Rubén González, PMM Transmission GIS Switzerland, Perú 23.04.2015 Gas Insulated Switchgear (GIS) Visión tecnológica hacia soluciones GIS Transmission GIS – Jornadas Técnicas Contenido § 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 ABB Primera GIS del mundo UW Sempersteig 170kV GIS (1967) © ABB Mercado total estimado 2014 por región Bahías Precio MUSD 2013 13’067 3’465 2014 13’943 3’623 NEU 1000 800 600 CEU NAM 800 200 600 0 400 600 465 BAYS BAYS 8000 6000 MUSD 4000 211 0 BAYS MUSD MED 2000 200 3116 MUSD 1031 0 BAYS SAS MUSD 800 600 365 100 111 0 BAYS MUSD 400 698 200 153 0 BAYS © ABB Group May 5, 2015 | Slide 4 MUSD 1000 103 BAYS 300 200 297 0 400 BAYS 3000 300 100 1336 0 4000 SAM 7365 2000 IMA 400 NAS MUSD 213 0 489 938 675 200 400 200 400 MUSD ABB red de fábricas Ubicaciones Hanau, Germany GIS 66 kV – 170 kV Zürich, Switzerland Xiamen, China GIS > 245 kV GIS 145 kV – 1200 kV Dammam, Saudi Arabia GIS 145 kV – 420 kV Vadodra, India GIS 145 kV – 420 kV §*End © ABB Group May 5, 2015 | Slide 5 2014 ABB GIS portafolio de productos Visión general kA 80 ELK-3 6300A 63 ELK-04 4000A ELK-14 4000A 50 ELK-3 C ELK-4 ELK-5 5000A 5000A 5000A 765 1100 ELK-14 C 3150A 40 ENK ELK-04 C 2500A 3150A 72.5 §© ABB Group © ABB Group May §May5, 5,2015 2015| |Slide Slide66 145 170 245 252 300 362 420 550 kV Gas Insulated Switchgear (GIS) GIS Descripción general y beneficios Precio GIS - Gas Insulated Switchgear Descripción general Mód. híbridos n n n n n Interruptor Transformador Corriente Transformador Tensión Seccionador Puesta a tierra GIS nInterruptor nTransformador Corriente nTransformador Tensión nSeccionador nPuesta a tierra nBarras / GIBs DTB LTB n Interruptor n Transf. de conrriente n Interruptor Integración de Funciones © ABB Inc. May 5, 2015 | Slide 8 ABB – GIS de alta tensión Integración de funciones §Transformadores de medida §Interruptor GIS §Seccionadores © ABB Group Inc. May 5, 2015 | Slide 9 § Estructura Soporte § Aisladores § Cubículo de control § Cableado de control § Supervisión § Pruebas en campo §Barras ELK-14, 245 - 362 kV Sección transversal configuración doble barra Earthing switch Disconnector Current transformer Fast-acting earthing switch Voltage transformer Cable termination Local control cubicle May 5, 2015 Drive Circuit-breaker ELK-14, 245 - 362 kV Diseño Modular Diseño modular. Flexibilidad para crear todo tipo de solución Modulos: §Control §Interruptor §Seccionador y puesta a tierra §Transformadores de §© medida ABB Group ABB §© May 5, 2015 | Slide 11 §Elementos de conexicón Gas Insulated Switchgear (GIS) Configuraciones ELK-14, 245 - 300 kV Arreglo doble barra May 5, 2015 ELK-14, 245 - 300 kV Acoplador – Arreglo doble barra May 5, 2015 ELK-14, 245 - 300 kV Bahía seccionadora – Arreglo doble barra May 5, 2015 ELK-14, 245 - 300 kV Dimensiones – Arreglo Doble Bara §3.5 §min. 6500 t May 5, 2015 ELK-14, 245 - 300 kV Interruptor y medio, configuración en línea BB1 BB2 §© ABB Group ABB §© May 5, 2015 | Slide 17 ELK-14, 362 kV / 80 kA Interruptor y medio, configuración en línea BB1 A C B D BB2 May 5, 2015 ELK-14, 362 kV / 80 kA Interruptor y medio, configuración en línea BB1 A C B D BB2 BB1 BB2 ELK-14, 362 kV / 63 kA Interruptor y medio, configuración side-by-side 1 diámetro §To exit “A” 4000 2160 2160 3000 BB2 BB1 Cable exit “B” May 5, 2015 ELK-14, 362 kV / 63 kA Arreglo en anillo Exit “C” Exit “A” Exit “A” Exit “B” Exit “B” May 5, 2015 Exit “C” ELK-14, 245 - 300 kV Barra simpla – bahía sin salida May 5, 2015 ELK-14, 245 - 300 kV Dimensiones – arreglo barra simple §3.5 © ABB t Madain (Saudi Arabia) – 380kV - 2012 Ejemplo – 1 ½ CB – Salidas dobles - Reactor © ABB Madain (Saudi Arabia) – 380kV - 2012 Ejemplo – 1 ½ CB – Salidas dobles - Reactor © ABB Del unifilar a la configuration (1) Cómo se vería este unifilar? © ABB Group May 5, 2015 | Slide 26 Del unifilar a la configuration(2) Así? 4800 E01 E02 E03 E04 8000 © ABB Group May 5, 2015 | Slide 27 Del unifilar a la configuration (3) … o así? © ABB Group May 5, 2015 | Slide 28 Del unifilar a la configuration (4) otro ejemplo: cómo se verá el „layout“? © ABB Group May 5, 2015 | Slide 29 Del unifilar a la configuration (5) así? © ABB Group May 5, 2015 | Slide 30 Del unifilar a la configuration (6) …o así? © ABB Group May 5, 2015 | Slide 31 GIS Gas Insulated Switchgear Beneficios © ABB Group May 5, 2015 | Slide 32 § Resistencia a las influencias ambientales § 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 del proyecto Beneficios de la GIS Condiciones Ambientales Influencias Ambientales Completamente encapsulada © ABB Group May 5, 2015 | Slide 33 § Inmune a: § § § § Polución (agua, sal, arena, suciedad) Rayos Capaz de soportar: § Temperaturas: + 55°C / - 55°C § Clase de polución: IV § Humedad: 100% Animales Sus beneficios § Bajos niveles de mantenimiento Impacto Ambiental Ejemplo – Reducción del Impacto Ambiental Subestación Barbaña 145 kV (Spain) © ABB Group May 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 Req. Sísmico Beneficios de la GIS Regiones sísmicas © ABB Group May 5, 2015 | Slide 35 Subestación Convencional Magnitud de 7.9 SE Maoxian después del terremoto § Bajo centro de gravedad de la GIS de ABB § Fiable contra terremotos Beneficios de las GIS Centros Urbanos Espacio Subestaciónes compactas © ABB Group May 5, 2015 | Slide 36 Características: § Poco espacio - caras zonas urbanas § Instalación cerca de cetros urbanos § Altos niveles de tensión al centro de la ciudad § Estética § Vandalismo Sus beneficios § Mayor aceptación § Menores pérdidas en la línea § Seguridad Ejemplo – Optimización del Espacio Subestación Copacabana (Brazil) Light S.A. Espacio Año de puesta en servicio: 2005 §Old Caso AIS S/S § 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 §Additional free area Sus beneficios adicionales § Incremento fiabilidad de la red § Ingresos adicionales por venta de propiedad §New GIS S/S © ABB Group May 5, 2015 | Slide 37 Substitución (2) SE AIS en zona muy cara Espacio Ejemplo – Optimización del Espacio Simbach (Alemania) – 400kV - 2012 Actualización SE … pero desde 220kV a 400kV © ABB Group May 5, 2015 | Slide 38 Espacio Ejemplo – Optimización del Espacio Simbach (Alemania) – de 220kV a 400kV - 2012 © ABB Espacio Ejemplo – Optimización del Espacio Simbach (Alemania) – de 220kV a 400kV - 2012 © ABB Flexibilidad Beneficios de las GIS …aún cuando abunde el terreno! © ABB Group May 5, 2015 | Slide 41 Sus beneficios § Flexibilidad en la ubicación § Licencias ambientales § Reducir el tiempo en sitio § Reducir el personal en sitio § Hacer el proyecto viable Flexibilidad Beneficios de las GIS …aún cuando abunde el terreno! §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 42 Beneficios de las GIS …aún cuando abunde el terreno! §145 Flexibilidad §GIS §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 43 §550 §362 kV kV kV Beneficios de la GIS Largos intervalos de mantenimiento Bajo manten. Aplicaciones © ABB Group May 5, 2015 | Slide 44 § Parques eólicos off-shore § Plataformas petroleras Características § Largos intervalos de mantenimiento § Fiabilidad Sus benficios § Sin apagones en SE remotas § Ahorro de costes por espacio reducido Ciclo de Vida Beneficios de la GIS Ciclo de vida – Bajo requerimiento de mantenimiento © ABB Group May 5, 2015 | Slide 45 Beneficios de la GIS GIS en contenedores – Estaciones móviles Entrega ensamblada de fábrica Aplicaciones § Bypass SE para remodelaciones § Rápido fortalecimiento de la red Sus beneficios © ABB Group May 5, 2015 | Slide 46 § Rápida instalación § Ingeniería civil minimizada Nivel Fiabilidad ONS – Autoridad Eléctrica Brasileña Ejemplo de requerimiento mínimo © ABB Group May 5, 2015 | Slide 47 Nivel Fiabilidad Comparación GIS vs AIS Configuración DBB vs 1 ½ CB © ABB Group May 5, 2015 | Slide 48 Vs AIS GIS Nivel Fiabilidad GIS vs AIS comparison Configuration: DBB vs 1 ½ CB © ABB Group May 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 Gas Insulated Switchgear (GIS) GIS Particularidades técnicas de la GIS Transferencia de barras ELK-TK3S Transferencia de Barras §© ABB Group |§May Slide5,51 2015 | Slide 51 Módulos ELK híbridos Componentes idénticos para GIS y ELK híbrida Interruptor Seccionador de puesta a tierra Seccionador Transformador de corriente Pasamuros © ABB Group May 5, 2015 | Slide 52 ELK-TK3S Comparación Seccionador tipo ELK § Seccionador ELK-TK3 © ABB Group § Acción rápida ELK-TK3S ELK-TK3S Principio de funcionamiento §© ABB Group |§May Slide5,54 2015 | Slide 54 ELK-TK3S Seccionamiento Rápido §Arcing ring §Finger cage §Resorte §Arcing §Sistema §© ABB Group |§May Slide5,55 2015 | Slide 55 contact de contacto móvil ELK-TK3S Seccionador abierto © ABB Group ELK-TK3S Seccionador cerrado §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 57 ELK-TK3S Seccionador abriendo © ABB Group ELK-TK3S Disconnector opening §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 59 ELK-TK3S Disconnector opening §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 60 ELK-TK3S Disconnector opening §© ABB Group |§May Slide5,61 2015 | Slide 61 Tensiones estándar - Tranf. barras - Seccionadores . IEC 62271-102 Tensión nominal Ur kVA AIS seccionadores V r.m.s. GIS seccionadores V r.m.s. 52 72.5 100 123 145 170 110 10 245 300 362 200 20 420 550 800 © ABB Group 300 IEC 1600 A / ABB 3200 A 40 ELK-TK3S Prueba tipo en PHELA pasada exitosamente 3200 A 300 V 100 CO, DIT © ABB Group May 5, 2015 | Slide 63 Gas Insulated Switchgear (GIS) GIS Particularidades técnicas de la GIS Compartimentación de Gas ELK-3, 550kV Aisladores Aislador Soporte May 5, 2015 ELK-3, 550 kV Aisladores © ABB 1HC0105171 E01 / AA14 ELK-3, 550 kV Aisladores dentro de la bahía © ABB 1HC0105171 E01 / AA14 Concepto de compartimentación Consideraciones de seguridad Presión 100% En tensión Presión reducida A tierra Presión atmosférica Reparación / mantenimiento Remover el gas.. Regulaciones de seguridad pueden prohibir trabajar al lado de una barrera presurizada que ha sido expuesta a un arco… …por tanto, debe reducirse la presión en Presión reducida. el compartimiento adyacente… Consecuencia = presión reducida significa capacidad dieléctrica reducida © ABB Group May 5, 2015 | Slide 68 Impacto compartimentación en continuidad del servicio IEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F Fig 101 © ABB Group May 5, 2015 | Slide 69 Ejemplo de cómo la compartimentación de la GIS Puede afectar la continuidad del servicio Reparacón del aislador Entre falla y reparación el compartimiento debe ser desenergizado Presión en los compartimientos adyacentes debería ser reducida por motivos de seguridad §Ambas barras y todas las salidas quedan fuera de servicio §SF6 presión de operación §SF6 presión reducida §Presión §© ABB Group §May 5, 2015 | Slide 70 atmosférica (sin gas) Impacto compartimentación en continuidad del servicio IEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F Diferentes soluciones de diferentes fabricantes: © ABB Group May 5, 2015 | Slide 71 Impacto compartimentación en continuidad del servicio IEC 62271-203ed 2.0, recomendaciones – Anexo F © ABB Group May 5, 2015 | Slide 72 Requerimientos del usuario en continuidad del servicio IEC 62271-203 «El usuario puede definir los lineamientos generales que permitan evaluar la continuidad del servicio durante mantenimiento, reparación o extensión. Los siguientes son algunos ejemplos»: © ABB Group May 5, 2015 | Slide 73 Ejemplo requerimiento detallado para continuidad del servicio IEC 62271-203 © ABB Group May 5, 2015 | Slide 74 Impact of physical arrangement & partitioning Removal of circuit breaker © ABB Group May 5, 2015 | Slide 75 Ejemplo para reparación y mantenimiento Diagrama esquemático de gas «1.- Sustitución del interruptor completo» © ABB Group May 5, 2015 | Slide 76 Ejemplo para reparación y mantenimiento Substitución del interruptor completo 1 © ABB Group May 5, 2015 | Slide 77 Gas Insulated Switchgear (GIS) GIS Particularidades técnicas de la GIS Operaciones en campo y pruebas AT Operaciones en campo y pruebas AT Fase de Oferta Documentos específicos § «Scope of supply» © ABB § Alcance de los equipos GIS § Supervisión de montaje § Personal requerido en sitio § Herramientas especiales que provee ABB § Infraestructura y herramientas que provee el usuario § Prueba de Alta Tensión Operaciones en campo y pruebas AT Fase de Oferta © ABB §May §| Operaciones en campo y pruebas AT Fase de Oferta © ABB Operaciones de campo y pruebas de AT Fase de Oferta © ABB Field Operations & HV Test Tendering Stage © ABB Field Operations & HV Test Documentos Específicos Documentos específicos del proyecto § Manual de instalación y comisionamiento § Prueba de Alta Tensión § Instrucciones de servicio § «Packing List» detallado § Etc. Ejecución de proyecto § Cada documento tiene su código § Lista completa para adecuado seguimiento © ABB Gas Insulated Switchgear (GIS) GIS Portafolio de productos Gas-insulated switchgear ELK-04, 145- 170 kV Sistema modular para GIS Portafolio Sub Transmisión Diferentes layout (Double barra) 2900 145kV, 3150A, 40kA 2350 2350 2700 145kV, 2500A, 40kA 3600 2350 2900 145kV, 3150A, 40kA 3600 4300 145kV, 3150A, 63kA 2950 2350 3200 2550 4825 © ABB Group May 5, 2015 | Slide 87 170kV, 4000A, 63kA 5325 Gas-insulated switchgear ELK-14, 245- 362 kV Sistema modular para GIS Gas-insulated switchgear GIS Portafolio de productos y datos técnicos kA 80 ELK-14, 300 kV duble busbar arrangement ELK-14, ELK-3 362 kV 5000/ 4000 A 6300A 63 ELK-14, 300 kV 4000 A ELK-04 4000 A 50 40 ELK-14, 362 kV 1½-breaker arrangement ELK-14 C, 245 kV 3150 A ENK ELK-04 C 2500 A 3150 A 72.5 §© ABB 5, 2015 §May §| Slide 89 ELK-4 ELK-5 5000 A 5000 A ELK-3 C, 420 kV 5000 A 145 170 245 252 300 362 420 550 765 1100 kV ELK-14, 245 - 362 kV Diseño hasta 362 kV, 4000 A and 63/80 kA ELK-14, 300 kV double busbar arrangement §© ABB 5, 2015 §May §| Slide 90 ELK-14, 245 - 300 kV Datos clave Data Rated voltage Power-frequency withstand voltage Rated current Rated short-time withstand current Rated frequency Lightning impulse withstand voltage Rated peak withstand current Circuit-breaker mechanical endurance class First pole-to-clear factor Mechanical endurance (DS/ES) §© ABB 5, 2015 §May §| Slide 91 Value up to 300 kV 460 kV 4000 A 50/63 kA, 3 sec 50 / 60 Hz 1050 kV 135 / 171 kA M2 (10,000 CO) 1.3 / 1.5 10,000 CO Bay length (incl. LCC; excl. operator’s corridor) 5900 mm Bay width 1680 mm ELK-14, 362 kV Key ratings Data Diseño especial Mercado americano 80kA y brasileño 345kV Rated voltage 362 kV Power-frequency withstand voltage 520 kV Rated current Rated short-time withstand current Rated frequency Lightning impulse withstand voltage Rated peak withstand current Circuit-breaker mechanical endurance class First pole-to-clear factor Mechanical endurance (DS/ES) §© ABB 5, 2015 §May §| Slide 92 Value 4000 A 63/80 kA, 3 sec 50 / 60 Hz 1175 kV 171 / 216 kA M2 (10,000 CO) 1.3 / 1.5 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 ELK-14 (hasta 300kV) & ELK-3 (550kV) Standards ELK-14 & ELK-3 conforms to the latest set of IEC and IEEE standards § IEC 62271-203 § IEEE Standard for High Voltage GasInsulated Substations Rated above 52 kV Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV § IEC 62271-100 § IEEE Std C37.04, IEEE Std C37.06 IEEE Std C37.09, IEEE Std C37.010 IEEE Std C37.011, IEEE Std C37.012 and IEEE Std C37.015 § IEEE Std C37-122 High-voltage alternating current circuitbreakers § IEC 62271-102 High-voltage alternating current disconnectors and earthing switches § IEC 62271-209 IEEE Standard for High Voltage GasInsulated Substations Rated Above 52 kV § Cable connections for gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV IEC 62271-1 §© ABB 1HC0105171 E01 / AA14 5, 2015 §| Slide 93 §May and other related standards IEEE Std C37-100.1 IEEE Standard of Common Requirements for High Voltage Power Switchgear Rated Above 1000 V Common specifications for high-voltage switchgear and controlgear § IEEE Std 1300 IEEE Guide for Cable Connections for GasInsulated Equipment § § IEEE Std C37-122 § and other related standards Gas-insulated switchgear ELK-3, 550 kV GIS for maximum performance Gas-insulated switchgear GIS Portafolio de porductos y datos técnicos kA 80 ELK-3, 550 kV ELK-3 5000/6300A 63 ELK-04 4000 A ELK-4 ELK-5 5000 A 5000 A ELK-3 C, 420 kV 5000 A §ELK-14 4000 A 50 40 ELK-14 C, 245 kV 3150 A ENK ELK-04 C 2500 A 3150 A 72.5 §© ABB 1HC0105171 E01 / AA14 5, 2015 §| Slide 95 §May § 145 § 170 245 252 300 362 420 550 765 1100 kV ELK-3, 550 kV Datos clave Data Rated 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 1675 kV Switching impulse withstand voltage 1250 kV Circuit-breaker mechanical endurance class First pole-to-clear factor §© ABB 1HC0105171 E01 / AA14 5, 2015 §| Slide 96 50 / 60 Hz Lightning impulse withstand voltage Rated peak withstand current §May Value 171 / 216 kA M2 (10,000 CO) 1.3 / 1.5 Mechanical endurance (DS/ES) 5000 CO Bay width 2700 mm Encantado de atender sus preguntas! Muchas gracias por su atención ! §© ABB 1HC0105171 E01 / AA14 5, 2015 §| Slide 97 §May
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