subestaciones eléctricas encapsuladas (gis)

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

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de las subestaciones eléctricas

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3

GIS (Gas Insulated Switchgear) – Subestación encapsulada

Equipos encapsulados

Sube

stac

ión

pequ

eña

AIS

DTB

HIS

GIS AIS (Air Insulated Switchgear) – Subestación convencional DTB (Dead Tank Breaker) – Subestación con interruptor de tanque muerto

HIS (Hybrid Insulated Switchgear) – Subestación híbrida

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de una subestación encapsulada de 245 kV

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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


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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


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7

AIS 1960

AIS GIS 1980

AIS GIS 2000

AIS GIS 2020

HIS

HIS

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Componentes típicos de una bahía encapsulada trifásica

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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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Ejemplo de bahía encapsulada trifásica de ABB

Francis Rodríguez

9






Barraje doble seccionadores

Panel de control

Cableado de salida

Fuente: ABB

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Ejemplo de bahía encapsulada trifásica de SIEMENS

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10






Barraje doble seccionadores

Panel de control

Cableado de salida Fuente: Siemens

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Componentes típicos de una bahía encapsulada con cable

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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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Componentes típicos de una bahía encapsulada con aislador

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Barrajes monofásicos con seccionadores

Buje

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Seccionador manual de tres posiciones

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Cerrado

Tierra

Neutro

Cerrado Neutro Tierra

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Ventajas y desventajas comparativas

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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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Reemplazo de una subestación AIS por GIS

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Antes AIS

Después GIS

Fuente: Toshiba 72 kV

40% libre

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Costo GIS / Costo AIS

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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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Típica configuración monofásica

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21

Fuente: Siemens 420 kV 1976

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Típica configuración trifásica

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22

Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Configuración en anillo externa

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Configuración en anillo interna

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestaciones eléctricas encapsuladas móviles

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Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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.

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas tipo - Prueba de alta tensión

Prueba dieléctrica de una unidad de 245 kV

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Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

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31

Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas tipo - Prueba de gas

Detección de fuga de gas SF6

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Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas tipo - Prueba sísmica

Prueba sísmica de una unidad de 550 kV

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Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas de rutina - Prueba mecánica

Inspección de dimensiones de una unidad de 145 kV

Francis Rodríguez

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Fuente: IEEE

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas de rutina - Prueba de gas

Detección de fuga de gas SF6

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Fuente: IEEE Fuente: Trafag

Fuente: SIEMENS

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Transporte de una bahía encapsulada

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Fuente: ABB

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Secciones

Francis Rodríguez

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83.5 m

9 m

10 m

Fuente: ABB

Sección del edificio GIS

Conexión al reactor Conexión a la línea

Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Construcción

Francis Rodríguez

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Instalación

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) 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

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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Gracias por su atención…

Francis Rodríguez

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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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