40 REUNIÓN DE LA SOCIEDAD NUCLEAR ESAÑOLA. VALENCIA, OCTUBRE 2014 EVALUACION DEL ESTADO DE LOS MOTORES Y GENERADORES DE MEDIA TENSIÓN DE CN ALMARAZ

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1 40 REUNIÓN DE LA SOCIEDAD NUCLEAR ESAÑOLA. VALENCIA, OCTUBRE 2014 EVALUACION DEL ESTADO DE LOS MOTORES Y GENERADORES DE MEDIA TENSIÓN DE CN ALMARAZ Autores.- (*) Eduardo Gutiérrez Fernández ege@iberdrola.es (*) Miguel Angel Calatayud Mateo macalatayud@iberdrola.es (**) Ricardo Gonzalez Redondo rgre@cnat.es (*) IBERDROLA Ingeniería, Avd. de Manoteras Nº20, Madrid (**) CN Almaraz, Apartado 74, Navalmoral de la Mata, Cáceres TEMÁTICA.- INGENIERIA (III), Ponencia INTRODUCCIÓN CN Almaraz dentro del Proceso de Mejora de Fiabilidad de Equipos ha realizado la evaluación del estado y grado de envejecimiento de los motores y generadores de media tensión como punto de partida para la implantación de un Plan de Vigilancia a largo plazo del Estado y Comportamiento de estos equipos. El objetivo de esta evaluación se ha centrado en: Conocer la adecuación de las actividades predictivas y preventivas establecidas en CN Almaraz para vigilar el estado de los motores y generadores de media tensión en relación a los Estándares de la Industria. Identificando acciones de mejora cuando se identifiquen desviaciones. Evaluar el grado de envejecimiento de los motores y generadores de media tensión, con el fin de identificar aquellos para los que su estado aconsejan adoptar las medidas necesarias para la modificación de las frecuencias de vigilancia a corto plazo o su renovación. Establecer un Plan de Vigilancia de Estado y Comportamiento del Grupo de Equipos Eléctricos Rotativos de media tensión (motores y generadores) de CN Almaraz y elaborar el Informe de Estado del Grupo de este grupo. El alcance de la evaluación ha comprendido los motores de media tensión que han sido considerados como importantes para la planta y los generadores eléctricos de los generadores diésel de emergencia. El periodo de evaluación se ha extendido desde la fecha de corte, definida en cada caso en base a la fiabilidad y adecuación de los registros de los datos de las actividades predictivas y 1 de 7

2 preventivas, hasta el comienzo de la recarga de la Unidad 2 de CN Almaraz en Noviembre de PROCESO DE EVALUACIÓN La evaluación se ha desarrollado en dos evaluaciones complementarias: A. Evaluación de la adecuación de la vigilancia y del estado y comportamiento de los motores y generadores de media tensión B. Evaluación del grado de envejecimiento de los motores de media tensión Como paso previo al inicio del proceso de evaluación se definieron los equipos en el alcance de la misma, considerando como objeto de evaluación: los motores de media tensión importantes para planta, bien por ser importantes para la Seguridad, la Disponibilidad o la Protección de la Instalación y que tuvieran un mayor número de horas de funcionamiento. En base a estos criterios, se consideraron en el alcance 41 motores de los sistemas: Agua de Alimentación Auxiliar (AF), Aportación al Lago de Arrocampo (APX), Refrigeración de Componentes (CC), control Químico y Volumétrico (CS), Agua de Circulación (CW), Protección contra Incendios (FP), Agua de Servicios no Esenciales (NWX), extracción de Calor Residual (RHR) y Aspersión de la Contención. Los alternadores de los Generadores Diésel 1DG, 2DG, 3DG, 4DG y 5DG. A.-Evaluación de la adecuación de la vigilancia y del estado y comportamiento de los motores y generadores de media tensión Este proceso de evaluación se ha desarrollado mediante la definición del Plan de Vigilancia y la realización del Informe de Estado de los motores y generadores de media tensión. La definición del Plan de Vigilancia tiene por objeto por un lado identificar los indicadores cuyo seguimiento pueden prevenir la ocurrencia de fallos en los equipos, definir sus bases así como las actividades y métodos de vigilancia de acuerdo a los estándares de la industria por otro evaluar la adecuación de las actividades de vigilancia existentes de CN Almaraz, proponiendo mejoras en los casos en los que las actividades de vigilancia existentes no se consideren adecuadas. Estas propuestas de acciones de mejora se documentan en el Informe de Estado. En la definición del Plan de Vigilancia se ha seguido la metodología y procesos definidos en el procedimiento DGE Plan de Vigilancia y Acciones Correctoras desarrollado en la fase de implantación del Plan de Mejora de Fiabilidad de Equipos de CNAT, y que ha consistido en: Definición de un Plan de Vigilancia Genérico de acuerdo a los Estándares de la Industria. Para ello, teniendo en cuenta las guías de la industria y en particular de EPRI, se han definido los subcomponentes de los motores y alternadores, identificando para cada uno de ellos sus modos de fallo, los mecanismos de degradación que en cada caso pueden originar estos modos de fallo, para, a 2 de 7

3 continuación, identificar los indicadores cuyo seguimiento pueden prevenirlos, definir las bases en los que se sustentan y establecer las actividades y métodos de vigilancia. El resultado es: son dos Ficha Genérica una para los motores de media tensión y otra para los alternadores que contienen cada una de ellas el plan de vigilancia genérico de cada uno de estos equipos. Los subcomponentes que se han definido para estos equipos son los siguientes: o o Motores de Media Tensión: estator, núcleo del estator, rotor, eje del rotor, conjunto cuerpo motor y anclajes, cojinetes, enfriador del aceite de los cojinetes, tuberías y circuito de refrigeración del aceite de cojinetes, ventilador y circuito de aire. Alternadores de Media Tensión: estator, núcleo del estator, rotor, eje del rotor, anillas colectores, escobillas, conjunto del cuerpo y anclajes del generador, cojinetes, ventilador y circuito de aire. No incluye los sistemas auxiliares. Definición del Plan de Vigilancia. Para ello para ello partiendo del plan de vigilancia genérico, fichas de genéricas de motores y alternadores, se define el plan de vigilancia de cada motor o alternador adaptándolo a las características específicas del su diseño y se le asocia a cada indicador las actividades y métodos de vigilancia específicos de la planta, identificando las secciones ejecutoras que las realizan. El resultado es el Plan de Vigilancia del Grupo de Equipos Eléctricos Rotativos. Es en esta etapa del proceso en la que se identifican las debilidades existentes en las actividades de vigilancia preventivas y predictivas, evaluándolas y proponiendo acciones de mejora en el Informe de Estado. El Informe de Estado tiene por objeto documentar tanto la evaluación de la adecuación de las actividades de vigilancia como la evaluación del estado y comportamiento de los motores y generadores de media tensión, para ello se han seguido las directrices establecidas en los procedimientos DGE y TE-05 Procedimiento de Realización del Informe de Estado, desarrollados en la implantación del Proceso de Mejora de Fiabilidad de Equipos de CNAT. En el proceso de evaluación de las actividades de vigilancia, se parte de la identificación de los indicadores que en el Plan de Vigilancia no tienen asociada ninguna actividad de vigilancia y se evalúa, si para el mismo modo de fallo y mecanismo de degradación existe un indicador equivalente que es objeto de una actividad de vigilancia en planta, de no ser así, se propone una acción de mejora para establecer una actividad de vigilancia de dicho indicador, que debe de ser discutida con las secciones ejecutoras y validadas por el Comité de Fiabilidad. Como resultado de este proceso de evaluación se han realizado diversas propuestas de mejoras de las actividades de vigilancia, tanto para el grupo de motores como el de alternadores, que están siendo discutidas con las secciones ejecutoras, para posteriormente ser evaluadas por el Comité de Fiabilidad. En la evaluación del estado y del comportamiento se ha considerado como periodo de evaluación, en base a la fiabilidad de los datos, el comprendido entre el 1/01/2001 y el 31/12/2013. Habiendo considerado como bases para esta evaluación las siguientes: 3 de 7

4 El grupo de motores de media tensión realiza la función de Proporcionar Fuerza Motriz a las bombas de los sistemas que son importantes para la Planta, bien por ser importantes para la Seguridad, la Disponibilidad o la Protección de la Instalación. La agrupación de motores se considera independiente del sistema al que pertenece con el fin de identificar posibles problemas comunes a todos ellos. Los alternadores son considerados como Grandes Equipos de forma independiente al propio Sistema de Generación Diésel de Emergencia y sus auxiliares. El proceso de evaluación del estado de los motores y alternadores ha consistido en analizar los registros de las actividades predictivas y preventivas realizados por las siguientes secciones: Ingeniería y Resultados, Química, Operación, Mantenimiento Eléctrico, Mantenimiento Mecánico, Instrumentación, Rondas de Operación y Otras Secciones, con el fin de identificar y evaluar degradaciones de carácter repetitivo proponiendo, si procede, acciones de mejora. Adicionalmente dada la naturaleza del objeto de la evaluación se ha analizado y evaluado la tendencia de los siguientes parámetros a partir de los registros de las pruebas realizadas por las secciones de Ingeniería y Resultados y Operación: Grupo de Motores.- Temperatura de cojinetes y Consumo de los motores Grupo de Alternadores.- Temperatura de los devanados del estator y Temperatura de los cojinetes de los alternadores. Como resultado de esta evaluación se han propuesto diversas acciones de mejora, tanto para el grupo de motores como para el de alternadores, que están siendo discutidas con las secciones ejecutoras y que serán validadas por el Comité de Fiabilidad. Estas acciones comprenden tanto aquellas dirigidas a mejoras el estado como las actividades de vigilancia de motores y alternadores. El proceso de evaluación del comportamiento ha consistido en analizar: El comportamiento de los motores de los sistemas AF, CC, CS, FP, RH y SP identificado y analizado en la Regla de Mantenimiento. El comportamiento de los motores de los sistemas APX y NWX a través de los históricos de mantenimiento en SIGE con el fin de identificar si ha podido ocurrir Transitorios Operacionales de carácter repetitivo o Fallos Funcionales repetitivos o con superación de criterio, en este último caso como parte del proceso se ha definido conceptualmente que se considera Transitorio Operacional, Fallo Funcional y los correspondientes criterios de comportamiento de forma similar a la RM. Como resultado de esta evaluación se considera que el resultado del comportamiento en el ámbito de la RM ha sido adecuado y fuera del alcance de la RM se ha considerado necesario proponer acciones correctoras con el fin de mejorar el comportamiento de los motores APX- PP-01C-M y NWX-PP-01A-M, acciones que están siendo discutidas con las secciones ejecutoras y cuyo resultado será validado por el Comité de Fiabilidad. 4 de 7

5 B.- Evaluación del grado de envejecimiento de los motores de media tensión. La evaluación se ha centrado en el grado de envejecimiento del aislamiento del estator, evaluando: el grado de contaminación del aislamiento y la existencia de heterogeneidades en el aislamiento. Los parámetros eléctricos que permiten realizar esta evaluación son los siguientes: Grado de contaminación del aislamiento Resistencia de Aislamiento.- = ; (V CC hasta un máx de 5000 V), el ensayo consiste en aplicar un escalón de tensión a las fases del bobinado contra masa, con medida de la corriente de carga, midiendo la corriente de descarga al minuto y a los 10 minutos. Debe realizarse en condiciones ambientales similares. Índice de Polarización (Factor de Carga).- = ; permite obtener una evaluación más completa del estado del aislamiento que la simple medida de la R aisl, se ve afectado por la temperatura del devanado por lo que debe realizarse a temperaturas ambiente similares. Siendo los criterios de evaluación los siguientes: ÍNDICE DE POLARIZACIÓN Ip < 1,5 ESTADO DEL AISLAMIENTO Aislamiento muy débil, debido a hidratación profunda o contaminación superficial 1,5 Ip 2,5 Aislamiento húmedo y sucio 2,5 Ip 4 Aislamiento seco y limpio Ip 4 Aislamiento muy seco y limpio Relación de Capacidades.- = *100. El ensayo consiste en la medida de la capacidad del bobinado en corriente alterna bajo dos frecuencias (f 1 = 100 Hz y f 2 =1kHz), aplicando una baja señal. Permite confirmar la medida del I p. Los criterios de evaluación son, siendo R CE >10% los siguientes: Cf1 > Cf2 e Ip normal Cf1 > Cf2 e Ip bajo Cf1 < Cf2 e Ip bajo Cf2 baja respecto medidas anteriores Suciedad NO conductora Suciedad Contaminación por agua Envejecimiento Constante de Tiempo.- =!"#$ %& ()*+ =, -./ ;Proporciona una medida de la calidad dieléctrica y elimina la influencia de la máquina, siendo los criterios de evaluación los siguientes: 5 de 7

6 CONSTANTE DE TIEMPO INDICACIÓN <400 Mala >400 y <1000 Normal >1000 y < de 2000 Buena >2000 Excelente Existencia de heterogeneidades en el aislamiento Corrientes de fugas.- El ensayo consiste en aplicar escalones discretos de CC entre fases y masa hasta un máximo V =,8 : ; <.., durante un tiempo estipulado para que desaparezca la corriente de absorción (solo onteresa medir la corriente I de conducción). En el caso de heterogeneidades, la R aisl disminuye sensiblemente cuando aumenta la tensión aplicada al bobinado => Falta de linealidad tensión / corriente de conducción. Se trata de un ensayo complejo. Los criterios de evaluación cualitativos son los siguientes: Factor de Disipación (Tangente de DELTA).- >?@A ; ; B Curva 1.- Bobinado en excelentes condiciones Curva 2.- Bobinado en buena situación Curva 3.- Aislamiento claramente debilitado. Riesgo de perforación. Es un indicador indicativo de la calidad del aislamiento, cuando el aislamiento no es muy homogéneo existen huecos de aire, cuando se eleva el nivel de tensión el gas de los huecos se ioniza produciendo descargas parciales. Interpretación Curva A.- Aislamiento sin huecos Curva B.- Un hueco de gran magnitud. Curva C.- Huecos Numerosos 6 de 7

7 La evaluación se ha basado en los datos obtenidos de los ensayos eléctricos que se han realizado desde el 1996 a los motores incluidos en el alcance de la evaluación, con la excepción del motor de la bomba del sistema FP para el que no se han suministrado datos. Los parámetros utilizados en la evaluación han sido el índice de polarización, la relación de capacidad y la constante de tiempo, en relación al grado de contaminación; la corriente de fugas y la tangente de DELTA en relación a la heterogeneidad del aislamiento. El método de evaluación se ha basado en analizar la evolución y la coherencia entre los parámetros y no en los valores absolutos, requiriéndose un análisis más exhaustivo cuando no existe coherencia entre los mismos. El proceso se ha basado en la evaluación independiente de los parámetros por dos analistas y en el caso de discrepancias entre ellos, un tercer analista con mayor experiencia era incluido en el proceso y las conclusiones se han obtenido siempre por consenso. De esta evaluación se desprende que en términos generales el estado del aislamiento del grupo de motores de media tensión de CN Almaraz es aceptable, emitiéndose diversas recomendaciones con el fin de mejorar la eficiencia de los ensayos y en determinados casos focalizar la atención en los parámetros que son más críticos para el seguimiento de la evolución de las pequeñas degradaciones identificadas. CONCLUSIONES De la evaluación del estado de los motores y alternadores de media tensión puede concluirse que: El estado del aislamiento de los devanados del estator de los motores es, en términos generales, bueno no habiéndose identificado signos de contaminación o de heterogeneidad que no sean normales, habiéndose emitido recomendaciones para mejorar la eficiencia de los ensayos, acotar incertidumbres y focalizar la atención en los parámetros más representativos para el seguimiento de la evolución de las pequeñas degradaciones identificadas. Las actividades preventivas y predictivas de vigilancia del estado y comportamiento de los motores y alternadores son en términos generales adecuadas, habiéndose emitido diversas acciones de mejora que permitan subsanar las potenciales debilidades que se han identificado y que son objeto de discusión con las secciones ejecutoras, previa a su validación por el Comité de Fiabilidad. El estado y comportamiento de los motores y alternadores es en términos generales adecuado, habiéndose emitido acciones correctoras con el fin de subsanar las degradaciones de carácter repetitivo que se han identificado en el proceso de evaluación. 7 de 7