Sistema Seccionador de Transferencia Rápida

MoldedVacuum

Interrupters (MVI)

MoldedVacuum

Switches (MVS)Presentado por:Eduardo Bas, PE

Sistema Seccionador de Transferencia Rápida

Confidential & Proprietary

• Situación

–Requisitos de Diseño

• Seccionadores y Diseño General

• Tecnologías Disponibles

• Solución Seccionador

• Resumen

AGENDA

Una empresa que suministra energía eléctrica en Latinoaméricanecesitó actualizar su red de suministro que provee al BancoCentral del país. El Banco Central tiene un centro de datos coninformación crítica que lleva a cabo de transacciones de divisase impresión de papel moneda. La empresa que suministra laenergía eléctrica busca mejorar el servicio con alternativastécnicas que aumenten la confiabilidad del sistema eléctrico.

Situación

Se identificaron los siguientes requisitos de diseño:

• Una transferencia automática para dos fuentes independientes que opera en caso de falla de la alimentación principal o fuente preferente.

• Regresar a la posición original cuando la Fuente Preferente esté disponible.

• Reducción de espacio requerido para la instalación del equipo en un registro o bóveda subterránea.

• Equipo libre de mantenimiento y seguro.• Comunicación remota con un sistema vía SCADA

Requisitos de Diseño

SECCIONADORES Y DISEÑO GENERAL


B1

Seccionador 1

NC NC

CARGA

NC

NO

S3S4B2

Interruptor

Sistema de conexión en anillo con seccionadores

Unidad de 3 Vías

Fundamentos de Operación: Fallo en Fuente

S2

CARGA

CAR

GA

B1NC NC

S2

NC

NO

S3S4B2

InterruptorBloqueado Seccionador 1

Unidad de 3 Vías

Fundamentos de Operación

CARGA CARGA

CAR

GA


B1OPEN NC

S2

NC

CLOSE

S3S4B2

Los seccionadores permiten una restauración rápida de energía a partes del sistema sin fallas

InterruptorBloqueado

Unidad de 3 Vías


Seccionador 1

CARGA CARGA

CAR

GA


B1NC NC

S2

NC

NO

S3S4B2

Interruptor

Sistema sin protección de carga

Seccionador 1

Unidad de 3 Vías

Fundamentos de Operación: Fallo en Carga

CARGA CARGA

CAR

GA

B1NC NC

S2

NC

NO

S3S4B2

En un sistema sin protección de carga, una falla bloquearía el interruptor en la subestación

InterruptorSeccionador 1

Unidad de 3 Vías

CARGA CARGA

CAR

GA


B1NC

S2

NC

CLOSE

S3S4B2

Sistema de conexión con proteccionde carga

InterruptorNC


Seccionador 1

Unidad de 3 Vías

CARGA CARGA

CAR

GA


B1NC

S2

NC

CLOSE

S3S4B2

En este sistema una falla en el lado de carga será aislada por un fusible o un interruptor de falla.

MEJORA CONFIABILIDAD

InterruptorNC

Reliability Basics

Unidad de 3 Vías

Seccionador 1

CARGA CARGA

CAR

GA


B1

NC

NA

B2

Interruptor

Unidad de 3 Vías

CAR

GA

Diagrama Unifilar Sistema Eléctrico

Interruptor

Sub-estación 2

Sub-estación 1

TECNOLOGIAS DISPONIBLES

• Medios de Interrupción:–Aceite–Aire–SF6–Vacio

• Medios de Aislamiento:–Aire Aislado–Gas (SF6)–Aceite–Material Solido Dieléctrico

Tecnologías Disponibles

• Interrupciones/Averías debido a Corrosión, Animales, Polvo, Arqueos, Falta de Mantenimiento y Humedad.

• Requiere tiempos de interrupciones más largos para reemplazos y mejoras.

• Espacios grandes de equipos requeridos.

Problemas Comunes Seccionador de Aire


• Interrupciones/Averías debido a niveles bajos de aislamiento, presión baja de gas, baja temperaturas, falta de mantenimiento.

• Ambiental - gases ocasionan efecto “green house”

• Dificultad para caber en espacios confinados.

• Dificultad con disposición de los Gases

Problemas Comunes Seccionador de SF6


• Se requiere tomar muestras periódicas de aceite.

• Niveles bajos de aceite causan arqueos eléctricos en equipo.

• Tecnología antigua – Interrupciones/Averías debido a falta de mantenimiento y pérdida de aislamiento.

• Problemas ambientales ocasionados por derrames de aceite.

• Problemas de seguridad/riesgo asociados a fuegos.

Problemas Comunes Seccionador de Aceite


Resumen seccionador Aire, SF6 y Aceite:

• Se requiere mucho Espacio para equipo • Sensitivo al Ambiente, Contamina• Se requiere monitoreo y mantenimiento constante• Riesgo mayor de fallas• Riesgo mayor de fuego• Típicamente no han sido probados contra “Arc-

Fault”.• Costos mayores de personal mantenimiento y

operación.• Tiempos mas largos de reparación

Interrupciones/Averías.


• WWII: debido a escasez de aisladores de Porcelana y Vidrio se comienza a explorar materiales alternos.

• 1947: Transformadores de corriente y voltaje de Resina Epóxica son introducidos al mercado en Europa.

• 1952: Polymer insulation casting was introduced in USA• 1954: GE comienza estudios de materiales para aisladores• 1962: se introduce el Ethylene-Propylene• 1965: se utiliza en aplicaciones de exteriores el Cycloaliphatic

Epoxy • 1966: los primeros aisladores de interruptores son fabricados con

fiberglass reenforzado con Epoxy• Desde los 1960’s, el hule EPDM crece rápidamente.• 1996: Elastimold introduce el primer diseño de seccionador de

Sólido Dieléctrico.

Historia de Aislamiento de Sólido dieléctrico.

Principios de Diseño de Sólido Dieléctrico

• Fuerza Dieléctrica• Fuerza Mecánica• Fuerza al Impacto• Peso Liviano• Resistencia a “shock” térmico• Resistencia al “Tracking” • Inerte a contaminación y medio ambiente• Proceso de manufactura fácil y consistente• Económico• Confiable

Propiedades Ideales de Sólido Dieléctrico

Tecnología: Sólido Dieléctrico

0.5

3

3

11

0 2 4 6 8 10 12

Vacuum

EPDM Rubber

SF6 Gas

Oil

Air

Vacio = ~1/2”

Dieléctrico en Pulgadas

ALTA RESISTENCIA DIELECTRICA

Ejemplo:38kV

150 kV BIL

0.5

0.5

3

3

11

0 2 4 6 8 10 12

Vacuum

EPDM Rubber

SF6 Gas

Oil

Air


1. Seguridad– Construcción de frente muerto – Aisla, blinda y elimina la

exposición de componentes vivos– No se utiliza aceite, gas o aire como aislamiento para alto voltaje .

2. Confiabilidad– Utilización de componentes libres de mantenimiento como las

botellas de vacio y aislamiento sólido dieléctrico– Mecanismos rápidos y libres de mantenimiento– Todos los componentes de los seccionadores deben ser

completamente sellados y sumergibles


3. Flexibilidad de Operación – Diseño Compacto y Ligero que permiten instalaciones en espacios

limitados– Diseño Modular que permita la combinación de otros equipos:

• Intercambiable, configurable y ampliable en campo • Reduce inventario (almacenamiento de componentes comunes)

– No sensitivo a la posición – pueda ser instalado donde sea y en cualquier orientación

– Costo bajo de operación a lo largo de su vida útil

4. Materiales NO Contaminantes– No aceites ó gases que monitorear, mantener ó desechar – Aislamiento sólido dieléctrico – como hule de EPDM – es una solución

Ecológica que no contiene gases venenosos como el SF6


En conjunto con...

Construcción de Hule Moldeado de EPDM

Interrupción y “switching” con botellas de vacio INTEGRACION CREATIVA

DE TECNOLOGIAS PROBADAS


Switches para Cortar CargaInterruptores Moldeados

•Voltajes/Tensiones desde 5 kV a 38 kV

•Corrientes desde 600A Continuous hasta 25kA corriente interrutiva Interrupting (Interruptores) & 40kA Momentánea(Switches)

•Sistemas Tri-fásicos y Mono-fásicos

Detalles y Configuración

Aplicaciones General de Seccionadores

• Apertura y Seccionalización

• Protección de Sobrecorriente

• Transferencia Automática de Alimentación

• Esquemas de conexiones Radiales Automáticas



Características y Beneficios - MVS MVS – Detalle

Dead-Front Construction For Added Safety



Valores - MVS Detalles y Configuración


Características y Beneficios - MVI MVI – Detalle

Dead-Front Construction For Added Safety



Valores - MVI



Pedestal Sub- suelo

Instalación en Poste Bóveda


Configuraciones Típicas

DISEÑO MODULAR DE SECCIONADORES

• El Seccionador modular proporciona soluciones para:–Instalaciones en espacios reducidos–Adición a equipos existentes–Instalación fácil–Número ilimitado de vías–Configuración flexible–Actualizable–Ahorro en instalación

Seccionadores Modulares

• Con rango hasta 38 kV para Seccionadores e interruptores de falla

MVI

Barras de Conexion


Seccionadores Modulares de 3 vías con Motor


Numero ilimitado de vías y configuraciones



Configuraciones Modulares CompactasMolded Vacuum Switch

(MVS)Molded Vacuum Interrupter

(MVI)


SOLUCION DE SECCIONADOR

Solución

La solución final ofrecida al cliente es un seccionador Elastimold de 3 vías con las siguientes características:

Seccionador de 3-vias de 27kV con 2 MVS (switch) accionados con actuadores magnéticos del lado de la alimentación y 1 MVI (interruptor) trifásico del lado de la carga y un bus de alimentación.Control Elastimold autoalimentado para protección de la carga.6 sensores de corriente con relación 1000:1 en los interruptores MVS y 3 en los interruptores MVI.6 sensores de voltaje tipo resistivo en los interruptores MVS.Un control con batería de respaldo el cual maneja lógica de transferencia.

Solución

MVS: Switches

MVI: Interruptores

Solución

Actuadores Magnéticos

Transformador Corriente

Sensores de Voltaje

Barra BUS

Solución

Se ofreció un sistema altamente confiable al Banco Central cuando se puso en operación. El cliente reconoce el tiempo de transferencia de las alimentaciones de la red eléctrica es ahora de 7 ciclos. En base a los resultados obtenidos en este proyecto, la compañía que suministra la energía eléctrica en el país está instalando los seccionadores de tecnología solido dieléctrico con transferencia automática a otros usuarios como hospitales, museos y periódicos.


• Voltage: 27 kV

• Tecnología Sólido dielectrica permite sistemas compactos, livianos, libres de mantenimiento.

• Equipos utilizan la tecnología de Elastimold de hule semi-conductor y Frente Muerto.

• Equipo Sumergibles, No sensitivos al posicionamiento u orientación.

• Diseño Modular

• Control y Sensores de Voltaje: Transferencia en 7 ciclos.

Resumen de Características y Beneficios


PREGUNTAS??

Sistema Seccionador de Transferencia Rápida

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