Subestaciones electricas encapsuladas

Francis Rodríguez, Ing. MBA
 7 y 8 marzo, 2013
Subestaciones eléctricas
encapsuladas (GIS)

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS)
Agenda
 Tendencias
 Componentes típicos
 Ventajas y desventajas
 Configuraciones típicas
 Subestaciones móviles
 Normas y pruebas típicas
 Construcción e instalación
 Conclusiones
Francis Rodríguez
2

Tendencia de las subestaciones eléctricas
Francis Rodríguez
3
GIS (Gas Insulated Switchgear) – Subestación encapsulada
Equipos encapsulados
Subestaciónpequeña
AIS
DTB
HIS
GISAIS (Air Insulated Switchgear) – Subestación convencional
DTB (Dead Tank Breaker) – Subestación con interruptor de tanque muerto
HIS (Hybrid Insulated Switchgear) – Subestación híbrida

Tendencia de una subestación encapsulada de 245 kV
Francis Rodríguez
4
1970’s 1980’s 1990’s

Francis Rodríguez
5
TIPO
AIS DTB HIS GIS
Instalación
Interruptor encapsulado
Seccionador encapsulado
Barraje encapsulado
TC encapsulado
TV encapsulado
Exterior Exterior Exterior
 

 

Exterior
Interior






Francis Rodríguez
6
TIPO AIS GIS Aplicaciones GIS
Espacio Ilimitado Limitado Ciudades, industrias y zonas montañosas
Ambiente Normal Extremo Contaminación, viento y limitado acceso
Mantenimiento Normal Reducido Mano de obra costosa y escaza

Francis Rodríguez
7
AIS1960
AISGIS1980
AISGIS2000
AISGIS2020
HIS
HIS

Componentes típicos de una bahía encapsulada trifásica
Francis Rodríguez
8
Interruptor de potencia
Mecanismo de operación
Transformador de voltaje
Transformador de corriente
Barraje doble con seccionadores
Panel de control
Cableado
de salida
Seccionador de
puesta a tierra

Ejemplo de bahía encapsulada trifásica de ABB
Francis Rodríguez
9
Interruptor
de potencia
Mecanismo
de operación
Transformador
de voltaje
Seccionador de
puesta a tierra
Transformador
de corriente
Barraje doble
seccionadores
Panel de
control
Cableado
de salida
Fuente: ABB

Ejemplo de bahía encapsulada trifásica de SIEMENS
Francis Rodríguez
10
Interruptor
de potencia
Mecanismo
de operación
Transformador
de voltaje
Seccionador de
puesta a tierra
Transformador
de corriente
Barraje doble
seccionadores
Panel de control
Cableado
de salida
Fuente: Siemens

Componentes típicos de una bahía encapsulada con cable
Francis Rodríguez
13
1. Panel de control
2. Barraje doble con
seccionadores
3. Mecanismo de
operación
4. Interruptor de
potencia
5. Transformador de
corriente
6. Transformador de
voltaje
7. Seccionador de
puesta a tierra
8. Cableado de salida
1 2 3 4 5
6
8
7

Componentes típicos de una bahía encapsulada con aislador
Francis Rodríguez
14
Interruptor
de potencia
Mecanismo
de operación
Transformador
de voltaje
Transformador
de corriente
Seccionador de
puesta a tierra
Barrajes monofásicos
con seccionadores
Buje

Seccionador manual de tres posiciones
Francis Rodríguez
15
Cerrado
Tierra
Neutro
Cerrado Neutro Tierra

Ventajas y desventajas comparativas
Francis Rodríguez
17
AIS GIS
Diseño estructural y espacial
Instalación exterior
Mayor espacio
Exposición a la intemperie
Menor seguridad
Menor confiabilidad
Menor costo de equipos
Menor vida útil
No requiere monitoreo de aire
Diseño modular y compacto
Instalación interior y exterior
Menor espacio
Aislamiento a la intemperie
Mayor seguridad
Mayor confiabilidad
Menor costo de O&M
Mayor vida útil
Monitoreo continuo de gas

Reemplazo de una subestación AIS por GIS
Francis Rodríguez
19
Antes AIS
Después GIS
Fuente: Toshiba 72 kV
40% libre

Costo GIS / Costo AIS
Francis Rodríguez
20
100kV 200kV 300kV 400kV 500kV
1.0
2.0
600kV 700kV 800kV
Costo de equipos
Costo de equipos + Costo de obras
Costo de equipos + Costo de obras + Costo de O&M
0
Fuente: I.K. International Publishing House 2008

Típica configuración monofásica
Francis Rodríguez
21
Fuente: Siemens 420 kV 1976

Típica configuración trifásica
Francis Rodríguez
22
Fuente: IEEE

Configuración en anillo externa
Francis Rodríguez
23

Configuración en anillo interna
Francis Rodríguez
24

Subestaciones eléctricas encapsuladas móviles
Francis Rodríguez
26
Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas móviles
 Restablecimiento rápido del servicio después de emergencias.
 Servicio temporal durante mantenimientos y ampliaciones.
 Servicio temporal durante picos de demanda.
 Condiciones ambientales extremas.
 Impedimentos para ejecutar obras civiles.
 Dificultades para adquisición de terrenos.
Francis Rodríguez
27

Normas IEC aplicables (12 normas)
 IEC 61869 Instrument transformers (replaces IEC 60044)
 IEC 60071 Insulation Coordination
 IEC 62271-203 High-voltage switchgear and controlgear
 IEC 60137 Insulated bushings above 1000 V
 IEC 60270 Partial discharge measurement
 IEC 60376 Specification and acceptance of new SF6
 IEC 60480 Guide for checking SF6
 IEC 62271-1 Common clauses or HV switchgear and controlgear standards
 IEC 60815-1/2 Guide for selection of insulators in respect of polluted conditions
 IEC 62271-209 Cable connections for gas insulated metal-enclosed switchgears
 IEC 62271-303 Use and handling of SF6 in HV switchgear and controlgear
 IEC 61639 Direct connection between GIS and power transformer
Francis Rodríguez
28

Típicas pruebas de fábrica
 Pruebas tipo (pruebas realizadas sobre un tipo de diseño)
• Prueba de alta tensión
• Prueba de temperatura
• Prueba de gas
• Prueba sísmica
 Pruebas de rutina (pruebas realizadas sobre un equipo fabricado)
• Prueba de alta tensión
• Prueba mecánica
• Prueba de gas
Francis Rodríguez
29

Pruebas tipo - Prueba de alta tensión
Prueba dieléctrica de una unidad
de 245 kV
Francis Rodríguez
30
Fuente: IEEE

Pruebas tipo - Prueba de temperatura
Prueba de aumento de
temperatura de una unidad de
170 kV aplicando hasta 6 kA de
corriente en los conductores
Francis Rodríguez
31
Fuente: IEEE

Pruebas tipo - Prueba de gas
Detección de fuga de gas SF6
Francis Rodríguez
32
Fuente: IEEE

Pruebas tipo - Prueba sísmica
Prueba sísmica de una unidad de
550 kV
Francis Rodríguez
33
Fuente: IEEE

Pruebas de rutina - Prueba de alta rensión
Prueba de 1000 kV en corriente
alterna sobre una unidad de 300 kV
Francis Rodríguez
34
Fuente: IEEE

Pruebas de rutina - Prueba mecánica
Inspección de dimensiones de
una unidad de 145 kV
Francis Rodríguez
35
Fuente: IEEE

Pruebas de rutina - Prueba de gas
Detección de fuga de gas SF6
Francis Rodríguez
36
Fuente: IEEE Fuente: Trafag

Fuente: SIEMENS
Transporte de una bahía encapsulada
Francis Rodríguez
37
Fuente: ABB

Construcción e instalación de una subestación encapsulada
 Proyecto: Interconexión GCC
 Subestación: Al-Fadhili 400 kV
 Año: 2010
 Cliente: GCCIA
 País: Arabia Saudita
 Ingeniería: SNC-Lavalin
 Contratista: ABB
 GIS Modelo: ELK-3 420 kV 50 Hz 3150 A 40 kA
 Configuración: 13 bahías (4 futuras) Interruptor y
medio
Francis Rodríguez
38

Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
39
Fuente: ABB

Francis Rodríguez
40
12 m
93.5 m
Edificio GIS con 7 bahías

Francis Rodríguez
41
Fuente: ABB
2 reactores
125 MVAR

Francis Rodríguez
42
Fuente: ABB
2 salidas Al-Zour
2 salidas Ghunan

Francis Rodríguez
43
Fuente: ABB
2 salidas futuras
2 salidas futuras

Francis Rodríguez
44
Fuente: ABB
3 salidas convertidor back-to-back

Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Secciones
Francis Rodríguez
45
83.5 m
9 m
10 m
Fuente: ABB
Sección del edificio GIS
Conexión al reactor Conexión a la línea

Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Construcción
Francis Rodríguez
46

Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Instalación
Francis Rodríguez
47

Conclusiones
 Más de 40 años de desarrollo y más 4000 subestaciones en el
mundo confirman la tendencia creciente de la tecnología GIS.
 Las subestaciones encapsuladas reducen la superficie de una
subestación convencional entre un 30% y un 60%.
 Su diseño modular permite variedad de configuraciones y
ampliaciones sin pérdida de servicio.
 Su tiempo de entrega es mínimo gracias al despacho de unidades
ensambladas y probadas en fábrica.
 Las subestaciones encapsuladas combinan altos estándares de
confiabilidad, seguridad y operatividad.
 Las subestaciones encapsuladas están libres de mantenimiento
durante los primeros 15 años de operación.
Francis Rodríguez
49

Gracias por su atención…
Francis Rodríguez
50

El programa NOS IMPORTA encarna los valores y creencias
esenciales corporativos de SNC-Lavalin. Es la piedra angular de
todo lo que hacemos como empresa. Salud y Seguridad,
Empleados, Medio Ambiente, Comunidades y Calidad: todos
estos valores influyen en las decisiones que tomamos
diariamente. Y lo más importante es que nos dictan la manera en
la que debemos servir a nuestros clientes y por lo tanto afectan la
manera en la que nos perciben nuestros socios externos. El
programa NOS IMPORTA es integral a la manera en la que nos
desempeñamos a diario. Es tanto una responsabilidad como una
fuente de satisfacción y orgullo ya que nos proporciona los
importantes estándares para todo lo que hacemos.
NOS IMPORTAN la salud y seguridad de nuestros empleados, de las personas que trabajan bajo
nuestra responsabilidad y de los usuarios finales de nuestros proyectos.
NOS IMPORTAN nuestros empleados, su crecimiento personal, su desarrollo profesional y su
bienestar general.
NOS IMPORTAN las comunidades en las que vivimos y trabajamos, así como su desarrollo sostenible, y nos
comprometemos a cumplir nuestras responsabilidades como ciudadanos del mundo.
NOS IMPORTA el medio ambiente y realizar nuestras actividades comerciales respetando el medio ambiente.
NOS IMPORTA la calidad de nuestro trabajo.

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