW, genera a 15 kV y cuenta con un interruptor de maquina en el lado de 230 kV que normalmente se conecta al Bus 1.

Como antecedente en esta misma unidad No.1 se presento falla del transformador principal el día 3 de noviembre del 2002 a las  16:22 horas operando las protecciones 87GT fases A , C,86G1 y válvula de sobrepresión,derramando aproximadamente 200 litros de aceite aislante .La Unidad 1 se encontraba generando 144 MW y  el transformador de Unidad era de  15/85 kv, 160 MVA conexión delta –estrella aterrizada.

Por necesidades de restablecimiento de la Unidad No. 1 se tomo la decisión de poner en servicio un nuevo transformador de unidad con un voltaje de 15/230 KV y 160 MVA ,conectándose al bus de 230  en lugar del bus de 85 KV,quedando en servicio la unidad el 24 de diciembre del 2002 .

La característica de esta falla del día 3 de noviembre del 2002 , fue que también  se mantuvo alimentada durante varios segundos ocasionando daños severos al transformador, por lo que se tuvo que cambiar por otro de 160 MVA de 15/230 kV.En el anexo 3 se muestra el oscilograma de la falla.

Por estas razones considero importante dar a conocer estas fallas para evitar en lo posible que se sigan presentando y tomar las medidas preventivas correspondientes.

 

DESARROLLO

En la C.T. Valle de México el día 25 de diciembre del 2002 se encontraba la unidad no. 1 generando 77 MW conectada al Bus 1 de 230 kv por su interruptor de máquina 91010.Esta unidad de generación no cuenta con interruptor de máquina del lado de baja tensión y su transformador de unidad es de 15/230 kv de 160 MVA.

Este día a las 1.41 horas se presentó explosión del transformador de corriente de la fase ¨C¨ lado cuchilla 91019 , marca Balteau ,tipo SEZ-220 de fecha de fabricación 1968.En el anexo 1 se muestra el diagrama unifilar  que muestra la ubicación de la falla.

Para analizar el comportamiento de esta falla se tiene el oscilograma  del anexo 2,que nos muestra las señales de voltaje y corriente del generador, así como las señales de disparo.

Del análisis se tiene lo siguiente:

  • La falla se presentó en la fase ¨C¨ lado 230 kv que visto en el oscilograma aparece como una falla entre fases ¨B¨ y ¨C¨ debido a la  conexión delta-estrella del transformador principal de la unidad No.1.
  • A los 1.8 ciclos de iniciada la falla opera la protección diferencial 87GT y el relevador 86G1,abriendo el interruptor 91010 a los cuatro ciclos liberándose en ese momento parcialmente la falla, posteriormente se observa a los 6.8 ciclos la apertura de la quebradora de campo 41E. Aún cuando el generador de la unidad 1 ya se encontraba desconectado del sistema, en el oscilograma se observa en diferentes tiempos el comportamiento de corriente y voltaje remanente del generador, alimentando a la falla provocada por el envolvente que se formó con la explosión e incendio del transformador de corriente, lo cual ocasionó daños más severos a los equipos eléctricos cercanos ,como interruptor, cuchillas y bus de 230 kV.

 

 Tabla No.1  Valores de voltaje y corriente remanentes del generador de la unidad No.1.

TIEMPO FASE KV AMPERES
350 MS A 3.90 13000
B 1.15 17000
C 3.90 9000
560 MS A 4.00 6400
B 1.30 1200
C 3.60 6400
1650 MS A 1.86 2315
 

 

B 1.37 2298

C

1.97

  830

 

Con los valores de voltaje y corriente remanentes del generador de la unidad No. 1 mostrados en la tabla No. 1 nos podemos dar una idea clara de que prácticamente el generador continuó aportando  suficiente potencia eléctrica como para que la falla no se pudiera autoextinguir,es decir que con el generador desconectado del sistema eléctrico de potencia no es suficiente para pensar que ya se libró la falla, en este caso por la ubicación del TC lado generador. Esto rompe con la filosofía de protecciones que dice que la función primordial de un esquema de protecciones es desconectar lo más rápido posible el equipo fallado del sistema Eléctrico de Potencia. Y por otro lado lo más interesante es que el generador desconectado del sistema, continuó generando señales de voltaje y corriente a 60 hz. durante más de tres segundos, lo cual hace que opere el 51NT de respaldo del transformador de unidad a los 33.5 ciclos sin acción alguna sobre el interruptor 91010 el cual ya estaba abierto.

Es importante resaltar que el fenómeno presentado por la ubicación de la falla pone en alto riesgo al equipo primario, transformador y generador, proponiendo como alternativa de solución integrar un interruptor de generador del lado de 15 kV que interactué con la lógica de disparos de la unidad.Esta propuesta sería para construcción de unidades nuevas,debido a que para la unidad 1 de Valle de México el espacio disponible es insuficiente.

Con relación a la causa de la explosión del transformador de corriente, no fue posible determinarla por la destrucción total del mismo, sin embargo los resultados de las pruebas eléctricas de su último mantenimiento fueron satisfactorias.Existe  la posibilidad de que se presente otra falla en los TC´S   lado maquina  en la zona de 230 KV,por contar con equipos  con tiempos de operación de mas de 30 años en servicio.Ademas se pueden presentar fallas en cadenas de remate a la llegada de la casa de maquinas por la contaminación existente en la planta.

 

CONCLUSIONES.

Al ocurrir la explosión del transformador de corriente marca Balteau el día 25 de Diciembre del 2002,este originó un incendio que provocó daños severos al equipo eléctrico asociado, como interruptor, cuchillas y buses debido a que la falla continuó alimentada por  la energía remanente del generador la cual es significativa en proporción a los daños que ocasionó.

 

Oscilograma de la falla del día 3 de noviembre del 2002.