Answers for energy. TABLEROS DE MEDIA TENSION DE ULTIMA GENERACION ( AISLAMIENTO EN SF6 ) Ing. José Jorge Cervantes

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1 Answers for energy. TABLEROS DE MEDIA TENSION DE ULTIMA GENERACION ( AISLAMIENTO EN SF6 ) Ing. José Jorge Cervantes UNCE

2 Desarrollo histórico Aislamiento por aire Aislamiento por aire / sólido Aislamiento por gas Diseño según VDE 0101 Construcción abierta Grandes dimensiones Altos costes de edificios Mantenimiento costoso Con ensayos de tipo, diseño según VDE 0670, Parte 6 resp. IEC Construcción bajo envolvente, compartimentada Dimensiones más pequeñas Parte de material aislante en aumento Descargas parciales cuando hay más humedad Calefacción Primeras celdas aisladas en gas para el nivel de distribución primaria (8DA, 8DB) Primeras celdas aisladas en gas, soldadas herméticamente, libres de mantenimiento para el nivel de distribución secundaria (8DJ), tipo bloque. Diseño extremadamente compacto Independientes del clima Página 2 Siemens AG 09

3 Desarrollo histórico Tecnología de soldadura hermética para redes de distribución secundaria (8DH), que hace posible un diseño modular y libre de mantenimiento Tecnología de soldadura hermética para todo el nivel de media tensión hasta valores máximos Todos los productos cumplen con las nuevas normas para aparamenta IEC y Tecnología de soldadura hermética para redes de distribución primaria, que hace posible un diseño libre de mantenimiento (NXPLUS C) No son necesarios trabajos de gas ni para el montaje ni para ampliaciones Especificación CFE V , para Tableros aislados en Gas SF6 para Media Tensión (Marzo 11) Página 3 Siemens AG 09

4 Evolución de los Tableros de Media Tensión Edificio 83 m3 47 m3 29 m3 24 m3 8 m3 Gabinete 19 m m3 8.7 m3 5.8 m3 2.2 m3 Año de Manuf.: desde 1950 desde 1970 desde 1970 desde 1980 desde 1985 Página 4 Siemens AG 09

5 Ventajas - GIS - contra - AIS - Una celda GIS solamente necesita hasta 1/5 del espacio de una celda AIS. Página 5 Siemens AG 09

6 Principales aplicaciones de tableros de Media Tensión NXPlusC NXPlus 8DA/B NXPlus Wind Generation level and high-voltage system G x Primary distribution level x x x x x x x x 8DJ10 / 8DH10 8DJH Secondary distribution level x Low-voltage system Página 6 Siemens AG 09

7 GIS Celdas para nivel de distribución primaria Tipo de celdas NXPLUS C Sistema de embarrado simple Tensión (kv) Corriente de cortocircuito (ka) 1s 3s Corriente asignada del embarrado (A) Corriente asignada de las derivaciones (A) 15 31,5 31, Aisladas en gas NXPLUS 8DA/B doble simple 40,5 31,5 31, doble 36 31,5 31, simple 40, doble 40, NXPLUS C Wind simple Página 7 Siemens AG 09

8 GIS Celdas para nivel de distribución secundaria Tipo de celdas Sistema de embarrado Tensión (kv) Corriente de cortocircuito (ka) Corriente asignada del embarrado (A) Corriente asignada de las derivaciones (A) 1s 3s 17, DJ10 simple , DJ simple Aisladas en gas 17, DH10 simple , DJH simple Página 8 Siemens AG 09

9 Historia de los Tableros aislados en gas SF6 Market 1984 Market 06 Market 14 GIS 1% GIS 24% GIS 40% AIS 99% AIS 76% AIS 60% Página 9

10 Volumen - GIS - : clasificado por producto (Ed. Dic. 12) NXPLUS C : más de 60,990 celdas desde 1993 NXPLUS (ESS + DSS): más de 13,840 celdas desde 1998 NXClassic 8DA/ 8DB : más de 70,100 celdas desde DJ10/ : más de 541,000 celdas desde DH10 : más de celdas desde DJH : más de 118,810 celdas desde 10 SIMOSEC : más de celdas desde 04/ 01 S celdas Página 10

11 Cantidades por ramas industriales Rama industrial Aeropuertos / puertos Industria del automóvil Edificios Industria cementera Industria química y farmacéutica Contratistas Industria alimentaria Industrias generales Sanidad Industria minera Industrias en alta mar Petróleo y gas (sin alta mar) Industria papelera Centrales eléctricas Semiconductores Acero y aluminio Transportes y ferrocarriles Aqua Parques eólicos Nivel de distribución primario Nivel de distribución secundario Página 11 Edición : 30 de septiembre de 10 Siemens AG 09

12 ED MV 2 fábrica (Frankfurt/ Alemania) Queretaro Raleigh Lissabon Frankfurt Istanbul Karachi Shanghai Mumbai (Bombay) Jakarta Sao Paulo Buenos Aires Fábrica GIS Incluyendo empresas licenciadas Página 12

13 NXPLUS C Hasta 15 kv, 31,5 ka, embarrado 00 A, derivaciones 00 A Hasta 24 kv, ka, embarrado 00 A, derivaciones 00 A Bajo envolvente metálica Embarrado simple y doble Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Página 13 Siemens AG 09

14 NXPLUS C Datos técnicos Tensión asignada kv 7, ,5 24 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frec. ind. kv 28 * Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv * Valor de cresta de la corriente admisible asignada ka Corriente asignada de cierre en cortocircuito ka Corriente admisible asignada de corta duración, 3 s ka 31,5 31,5 31,5 Corriente asignada de corte en cortocircuito ka 31,5 31,5 31,5 Corriente asignada en servicio continuo del embarrado A Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones A Grado de protección Parte primaria IP65 IP65 IP65 IP65 IP65 Parte secundaria IP3XD IP3XD IP3XD IP3XD IP3XD Dimensiones Página 14 Ancho de celda ** Profundidad sin canal posterior Profundidad con canal posterior Altura de celda 600mm Altura de celda 900mm (con spoiler) * 42 kv / 95 kv según algunos requisitos nacionales, ** para corriente asignada en servicio continuo de 00 A / 00 A: 900 mm mm mm mm mm Siemens AG 09

15 NXPLUS Hasta 40,5 kv, 31,5 ka (3s), embarrado 00 A, derivaciones 00 A Bajo envolvente metálica Embarrado simple ( NXPLUS ESS ) Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Página 15 Siemens AG 09

16 NXPLUS Datos técnicos Tensión asignada kv ,5 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frec. ind. kv Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv Valor de cresta de la corriente admisible asignada ka Corriente asignada de cierre en cortocircuito ka Corriente admisible asignada de corta duración, 3 s ka 31,5 31,5 31,5 31,5 Corriente asignada de corte en cortocircuito ka 31,5 31,5 31,5 31,5 Corriente asignada en servicio continuo del embarrado A Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones A 00 1) 00 1) 00 1) 00 Grado de protección Parte primaria IP65 IP65 IP65 IP65 Parte secundaria IP3XD IP3XD IP3XD IP3XD Dimensiones Ancho de celda interruptor de potencia, seccionador mm acoplamiento longitudinal mm Profundidad mm Altura mm ) 00A a consulta Página 16 Siemens AG 09

17 8DA10 Hasta 40,5 kv, 40 ka (3s), embarrado 5000 A, derivaciones 00 A Bajo envolvente metálica Embarrado simple (8DA10) Aisladas en gas Bajo envolvente sellada unipolar Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Página 17 Siemens AG 09

18 8DA10 Datos técnicos Tensión asignada kv ,5 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frec. ind. kv Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv Valor de cresta de la corriente admisible asignada ka Corriente asignada de cierre en cortocircuito ka Corriente admisible asignada de corta duración, 3 s ka Corriente asignada de corte en cortocircuito ka Corriente asignada en servicio continuo del embarrado A Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones A Grado de protección Parte primaria IP65 IP65 IP65 IP65 Parte secundaria IP3XD IP3XD IP3XD IP3XD Dimensiones Ancho de celda mm Profundidad mm Altura (estándar ) mm Página 18 Siemens AG 09

19 NXPLUS C Wind 36 kv, ka, embarrado 1000 A, derivaciones 0 A y 1000 A Bajo envolvente metálica Embarrado simple Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Página 19 Siemens AG 09

20 NXPLUS C Wind Datos técnicos Tensión asignada Frecuencia asignada Tensión soportada asignada de corta duración a frec. ind. Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo Valor de cresta de la corriente admisible asignada Corriente asignada de cierre en cortocircuito Corriente admisible asignada de corta duración, 1 s Corriente asignada de corte en cortocircuito Corriente asignada en servicio continuo del embarrado Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones kv Hz kv kv ka ka ka ka A A 36 50/ y 1000 Grado de protección Parte primaria Parte secundaria IP65 IP3XD Dimensiones Ancho de celda Profundidad con canal posterior Altura de celda mm mm mm 600 (celda con interruptor de potencia) 450 (celda con seccionador) Página Siemens AG 09

21 8DJ10 Hasta 17,5 kv, ka, derivaciones de 0 A Hasta 24 kv, ka, derivaciones de 0 A Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC , bajo envolvente metálica Celdas en construcción tipo bloque, no ampliables Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Página 21 Siemens AG 09

22 8DJ10 Datos técnicos Tensión asignada kv 7, ,5 24 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia ind. kv 28 * Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv * Valor de cresta de la corriente admisible asignada hasta ka 50 Corriente asignada de cierre en cortocircuito hasta ka 50 Corriente admisible asignada de corta duración, 1 s hasta ka 3 s hasta ka Corriente asignada de corte en cortocircuito hasta ka Corriente asignada en servicio continuo del embarrado hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para salidas a transformador A 0 Grado de protección Parte primaria (circuito principal) IP65 * 42 kv / 95 kv según algunos requisitos nacionales Página 22 Siemens AG 09

23 8DJ Hasta 17,5 kv, ka, derivaciones de 0 A Hasta 24 kv, ka, derivaciones de 0 A Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC , bajo envolvente metálica Celdas en construcción tipo bloque, no ampliables Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Página 23 Siemens AG 09

24 8DJ Datos técnicos Tensión asignada kv 7, ,5 24 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia ind. kv 28 * Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv * Valor de cresta de la corriente admisible asignada hasta ka 50 Corriente asignada de cierre en cortocircuito hasta ka 50 Corriente admisible asignada de corta duración, 1 s hasta ka 3 s hasta ka Corriente asignada de corte en cortocircuito hasta ka Corriente asignada en servicio continuo del embarrado hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para salidas a transformador A 0 Grado de protección Parte primaria (circuito principal) IP65 * 42 kv / 95 kv según algunos requisitos nacionales Página 24 Siemens AG 09

25 8DH10 Hasta 17,5 kv, ka, embarrado hasta 10 A, derivaciones 0 A Hasta 24 kv, ka, embarrado hasta 10 A, derivaciones 0 A Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Bajo envolvente metálica Embarrado simple Aisladas en gas Bajo envolvente sellada Página Siemens AG 09

26 8DH10 Datos técnicos Tensión asignada kv 7, ,5 24 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frec. ind. kv 28 * Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv * Valor de cresta de la corriente admisible asignada hasta ka 50 Corriente asignada de cierre en cortocircuito hasta ka 50 Corriente admisible asignada de corta duración, 1 s hasta ka 3 s hasta ka Corriente asignada de corte en cortocircuito hasta ka Corriente asignada en servicio continuo del embarrado hasta A Estándar: 0 A Opción: 10 A ** Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones Corriente asignada en servicio continuo para salidas a transformador hasta A A 0 0 Grado de protección Parte primaria (circuito principal) Parte secundaria IP65 IP3X * 42 kv / 95 kv según algunos requisitos nacionales ** No para celda tipo ME1 Página 26 Siemens AG 09

27 8DJH Hasta 17,5 kv, ka Hasta 24 kv, ka Embarrado 0 A, derivaciones hasta 0 A Celdas montadas en fábrica, con ensayos de tipo según IEC Bajo envolvente metálica Embarrado simple Aisladas en gas Flexible por construcción en módulos ampliables o en bloques Celda individual y construcción en bloque Página 27 Siemens AG 09

28 8DJH Datos técnicos Tensión asignada kv 7, ,5 24 Frecuencia asignada Hz Tensión soportada asignada de corta duración a frecuencia ind. kv Tensión asignada resistida de impulso tipo rayo kv Valor de cresta de la corriente admisible asignada hasta ka 50 Corriente asignada de cierre en cortocircuito hasta ka 50 Corriente admisible asignada de corta duración, 1 s hasta ka 3 s hasta ka Corriente asignada de corte en cortocircuito hasta ka Corriente asignada en servicio continuo del embarrado hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para derivaciones hasta A 0 Corriente asignada en servicio continuo para salidas a transformador A 0 Grado de protección Parte primaria (circuito principal) IP65 Página 28 Siemens AG 09

29 Resumen de típicos (Barra sencilla) Celda con interruptor de potencia Celda con seccionador Acoplamiento longitudinal Página 29

30 Resumen de típicos (doble barra) Celda con interruptor de potencia Acoplamiento transversal Acoplamiento longitudinal Página 30

31 Equipamiento Página 31

32 Soldadura láser Tecnología de cubas Cuba de acero inoxidable Soldada herméticamente Sin juntas Insensible ante variaciones de temperatura y presión Sin pérdidas de gas Sin penetración de humedad propiedades de punto de rocío estables Técnica de soldadura láser moderna y segura Página 32 Siemens AG 09

33 Soldadura láser Soldaduras altamente resistentes y con poca deformación térmica La cuba se suelda básicamente por el exterior, es decir, la parte interior de la cuba queda libre de restos de soldadura La soldadura láser como procedimiento frío protege los pasatapas de resina colada Con la soldadura láser se obtiene una máxima resistencia a la flexión y ruptura Página 33 Siemens AG 09

34 Estanquidad al gas según IEC: Sealed for life (sellado de por vida) Ensayos individuales al 100% para cubas soldadas 500 hpa/ C 300 hpa 0 hpa p (bar) Presión funcional mínima Presión atmósferica Nivel de llenado asignado Detección integral de fugas Migración de los pueblos Hoy Einstein Fundación del Reich Fundación de Siemens Revolución Francesa Federico el Grande Newton Colón descubre América Coronación de Carlomagno Estanquidad al gas (ensayada con helio): Datos relativos a la evaluación estadística de la detección integral de fugas Página 34 Siemens AG 09

35 Dispositivo de alivio de presión Coordinación de presión Comportamiento de respuesta definido Presión de respuesta baja Con ensayos de tipo según IEC , sin ensayos de repetición en servicio según EN DIN Presión de la cuba en hpa Presión de ruptura de la cuba > hpa (4,55 bares) Apertura del alivio de presión hpa (2,2-2,5 bares) Presión funcional máxima 800 hpa (0,8 bares) Nivel de llenado asignado 500 hpa (0,5 bares)/ºc Presión funcional mínima 300 hpa (0,3 bar) Ejemplo NXPLUS C Siemens AG 09 Página 35

36 PASAMUROS Brida de acero inoxidable con electrodo de control de campo Derivación capacitiva para indicación de voltaje capacitiva Resina de moldeo Perno Máxima calidad el desarollo nuestro la producción nuestra Pruebas de rutina con Pruebas de rayos X Prueba de temperatura de choque (-50 C) Pruebas de descargas parciales Pruebas de hermeticidad con helio Página 36

37 Alivio de Presión Compartimento de embarrado Cuba Compartimento de cables Página 37

38 Embarrado Aislado en caucho de silicona, blindado, resistente al envejecimiento y rayos UV, a prueba de contactos directos por envolvente metálica Insensible a la contaminación y condensación Sin trabajos locales de gas, es decir, rápida ampliación o sustitución Rápida disponibilidad Grado de protección IP65 Página 38

39 Embarrado Utilizado en 8DH10 desde 1992 (más de celdas) Utilizado en NXPLUS C desde 1994 (más de celdas) La envolvente exterior metálica con grado de protección IP3XD ofrece protección contra animales pequeños Aumentar la capacidad de las celdas de 10 A a 00 A significa: - Ampliación con una celda de alimentación nueva de 00 A (más celdas en donde se precise) - Montaje de un segundo nivel de embarrado para 00 A - Las celdas existentes pueden seguir utilizándose Página 39

40 Aislamiento de caucho de silicona Muy buena capacidad de aislamiento: > kv/mm Resistente a la temperatura: -50 C hasta +180 C Resistente al ozono, a los rayos UV y a la humedad Sin residuos conductores tras descargas Poco combustible, sin productos de combustión tóxicos Probado desde hace décadas en terminaciones de cables y aisladores de alta tensión Página 40

41 Diseño del embarrado 10 A Tapa Piezas de apriete Embarrado (cobre redondo) Adaptador terminal Cuba de la celda Aislamiento del embarrado de caucho de silicona con capa de puesta a tierra Conexión de puesta a tierra Adaptador en cruz Pasatapas Página 41

42 Diseño del embarrado 1600 A, 00 A, 00 A Tapa Piezas de apriete Embarrado (cobre redondo) Aislamiento del embarrado de caucho de silicona con capa de puesta a tierra Conexión de puesta a tierra Adaptador terminal Piezas de apriete Adaptador en cruz Embarrado (cobre redondo) Adaptador terminal Conexión de puesta a tierra Cuba de la celda Pasatapas Página 42

43 Ensayo de inmersión del embarrado aislado en caucho de silicona Tensión asignada U r = 24 kv Ensayo de descargas parciales antes y después del ensayo dieléctrico Ensayo dieléctrico a 30 kv durante 24 horas Presión del agua 100 hpa de presión relativa (correspondiente a 1 m de profundidad de inmersión) No se han producido saltos de chispa Ensayos de descargas parciales aprobados, sin diferencia en la cuota de descargas parciales antes y después del ensayo dieléctrico Página 43

44 Tipos de Terminales 8DA/B y NXPlus NXPlus NXPlusC 8DH10 8DJH Página 44

45 Indicador de presión de gas 1 Cuba del panel, llenada con gas, 0.5 bar a C 2 Caja de medición de presión, llenada con gas, 0.5 bar a C 3 Acoplamiento magnético Indicación: Independiente de la temperatura del ambiente Independiente de la altura de instalación 4 No listo 5 Listo Opcional con contacto de alarma Control de la puesta en servicio después del transporte Página 45

46 Ventajas GIS Independiente del medio ambiente por su blindaje hermético Nuestra solución Sus ventajas Soldada sin juntas, no absorbe humedad Contenedor de acero inoxidable, anticorrosivo a largo plazo Materiales cortados por laser, calidad exacta Detección integral de fugas en fábrica, altamente sensitiva, Compartimento lleno de gas de por vida Insensible a los ambientes agresivos (agua salada, trópicos, polvo) Impenetrable para cuerpos extraños y animales pequeños Independiente de la altitud de emplazamiento Página 46

47 Ventajas GIS Compacta mediante el acreditado aislamiento por SF6 Nuestra solución Sus ventajas Aislamiento por SF 6, construcción compacta Seccionador e interruptor de puesta a tierra combinado, diseño compacto del interruptor Control de derivaciones, tipo SIPROTEC: Sistema digital de control, enclavamiento y protección, equipos secundarios compactos con alta densidad de funciones Mínimo espacio necesario uso efectivo de compartimientos existentes volumen reducido para instalaciones nuevas Uso económico de espacio en zonas urbanas gastos reducidos en inversiones de instalaciones nuevas Página 47

48 Ventajas GIS Libre de mantenimiento por técnicas inteligentes Nuestra solución Blindaje hermético condiciones estables y definidas dentro del módulo Interruptores libres de mantenimiento sin ajustes ni lubricación Barras colectoras aisladas independientes del medio ambiente Conectores de cables blindados apantallados, independientes del medio ambiente Sus ventajas Sin trabajos de gas Sin entrenamientos de SF 6 Máxima seguridad contra averías y para el servicio Más seguridad del personal Herméticamente cerrado de por vida (ICE 60298) Gastos de servicio reducidos Inversión altamente rentable Página 48

49 Resumen Ventajas - GIS - Libre de mantenimiento Mínimo espacio necesario Independiente del clima Independiente de la altura de instalación Insensible a los ambientes agresivos (agua salada, trópicos, polvo) Impenetrable para cuerpos extraños y animales pequeños Disponibilidad más alta Imposibilidad de fallas multipolares (NXClassic 8DA/ 8DB) Página 49

50 Aplicaciones Tableros de Media Tensión aislados en Gas SF6 hasta 40.5kV Subestación Compacta 6 a 24 kv Página 50

51 Independiente a las influencias climáticas Diseño compacto => Integración en torres Página 51

52 Comparación de costos: Instalaciones aisladas por aire y por gas Costos de acquisición 100% % Costos de mantenimiento 10% % Aire Gas Aire Gas Instalación Ingeniería Montaje Conexión Inspección visual Mantenimiento Reparación Página 52

53 Empresas distribuidoras de electricidad: NXPlusC NXPlus Instalaciones de 50 a 00 metros sobre el nivel del mar en todo el pais. 8DA/B Página 53

54 Petroleo y Gas: NXPlusC NXPlus Instalaciones desde 50 hastal 1800 metros sobre el nivel del mas en todo el pais. 8DA/B Página 54

55 Industria Privada: Distribución Primaria 8DA10 Distribución Secundaria NXPlusC SIMOSEC Instalaciones de 50 a 00 metros sobre el nivel del mar en todo el pais. 8DH / 8DJ Página 55

56 Answers for energy. Gracias por su atención Ing. José Jorge Cervantes IC LMV Tel. +52 (442) Id. 52*1017* jose.cervantes@siemens.com