visión tecnológica hacia soluciones gis
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Gas Insulated Switchgear (GIS)Visión tecnológica hacia soluciones GIS
Rubén González, PMM Transmission GIS Switzerland, Perú 23.04.2015
Transmission GIS – Jornadas TécnicasContenido
§ GIS Alrededor del mundo
§ GIS Descripción general y beneficios§ Aplicaciones y ejemplos
§ Diseño modular - Configuraciones
§ Tópicos técnicos específicos de la GIS§ Transferencia de barra
§ Compartimentación de gas
§ Operaciones en campo y pruebas AT
§ GIS Portafolio de productos
Mercado total estimado 2014 por región
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 4
489211
0
200
400
600
BAYS MUSD
NAM
365
1110
100200300400
BAYS MUSD
SAM
698
1530
200
400
600
800
BAYS MUSD
SAS
7365
13360
2000
4000
6000
8000
BAYS MUSD
NAS
3116
10310
1000
2000
3000
4000
BAYS MUSD
IMA
297103
0100200300400
BAYS MUSD
MED
675
2130
200400600800
BAYS MUSD
CEU 938
4650
200400600800
1000
BAYS MUSD
NEU
Bahías Precio MUSD2013 13’067 3’4652014 13’943 3’623
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ABB red de fábricasUbicaciones
Zürich, Switzerland
GIS > 245 kV
Hanau, Germany
GIS 66 kV – 170 kV
Xiamen, China
GIS 145 kV – 1200 kV
Dammam, Saudi Arabia
GIS 145 kV – 420 kVVadodra, India
GIS 145 kV – 420 kV
§*End 2014
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 6
ELK-36300A
ELK-144000A
ELK-044000A
ABB GIS portafolio de productosVisión general
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 6
kA
kV72.5 145 170 245 300 362 1100765550420
40
50
63
80
ENK2500A
ELK-14 C3150A
ELK-3 C5000A
ELK-45000A
ELK-55000A
252
ELK-04 C3150A
© ABB Inc.May 5, 2015 | Slide 8
Integración de Funciones
Prec
io
DTBn Interruptorn Transf. de conrriente
Mód. híbridosn Interruptorn Transformador Corrienten Transformador Tensiónn Seccionadorn Puesta a tierra
GISnInterruptornTransformador CorrientenTransformador TensiónnSeccionadornPuesta a tierranBarras / GIBs
LTBn Interruptor
GIS - Gas Insulated SwitchgearDescripción general
© ABB Inc.May 5, 2015 | Slide 9© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 9
§Interruptor§Transformadores de medida
§Barras§Seccionadores
GIS
§ Estructura Soporte§ Aisladores§ Cubículo de control§ Cableado de control§ Supervisión§ Pruebas en campo
ABB – GIS de alta tensiónIntegración de funciones
ELK-14, 245 - 362 kVSección transversal configuración doble barra
May 5, 2015
Circuit-breaker
Fast-actingearthing switch
Voltagetransformer
Localcontrolcubicle
Disconnector
Earthing switch
Cabletermination
Drive
Current transformer
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 11
ELK-14, 245 - 362 kV
Diseño modular.Flexibilidad paracrear todo tipo desolución
Diseño Modular
© ABB
§Control
§Interruptor
§Seccionador y puesta a tierra
§Transformadores de medida
§Elementos de conexicón
Modulos:
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 17
ELK-14, 245 - 300 kVInterruptor y medio, configuración en línea
© ABB
BB1
BB2
ELK-14, 362 kV / 63 kAInterruptor y medio, configuración side-by-side
May 5, 2015
BB2
BB1
Cable exit “B”
4000 2160 2160 3000
§To exit “A”1 diámetro
ELK-14, 362 kV / 63 kAArreglo en anillo
May 5, 2015
Exit “B”
Exit “C” Exit “A”
Exit “A”
Exit “B”
Exit “C”
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 29
Del unifilar a la configuration (4)otro ejemplo: cómo se verá el „layout“?
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 32
GIS Gas Insulated SwitchgearBeneficios
§ Resistencia a las influenciasambientales
§ Bajo impacto ambiental
§ Apropiada para áreas sísmicas
§ Apropiada para grandes altitudes
§ Alta fiabilidad
§ Bajos costos en el ciclo de vida
§ Bajo requerimiento de espacio
§ Flexibilidad en el diseño delproyecto
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Beneficios de la GISCondiciones AmbientalesCompletamenteencapsulada
§ Inmune a:
§ Polución (agua, sal,arena, suciedad)
§ Rayos
§ Animales
Sus beneficios
§ Bajos niveles de mantenimiento
§ Capaz de soportar:
§ Temperaturas: + 55°C / - 55°C
§ Clase de polución: IV
§ Humedad: 100%
Influ
enci
asA
mbi
enta
les
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 34
Caso§ Fuertes quejas por
§ Niveles de ruido§ Consumo de energía (aire acondicionado,
refrigeración)§ Ecología (impresión visual)
Solución ABB§ Subestación llave en mano 145kV§ Transformadores enfriados por agua§ Reducción del ruido por la cascada
Sus beneficios§ Incremento en fiabilidad de la red§ Solución ecológica§ Apreciación ecológica del parque
Ejemplo – Reducción del Impacto AmbientalSubestación Barbaña 145 kV (Spain)
Impa
cto
Am
bien
tal
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Beneficios de la GISRegiones sísmicas
SubestaciónConvencional
Magnitudde 7.9
SE Maoxian despuésdel terremoto
§ Bajo centro de gravedad de la GIS de ABB§ Fiable contra terremotos
Req
.Sís
mic
o
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Beneficios de las GISCentros Urbanos
Características:
§ Poco espacio - caras zonas urbanas
§ Instalación cerca de cetros urbanos
§ Altos niveles de tensión al centro de laciudad
§ Estética
§ Vandalismo
Subestaciónescompactas
Sus beneficios
§ Mayor aceptación
§ Menores pérdidas en la línea
§ Seguridad
Espa
cio
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Caso
§ Substitución (2) SE AIS en zona muy cara
Solución ABB§ 138/13.8 kV GIS con 7 bays HV GIS bays
and 62 MV GIS bays§ Optimización del espacio§ Sistema GIS sin mantenimiento
Sus beneficios adicionales§ Incremento fiabilidad de la red§ Ingresos adicionales por venta de
propiedad
§Old AIS S/S
§Additionalfree area
§New GISS/S
Light S.A.Año depuesta enservicio:2005
Ejemplo – Optimización del EspacioSubestación Copacabana (Brazil)
Espa
cio
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Ejemplo – Optimización del EspacioSimbach (Alemania) – 400kV - 2012Actualización SE … pero desde 220kV a 400kV
Espa
cio
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 41
Beneficios de las GIS…aún cuando abunde el terreno!
Flex
ibili
dad Sus beneficios
§ Flexibilidad en la ubicación
§ Licencias ambientales
§ Reducir el tiempo en sitio
§ Reducir el personal en sitio
§ Hacer el proyecto viable
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 42
Beneficios de las GIS…aún cuando abunde el terreno!
Flex
ibili
dad
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 43
§GIS
§145 kV
§550 kV
§362 kV
Beneficios de las GIS…aún cuando abunde el terreno!
Flex
ibili
dad
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 44
Beneficios de la GISLargos intervalos de mantenimiento
Aplicaciones
§ Parques eólicos off-shore
§ Plataformas petroleras
Características
§ Largos intervalos de mantenimiento
§ Fiabilidad
Sus benficios§ Sin apagones en SE remotas§ Ahorro de costes por espacio reducidoB
ajo
man
ten.
Beneficios de la GISCiclo de vida – Bajo requerimiento de mantenimiento
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Cic
lode
Vida
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 46
Beneficios de la GISGIS en contenedores – Estaciones móviles
Entrega ensamblada de fábrica
Aplicaciones§ Bypass SE para remodelaciones§ Rápido fortalecimiento de la red
Sus beneficios§ Rápida instalación§ Ingeniería civil minimizada
ONS – Autoridad Eléctrica BrasileñaEjemplo de requerimiento mínimo
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Niv
elFi
abili
dad
Comparación GIS vs AISConfiguración DBB vs 1 ½ CB
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 48
Vs
AIS GIS
Niv
elFi
abili
dad
GIS vs AIS comparisonConfiguration: DBB vs 1 ½ CB
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 49
Source:
§CIGRE Brochure 510 - HV Equip Reliability Part 2 - Circuit Breaker.
§CIGRE Brochure 513 - HV Equip Reliability Part 5 GIS
§Maintenance and Repair Concept including Instructions Special Tools, 1HC0081026
Niv
elFi
abili
dad
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 52
Interruptor
Seccionador depuesta a tierra
Transformador decorriente
Pasamuros
Seccionador
Módulos ELK híbridosComponentes idénticos para GIS y ELK híbrida
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 55
ELK-TK3SSeccionamiento Rápido
| Slide 55
§Sistema de contacto móvil§Arcing contact
§Arcing ring
§Resorte
§Finger cage
Tensión nominal UrkVA
AIS seccionadoresV r.m.s.
GIS seccionadoresV r.m.s.
5272.5100123145170
110 10
245300362
20020
420300550
800 40
Tensiones estándar - Tranf. barras - Seccionadores .IEC 62271-102
© ABB Group
IEC 1600 A / ABB 3200 A
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 63
ELK-TK3SPrueba tipo en PHELA pasada exitosamente
3200 A
300 V
100 CO, DIT
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 68
Concepto de compartimentaciónConsideraciones de seguridad
Remover el gas..Regulaciones de seguridad puedenprohibir trabajar al lado de una barrerapresurizada que ha sido expuesta a unarco…
Presión reducida.
Presión 100%
Presión reducida
Presión atmosférica
…por tanto, debe reducirse la presión enel compartimiento adyacente…
Reparación /
mantenimiento
Consecuencia = presión reducida significa capacidad dieléctrica reducida
En tensiónA tierra
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Impacto compartimentación en continuidad del servicioIEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F
Fig 101
§© ABB Group
§May 5, 2015 | Slide 70
Ejemplo de cómo la compartimentación de la GISPuede afectar la continuidad del servicio
§Ambas barras ytodas las salidasquedan fuera deservicio
Entre falla y reparación elcompartimiento debe serdesenergizado
Reparacón delaislador
Presión en los compartimientosadyacentes debería ser reducidapor motivos de seguridad
§SF6 presión de operación
§SF6 presión reducida
§Presión atmosférica (sin gas)
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 71
Impacto compartimentación en continuidad del servicioIEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F
Diferentes soluciones de diferentes fabricantes:
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 72
Impacto compartimentación en continuidad del servicioIEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 73
Requerimientos del usuario en continuidad del servicioIEC 62271-203
«El usuario puede definir los lineamientos generales que permitan evaluarla continuidad del servicio durante mantenimiento, reparación o extensión.Los siguientes son algunos ejemplos»:
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 74
Ejemplo requerimiento detallado paracontinuidad del servicioIEC 62271-203
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 75
Impact of physical arrangement & partitioningRemoval of circuit breaker
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 76
Ejemplo para reparación y mantenimientoDiagrama esquemático de gas
«1.- Sustitución del interruptor completo»
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 77
Ejemplo para reparación y mantenimientoSubstitución del interruptor completo
1
Gas Insulated Switchgear (GIS)GIS Particularidades técnicas de la GISOperaciones en campo y pruebas AT
Operaciones en campo y pruebas ATFase de Oferta
© ABB
Documentos específicos
§ «Scope of supply»§ Alcance de los equipos GIS
§ Supervisión de montaje
§ Personal requerido en sitio
§ Herramientas especiales queprovee ABB
§ Infraestructura y herramientasque provee el usuario
§ Prueba de Alta Tensión
Field Operations & HV TestDocumentos Específicos
© ABB
Documentos específicos delproyecto
§ Manual de instalación ycomisionamiento
§ Prueba de Alta Tensión
§ Instrucciones de servicio
§ «Packing List» detallado
§ Etc.
Ejecución de proyecto
§ Cada documento tiene sucódigo
§ Lista completa paraadecuado seguimiento
© ABB GroupMay 5, 2015 | Slide 87
145kV, 3150A, 63kA
4825
3200
2550
145kV, 3150A, 40kA
3600
2900
2350
4300
2900
2350
145kV, 3150A, 40kA
145kV, 2500A, 40kA
3600
2700
2350
170kV, 4000A, 63kA
5325
2950
2350
Portafolio Sub TransmisiónDiferentes layout (Double barra)
ELK-14, 300 kVduble busbararrangement
Gas-insulated switchgearGIS Portafolio de productos y datos técnicos
§May 5, 2015 §| Slide 89§© ABB
ELK-14, 300 kV4000 A
ELK-35000/6300A
ELK-044000 A
kA
kV72.5 145 170 245 300 362 1100765550420
40
50
63
80
ENK2500 A
ELK-14 C,245 kV3150 A
ELK-3 C, 420 kV5000 A
ELK-45000 A
ELK-55000 A
252
ELK-04 C3150 A
ELK-14,362 kV4000 A
ELK-14, 362 kV1½-breakerarrangement
ELK-14, 245 - 362 kV
ELK-14, 300 kVdouble busbararrangement
Diseño hasta 362 kV, 4000 A and 63/80 kA
§May 5, 2015 §| Slide 90§© ABB
ELK-14, 245 - 300 kVDatos clave
§May 5, 2015 §| Slide 91§© ABB
Data ValueRated voltage up to 300 kVPower-frequency withstand voltage 460 kV
Rated current 4000 A
Rated short-time withstand current 50/63 kA, 3 sec
Rated frequency 50 / 60 Hz
Lightning impulse withstand voltage 1050 kV
Rated peak withstand current 135 / 171 kA
Circuit-breaker mechanical endurance class M2 (10,000 CO)
First pole-to-clear factor 1.3 / 1.5
Mechanical endurance (DS/ES) 10,000 CO
Bay length (incl. LCC; excl. operator’s corridor) 5900 mm
Bay width 1680 mm
ELK-14, 362 kVKey ratings
§May 5, 2015 §| Slide 92§© ABB
Data ValueRated voltage 362 kVPower-frequency withstand voltage 520 kV
Rated current 4000 A
Rated short-time withstand current 63/80 kA, 3 sec
Rated frequency 50 / 60 Hz
Lightning impulse withstand voltage 1175 kV
Rated peak withstand current 171 / 216 kA
Circuit-breaker mechanical endurance class M2 (10,000 CO)
First pole-to-clear factor 1.3 / 1.5
Mechanical endurance (DS/ES) 10,000 CO
Bay length (incl. LCC; excl. operator’s corridor) 63 / 80 kA 6800 / 7500 mm
Bay width 63 / 80 kA 2160 / 2700 mm
Diseño especialMercado americano 80kA y
brasileño 345kV
ELK-14 (hasta 300kV) & ELK-3 (550kV)Standards
§May 5, 2015 §| Slide 93§© ABB 1HC0105171 E01 / AA14
ELK-14 & ELK-3 conforms to the latest set of IEC and IEEE standards
§ IEC 62271-203Gas-insulated metal-enclosed switchgearfor rated voltages above 52 kV
§ IEC 62271-100High-voltage alternating current circuit-breakers
§ IEC 62271-102High-voltage alternating currentdisconnectors and earthing switches
§ IEC 62271-209Cable connections for gas-insulatedmetal-enclosed switchgear for ratedvoltages above 52 kV
§ IEC 62271-1Common specifications for high-voltageswitchgear and controlgear
§ and other related standards
§ IEEE Std C37-122IEEE Standard for High Voltage Gas-Insulated Substations Rated above 52 kV
§ IEEE Std C37.04, IEEE Std C37.06IEEE Std C37.09, IEEE Std C37.010IEEE Std C37.011, IEEE StdC37.012 and IEEE Std C37.015
§ IEEE Std C37-122IEEE Standard for High Voltage Gas-Insulated Substations Rated Above 52 kV
§ IEEE Std 1300IEEE Guide for Cable Connections for Gas-Insulated Equipment
§ IEEE Std C37-100.1IEEE Standard of Common Requirementsfor High Voltage Power Switchgear RatedAbove 1000 V
§ and other related standards
ELK-3, 550 kV
Gas-insulated switchgearGIS Portafolio de porductos y datos técnicos
§May 5, 2015 §| Slide 95§© ABB 1HC0105171 E01 / AA14
§ELK-144000 A
ELK-35000/6300A
ELK-044000 A
kA
kV72.5 § 145 § 170 245 300 362 1100765550420
40
50
63
80
ENK2500 A
ELK-14 C,245 kV3150 A
ELK-3 C, 420 kV5000 A
ELK-45000 A
ELK-55000 A
252
ELK-04 C3150 A
ELK-3, 550 kVDatos clave
§May 5, 2015 §| Slide 96§© ABB 1HC0105171 E01 / AA14
Data ValueRated voltage 550 kV
Power-frequency withstand voltage 740 kV
Rated current (busbar / feeders) 6300 / 5000 A
Rated short-time withstand current 63 / 80 kA, 3 sec
Rated frequency 50 / 60 Hz
Lightning impulse withstand voltage 1675 kV
Switching impulse withstand voltage 1250 kV
Rated peak withstand current 171 / 216 kA
Circuit-breaker mechanical endurance class M2 (10,000 CO)
First pole-to-clear factor 1.3 / 1.5
Mechanical endurance (DS/ES) 5000 CO
Bay width 2700 mm
Encantado de atender sus preguntas!
§May 5, 2015 §| Slide 97§© ABB 1HC0105171 E01 / AA14
Muchas gracias por su atención !
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