La central nuclear de Temelín, en la República Checa, proporciona un tercio de la capacidad de generación del país. Con la proximidad del año 30 de operación de la planta, ČEZ, el operador del sistema eléctrico del país, inició un amplio programa de modernizaciones y mantenimiento para prepararla para más de 30 años adicionales.Para minimizar el tiempo de inactividad de la planta, las actividades de mantenimiento y los proyectos de modernización se realizan durante paros programados para recarga, que ocurren cada 10 a 16 meses. El trabajo exige una planeación minuciosa y una ejecución eficiente.Así que, cuando llegó el momento de reemplazar los relés de protección obsoletos y modernizar los sistemas de protección de generadores de la planta de Temelín, ČEZ ya había calculado con precisión y cuidado la duración necesaria del paro.I&C Energo, un integrador que ha realizado mantenimiento en la planta de Temelín durante 25 años, ganó la licitación para administrar el proyecto; sería responsable no solo de ejecutar el trabajo en sitio, sino también de coordinar las actividades de otros integradores y contratistas.“El contrato establece de manera muy estricta qué se debe hacer y de cuánto tiempo se dispone”, afirma Jiří Kropáček, director de división en I&C Energo. “Hay que cumplir el cronograma. Cuando la unidad está fuera de servicio, cada hora tiene un costo.”
Obstáculo y oportunidad
I&C Energo seleccionó a Montáže Čakovice, un integrador especializado en diseño, instalación y puesta en servicio de sistemas eléctricos de potencia, para llevar a cabo la modernización de los sistemas de protección de las unidades de generación. Montáže sería responsable de adquirir nuevos relés de protección de generador y dispositivos asociados, así como de diseñar un nuevo sistema de protección que incluyera funciones modernas como monitoreo del sistema, recopilación automatizada de datos y registro de eventos. Pero cuando la empresa solicitó propuestas para el reemplazo de los relés, surgió un obstáculo: cada proveedor estipuló que los TC envejecidos de las unidades de generación tendrían que reemplazarse.“Los transformadores de corriente podrían saturarse muy rápido durante una falla”, explica Zdeněk Tomáš, ingeniero de Montáže. “Estaban funcionando; no había ninguna falla, pero la capacidad de los TC podría ser muy baja para la operación adecuada de los relés”.
ČEZ sabía que en algún momento sería necesario reemplazar los TC, pero el reemplazo requeriría una fabricación personalizada costosa, extendería el tiempo de inactividad de la planta nuclear y causaría pérdidas operativas inaceptables. Necesitaban que los TC duraran el mayor tiempo posible.Al analizar el problema del reemplazo de los TC, el Sr. Tomáš y el equipo de ingeniería de Montáže se dieron cuenta de que contaban con algo que podía resolverlo: su asociación con SEL.Montáže Čakovice y SEL colaboran desde 1998, cuando Montáže se convirtió en uno de los primeros integradores en asociarse con SEL en Europa. Si había una manera de proporcionar protección confiable manteniendo en servicio los TC existentes, el Sr. Tomáš y su equipo confiaban en que SEL, con sus sofisticadas capacidades de modelado y prueba de sistemas eléctricos de potencia, podría encontrarla.
Colaboración y solución de problemas
El Sr. Tomáš llamó a sus contactos en SEL, explicó el desafío y la oportunidad, y preguntó si estaban dispuestos a asumir el proyecto. Sí lo estaban.El Sr. Tomáš y su equipo trabajaron con técnicos de la planta de Temelín para recopilar datos detallados sobre las características de los TC y los equipos asociados; luego comunicaron esa información a los ingenieros en la sede de SEL en Estados Unidos.Un equipo de ingenieros de SEL creó rápidamente un modelo del sistema de generación en su instalación de pruebas con un Simulador Digital en Tiempo Real (RTDS) y se preparó para probar la capacidad de los relés SEL para responder a la salida de los TC.El sistema RTDS utiliza potentes recursos de cómputo para simular con gran precisión las características de los sistemas eléctricos de potencia y generar las señales de salida que los relés utilizan para tomar decisiones de protección y control. Esto permite a SEL realizar extensas pruebas de hardware-in-the-loop (HIL), en las que los dispositivos de protección y control se conectan a los racks del RTDS y se someten a una gran variedad de condiciones de falla y escenarios operativos. Este proceso puede proporcionar, en solo unos días, datos equivalentes a años de historial operativo, generando información detallada sobre cómo y por qué los sistemas eléctricos de potencia y los relés de protección funcionan de la manera en que lo hacen.SEL usaría este sistema para producir datos sobre exactamente cómo respondían sus relés a las entradas provenientes de los TC de la planta nuclear de Temelín bajo diversas condiciones de falla.
Las pruebas HIL confirmaron que, tal como habían supuesto los demás proveedores de relés, los TC se saturarían demasiado rápido como para proporcionar una señal suficiente para los relés de protección. Sin embargo, dado que los relés SEL recopilan datos sobre las entradas que reciben, las acciones que ejecutan y los eventos del sistema que detectan, las pruebas HIL revelaron mucho más. Un análisis detallado de la respuesta de los relés a las entradas de corriente reveló la posibilidad de que ciertos ajustes no estándar permitieran que los relés de protección de generador de SEL operaran de forma confiable con los TC existentes de la planta ČEZ Temelín.A diferencia de los relés de la competencia, los dispositivos de protección de SEL están diseñados con la flexibilidad para manejar entradas no estándar. Además, SEL no solo tenía la capacidad de realizar pruebas HIL internamente, sino que también podía proporcionar los datos de prueba al cliente sin costo adicional.Así, los ingenieros de desarrollo de productos de SEL calcularon los ajustes específicos, los implementaron en un relé SEL-400G Advanced Generator Protection System y ejecutaron nuevamente las pruebas HIL — probando, volviendo a probar y documentando meticulosamente los resultados — para asegurar una respuesta confiable bajo todas las condiciones de falla. Posteriormente, el equipo de Montáže presentó los resultados finales de las pruebas a I&C Energo, demostrando de forma concluyente que los relés SEL podían ahorrar a ČEZ el tiempo y el costo asociados con el reemplazo de los TC.Ahora, SEL y Montáže Čakovice tenían que hacerlo realidad.
Una carrera contra el tiempo
La producción de dispositivos, el diseño del sistema, la puesta en servicio de los relés, las pruebas y la instalación: todo tenía que desarrollarse sin contratiempos para completar el trabajo dentro del plazo establecido.Mientras comenzaba la producción de los dispositivos en la planta de manufactura de SEL, los equipos de ingeniería de Montáže y de SEL emprendieron otra colaboración destinada a agilizar la modernización del sistema de protección. Los técnicos de Montáže recopilaron información detallada sobre el hardware de la planta de Temelín, proporcionando diagramas de cableado de tableros y especificaciones precisas sobre las configuraciones de las tablillas terminales de los relés existentes.Los ingenieros de SEL utilizaron esa información como referencia para crear ensambles precableados de reemplazo directo y construir nuevos tableros para la solución de protección de generador con el SEL-400G. Estos ensambles y tableros eliminarían la necesidad de que los equipos de instalación en sitio realizaran cambios complejos en el cableado y reducirían drásticamente el tiempo requerido para la instalación.
Montáže Čakovice se asoció con SEL para suministrar un sistema moderno de protección de generadores en la central nuclear de ČEZ Temelín. En las imágenes se muestran: un SEL-400G, relés SEL-849, estaciones de monitoreo con pantallas IHM, las torres de enfriamiento de la central nuclear y la subestación ubicada en el exterior de la unidad de generación.
Los tableros y los ensambles de reemplazo directo de SEL llegaron a la República Checa según el cronograma. Posteriormente, Montáže ensambló los nuevos tableros e inició los trabajos de puesta en servicio de los relés y de pruebas del sistema. Con los valores de calibración calculados por los ingenieros de SEL, la configuración de los relés se realizó sin problemas, y el equipo de Montáže comenzó a probar los tableros.
“Tuvimos todo el tiempo que necesitábamos para poner en servicio los relés y probarlos en nuestro laboratorio. Cuando llegó el momento de las pruebas FAT, estábamos absolutamente seguros de que el sistema funcionaba según lo diseñado.”
Como integrador certificado de sistemas nucleares responsable del producto final, I&C Energo también necesitaba tener la absoluta certeza sobre la confiabilidad del sistema. La central de generación y el sistema eléctrico de la República Checa dependían de ello. Durante las pruebas del primer conjunto de tableros, el equipo de I&C Energo examinó cada detalle e inspeccionó hasta cada cable individual en los tableros. Una vez que verificaron que el trabajo realizado por Montáže y SEL cumplía con sus altos estándares, pudieron agilizar las pruebas posteriores.
I&C Energo también fue responsable de instalar el nuevo sistema de protección en la planta ČEZ Temelín. Aquí rindió frutos el trabajo que Montáže y SEL dedicaron a los ensambles de reemplazo directo; el proceso de retirar los tableros antiguos y reemplazarlos por los nuevos transcurrió sin retrasos ni complicaciones.
“Fue nuestra primera colaboración con Montáže Čakovice. Nuestro personal quedó muy satisfecho con ellos. Es muy, muy difícil hacer modernizaciones en plazos tan estrictamente definidos, y no hubo problemas. Todo salió bien.”
Trabajando conjuntamente, Montáže Čakovice y SEL permitieron a I&C Energo cumplir con las expectativas de su mayor cliente — ahorrándole millones de dólares en el proceso.Desde la modernización del sistema de protección de generador en 2023, el sistema ha funcionado de forma confiable, tal como se esperaba; y las funciones avanzadas de monitoreo de los dispositivos SEL han permitido a los técnicos de ČEZ Temelín maximizar la disponibilidad de las unidades de generación, mediante la utilización de los reportes detallados de eventos para diagnosticar problemas y evitar su recurrencia.
I&C Energo ofrece servicios de integración de sistemas para grandes plantas industriales y para el sector eléctrico, donde la energía nuclear es su principal segmento. La empresa es capaz de asumir la responsabilidad integral del proyecto, desde la fase de diseño hasta la adquisición, construcción y puesta en servicio, así como cualquier servicio posterior.
Montáže Čakovice ofrece servicios de ingeniería, suministro y montaje, con un enfoque en diseño, fabricación e instalaciones para sistemas eléctricos de potencia. Es el representante de ventas autorizado e integrador de sistemas de SEL en la República Checa y Eslovaquia.
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