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Tecnología GIS integrada Subestaciones modulares en recintos prefabricados

ABB Switzerland Ltd., Jessica Ponce de Leon, June 2013

© ABB Group June 19, 2013 | Slide 2

Subestaciones GIS integradas Mas de 45 años de avance tecnológico

ABB es el líder global en tecnología GIS de alta tensión, con una base instalada de mas de 20.000 celdas en todo el mundo. En 2009, ABB puso en servicio una GIS diseñada para operar mas de un millón de voltios (1.100 kV).

En los años 60 del siglo pasado, fuimos pioneros de GIS de alta tensión, y con la GIS integrada continuamos impulsando la tecnología, introduciendo soluciones modernas. Nuestra gama de productos incluye el espectro completo de tecnología GIS, cubriendo los rangos de tensión de 72.5 kV a 1.200 kV.

D

eliv

ered

bay

s

First Research First 500 kV GIS Claireville (CA)

First 170 kV GIS Sempersteig (CH)

Largest 500 kV GIS

Itaipu (BR)

First 500 kV GIS in China, Jiangmen

First 800 kV GIS Alpha (ZA)

19

56

First 1100 kV GIS Jingmen (CN)

Largest 420 kV GIS HHR (SA)

500 kV GIS Three Gorges (CN)

Largest Urban SS Ochakovo (RU)

20‘000

16‘000

12‘000

8‘000

24‘000

Subestaciones GIS integradas Mas de 45 años de avance tecnológico

Subestaciones GIS integradas Portafolio


ELK-3 6300A

ELK-14 4000A

ELK-04 4000A

kA

kV 72.5 145 170 245 300 362 1100 765 550 420

40

50

63

80

765

ELK-4 5000A

kV1100

45000A

ELK-5 5000A

252

ELK 44 ELKELK 5

ELK 3ELK 14

55000A

5

ELK-14 compacta

3150A

ELK-3 compacta

5000A

ENK 2500A

ELK-04

/ 145 3150A

6300A4000A

72.572.5

40

50

63 ELK-044000A

170170 245245 300300 362362 420420252252

ELK 04

245 252

ELKELK-14 14 compacta

3150A

362 420

ELKELK-33compacta

5000A

72.5

ENKENK2500A

145

ELKELK-04

/ 145/ 1453150A3150A1453150A1451453150A145


Creciente demanda de energía eléctrica en zonas urbanas y en industrias de minería, petróleo y gas.

Necesidad que el suministro de energía eléctrica sea flexible, confiable y este disponible en corto tiempo.

Crecimiento de la urbanización.

Reemplazo de viejas subestaciones existentes AIS, terreno valioso, disponible para otro uso.

Manejo simple y fácil – muchas compañías eléctricas hoy en día están reduciendo personal de operación y mantenimiento.

Las SGI pueden ser fácilmente embarcadas y transportadas a las cercanías del sitio de explotación de petróleo/gas/mina.

Una solución pre-diseñada y normalizada garantiza una alta calidad y confiabilidad.

La reducción importante del tiempo de instalación en comparación a las subestaciones convencionales se logra realizando todas las actividades de diseño, ensamble, pruebas y control de calidad en la fábrica GIS.

Subestaciones GIS integradas Aplicaciones


Permite la instalación o extensión de subestaciones en plazos muy cortos.

Podemos suministrar una SGI en un plazo de cinco meses después de la confirmación del pedido.

Tiempo de instalación – dos a tres semanas

Bajos costos de ejecución Suministro completo de una mano. Mínimo trabajo en sitio Re-uso de diseños existentes – poca necesidad de

entrenamiento de personal y de manejo de repuestos.

Aplicaciones para poco espacio. Requiere solo 10% a 20% de superficie de una

solución AIS. Sitios de instalación exigentes

Condiciones medioambientales extremas, para temperaturas -30°C y por encima de 40°C

Instalaciones “offshore” – en plataformas de petróleo y gas o parques eólicos

Requerimientos de movilidad o modularidad

Transportable entre sitios; montaje sobre un camión

No se requiere sótano para cables.

Paredes removibles

Subestaciones GIS integradas Energía eléctrica disponible a toda hora en todo lugar


Suministro rápido

Sistema flexible por módulos

configurables

Instalación y puesta en servicio

fácil y rápida (AT probada en fábrica)

. .

. .

. .

Subestación pequeña y compacta

Pocos interfaces de ingeniería

Celdas de entrada-salida

Configuraciones en H

Varias celdas (>5)

Recinto completo o Recintos modulares prefabricados

- Estructuras de acero - Componentes auxiliares

- Control - Protección - Comunicación - micro SCADA

GIS equipos primarios y secundarios

Subestaciones GIS integradas Una solución completa


Subestaciones GIS integradas Configuraciones, recintos y cimentaciones

Arreglo en Anillo Este arreglo permite incluso en caso de

mantenimiento de un CB una operación sin interrupción de todas las celdas.

Cantidad de interruptores y salidas son iguales. Mas económico que una configuración de 1½

interruptores.

Arreglo en H Para aplicaciones industriales o pequeñas

aplicaciones regionales. Solución optima – dos entradas de línea y dos

transformadores.

Unidades prefabricadas Calefacción, ventilación e iluminación incluidas. Servicios auxiliares, incluyendo protección anti

fuego.

Cimentaciones Fundaciones sencillas dependiendo de las

condiciones del suelo y/o requerimientos sísmicos. Tipo umbral o prefabricadas.

Esquema de gas de arreglo en anillo

Esquema de gas de arreglo en H


Subestaciones GIS integradas Opciones de recintos prefabricados

Doble unidad acoplada

Unidad sencilla

Múltiples unidades acopladas

Edificio prefabricado modular


Subestaciones GIS integradas Una manera moderna de construir subestaciones

Elementos prefabricados del recinto

GIS es ensamblada, probada y embarcada

por habia completa

Reducción de trabajo en sitio.

Instalación muy rápida del edificio.

Bajo riesgo de retraso del proyecto por obras civiles.

Modular building concept “ModCon” pictures courtesy of JACO Fabriks AB – Sweden.


En el año 2009, la cuidad de Anchorage en Alaska necesitaba una subestación nueva para poder enfrentar la creciente demanda de energía.

Adicionalmente a la escasez de tiempo, el cliente además solicitaba una subestación compacta ya que el lugar de instalación se encontraba próximo a un centro comercial.

Altos costos de instalación requieren tiempos de obra cortos.

La solución también tenía que resistir el clima frío de Alaska y los frecuentes eventos sísmicos.

ABB respondió suministrando una subestación completamente integrada ELK-04 / 145 kV, que fue instalada y energizada en pocas semanas. La subestación consiste de un anillo con cuatro interruptores, integrados en dos contenedores de 40 pies. Los armarios de control local también se encuentran completamente integrados en los recintos.

Los recintos cumplen IP55 con dos puertas y dispositivos de relevo de sobrepresión.

Subestaciones GIS integradas Caso exitoso – Anchorage, Alaska


Subestaciones GIS integradas Anchorage - Diagrama Unifilar


Subestaciones GIS integradas Anchorage – Layout solución convencional

AIS 4 interruptores en anillo

180ft x 150 ft

27,000 sqft


Subestaciones GIS integradas Anchorage – diseño que optimiza espacio

AIS 4 interruptores en anillo

180ft x 150ft

27,000 sqft

GIS – solución integrada 4 interruptores en anillo

40ft x 21ft

840 sqft


Subestaciones GIS integradas Anchorage – montaje al bastidor


Subestaciones GIS integradas Anchorage – llenado de gas SF6


Subestaciones GIS integradas Anchorage – cableado


Subestaciones GIS integradas Anchorage – listo para embarque


Subestaciones GIS integradas Anchorage – preparación del sitio


Subestaciones GIS integradas Anchorage – llegada a sitio


Subestaciones GIS integradas Anchorage – remoción de paredes temporales


Subestaciones GIS integradas Anchorage – listo para instalación


Subestaciones GIS integradas Anchorage – instalación del recinto


Subestaciones GIS integradas Anchorage – instalación del segundo recinto


Subestaciones GIS integradas Anchorage – instalación de boquillas


Subestaciones GIS integradas Anchorage – subestación GIS terminada


Subestaciones GIS integradas Anchorage – GIS conectada a la red…


Subestaciones GIS integradas Anchorage – … al transformador


Subestaciones GIS integradas Anchorage – vista interior


Subestaciones GIS integradas Anchorage – subestación terminada


Subestaciones GIS integradas 245kV LILO

Beneficios

Rápida entrega e instalación debido a su diseño prefabricado.

Significante ahorro del costo del proyecto debido al minimo trabajo en sitio.

Ahorro de espacio de hasta 80% en comparación con una subestación AIS convencional.

Ratings hasta 245kV, 3150A, 50kA.

Conexión con cable es posible.


Subestaciones GIS integradas

LILO: Diagrama Unifilar

245kV LILO

LILO = Line-In Line-Out



Bastidor sobre pilares de acero.

Preparado para fijación en sitio.

Marco de chapa de acero galvanizado.

Piso/Paredes: paneles tipo sándwich (lana de roca), cubierto con chapa de acero galvanizado .


Subestaciones GIS integradas Ensamble del edificio prefabricado


Subestaciones GIS integradas Ensamble del edificio prefabricado – Panel PAROC



Bahia 100% ensamblada y probada en fábrica.

Despues de las pruebas de rutina, la bahia y LCC se integran al edificio prefabricado.

HVAC, protección contra incendio, iluminación y ventilación bajo requerimiento pueden ser instalados.

Ductos y boquillas se envian a sitio para su instalación en sitio.


Subestaciones GIS integradas Equipos Auxiliares

HVAC

Unidades de ventilación

Aire acondicionado / calefacción

Iluminación.

Protección contra incendio.

Detectores de humo o gas.

Dispositivos de relevo de sobrepresión



Edificio prefabricado cuenta con argollas en el borde del techo para su elevación y colocación en sitio.

Pilares de acero listo para fijación.

Ductos, boquillas y apartarrayos se instalan en sitio.

Conexión al sistema de tierras.

Prueba de Alta tensión.

Conexión al transformador y a la línea.

Puesta en servicio.


Subestaciones GIS integradas Edificios prefabricados


Subestaciones GIS integradas 245kV – Otras configuraciones

Incoming lines

Transformers

Tie breaker

CB CB

CB TIE breaker housing


Subestaciones GIS integradas 420kV LILO – solución con excelente movilidad

Beneficios

Rápida entrega e instalación debido a si diseño prefabricado.

Significante ahorro del costo del proyecto debido al minimo trabajo en sitio.

Ahorro de espacio de hasta 80% en comparación con una subestación AIS convencional.

No se requiere equipo de prueba adicional en sitio para prueba de Alta tensión.

Unidad desensamblable – no hay necesidad de dejar el trailer dentro de la subestación.

Ratings hasta 420kV, 5000 A, 63 kA.

Dimensiones estandar ISO 40’ con boquillas removibles– fácil transportación en cualquier trailer.

Conexión con cable es posible.

Trailer opional


Subestaciones GIS integradas 420kV LILO – solución con excelente movilidad

Con boquillas SF6/Aire

Con conexión SF6/cable


Subestaciones GIS integradas Bajo impacto medioambiental

Publicamos certificados de impacto medioambiental para todos los productos que fabricamos.

Tres fases de ciclo de vida (ELK-04): Fabricación, uso y eliminación.

Fabricación Diseño compacto – uso de menos aluminio y otros metales. Bajas pérdidas térmicas – selección de materiales. Certificado según ISO 14001.

Uso Monitoreo en línea para mantenimiento preventivo. Bajo consumo de energía para servicios auxiliares. Pruebas tipo certificando pérdidas SF6 menores a 0.1 % p.a. Sistemas de sellado bien probados.

Fase de eliminación Uso de materiales reciclables y de fácil eliminación. Procedimientos de mantenimiento mejorados – evitando pérdidas de gases y aceites


Diseño, ingeniería y fabricación

Integración de equipos selectos en los recinto(s)

Pruebas funcionales y de rutina – Listo!

Transporte

Unidades prefabricadas pueden ser transportadas por tierra, aire y barco; y están previstas con argollas para su elevación y manejo durante transporte.

Instalación y puesta en servicio

Colocar el(los) recinto(s) sobre la cimentación.

Instalar boquillas y/o cables – LISTO!

Para algunas configuraciones, se realiza la prueba de Alta Tensión – LISTO!

Energizar

Después de un corto periodo de instalación la SGI esta lista para energizarse.

Subestaciones GIS integradas Ejecución del proyecto


Subestaciones GIS integradas Terminales CD 145 de ABB Kabeldon

Tipo seco (Dry type)

Enchufable

Un tipo de aislador cubre el rango de 300-2.000 mm²

Enchufable por resortes de contacto

Fijación por medio de resortes pre-tensados

Presión mecánica continua

Aislador de resina estanco a presión

Conexión a tierra robusta

Fijación excelente por abrazaderas

Conector enchufable

Resorte pre-tensados

Abrazadera de fijación

Cono

Resorte de contacto

Conector de puesta a tierra

Carcasa

Fijación

Aislador CDI 145

Resorte de contacto

Probado según IEC 60840 Um 145 kV

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