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
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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de las subestaciones eléctricas
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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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1970’s 1980’s 1990’s
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de las subestaciones eléctricas
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TIPO
AIS DTB HIS GIS
Instalación
Interruptor encapsulado
Seccionador encapsulado
Barraje encapsulado
TC encapsulado
TV encapsulado
Exterior Exterior Exterior
Exterior Interior
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de las subestaciones eléctricas
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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
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Tendencia de las subestaciones eléctricas
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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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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
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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
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Ejemplo de bahía encapsulada trifásica de SIEMENS
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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
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
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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Componentes típicos de una bahía encapsulada con aislador
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Interruptor de potencia
Mecanismo de operación
Transformador de voltaje
Transformador de corriente
Seccionador de puesta a tierra
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
Francis Rodríguez
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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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Fuente: Siemens 420 kV 1976
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Típica configuración trifásica
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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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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
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Fuente: IEEE
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Pruebas de rutina - Prueba mecánica
Inspección de dimensiones de una unidad de 145 kV
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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
Francis Rodríguez
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Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
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Fuente: ABB
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
40
12 m
93.5 m
Edificio GIS con 7 bahías
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
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Fuente: ABB
2 reactores 125 MVAR
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
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Fuente: ABB
2 salidas Al-Zour
2 salidas Ghunan
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
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Fuente: ABB
2 salidas futuras
2 salidas futuras
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Plano
Francis Rodríguez
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Fuente: ABB
3 salidas convertidor back-to-back
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS) Subestación Al-Fadhili 400 kV GIS - Secciones
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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
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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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