Protector de Transformadores Trans-Rupter II de S&C

Transcripción

1 Protector de Transformadores Trans-Rupter II de S&C Protección sofisticada y rentable para los transformadores

2 Protector de Transformadores Trans-Rupter II de S&C: La Solución de Bajo Costo para la Protección Sofisticada de Transformadores f Usted gasta más de lo que quisiera gastar en protección para transformadores? Compra interruptores de circuito con costosas características que usted no necesita? f Desea usted un dispositivo que sea económico y fácil de instalar, como los fusibles de potencia, pero que pueda realizar disparos trifásicos y que cuente con la capacidad de coordinarse con los dispositivos protectores de aguas abajo, tales como los circuit-switchers o los interruptores de circuito? f Acaso la capacidad de interrupción de fallas de sus dispositivos protectores se ve entorpecida cuando se incrementa el nivel de capacidad de su sistema? f Está usted construyendo una subestación compacta o móvil y necesita un dispositivo cuya instalación sea flexible? f Está usted planeando la construcción de una subestación nueva o realizar labores de actualización a una subestación existente y quiere minimizar costos? Las compañías suministradoras de todas partes encuentran muy difícil reducir los costos relacionados con las subestaciones mientras tratan de mejorar el nivel de confiabilidad de la energía para sus clientes. El Protector de Transformadores Trans-Rupter II de S&C es la solución a los problemas relacionados con la protección de transformadores. S&C trabajó en conjunto con compañías suministradoras, diseñadores de subestaciones, y fabricantes de transformadores para desarrollar un dispositivo que puede hacer lo que ningún otro dispositivo ha logrado: proporcionar protección sofisticada para el transformador a un costo moderado. Necesita evidencias? Eche un vistazo a la siguiente tabla, la cual compara varias alternativas para protección de transformadores que están disponibles en la actualidad. Característica Fusibles de Potencia Circuit- Switchers Interruptores de Circuito Trans-Rupter II Modelo EX Trans-Rupter II Modelo SE Disparos Trifásicos Accionado por Relevadores Reajustable Capacidades de interrupción elevadas Compatible con SCADA La subestación no necesita baterías Flexibilidad a la hora de instalar Bajo costo de instalación Trans-Rupter II fue diseñado exclusivamente para las aplicaciones del lado primario de los transformadores de distribución en subestaciones, donde la operación de éste es poco frecuente y los requisitos de corriente continua no son tan elevados. Cuenta con todas las características necesarias para que la protección del transformador sea confiable y reduce costos al eliminar las características que no son necesarias. Trans-Rupter II no solamente ofrece un bajo costo de adquisición. Con su sencillo procedimiento de instalación y debido al hecho de que no necesita mantenimiento periódico, Trans-Rupter II también ofrece módicos costos de instalación y operación. Su diseño compacto y ligero permite que el Trans-Rupter II se pueda instalar en subestaciones con estructuras diversas, o inclusive directamente sobre el transformador o el seccionador. El Modelo EX es perfecto para las subestaciones en las cuales la energía de control y los relevadores ya se encuentran en su ubicación adecuada. Dicho modelo es particularmente ideal para actualizar interruptores de circuito o circuit-switchers que estén muy desgastados... o para actualizar los esquemas de protección para transformadores, ya sea los esquemas con disparo de transferencia y barra de arqueo o los que tienen interruptor de alta velocidad para conexión a tierra. El Modelo ES cuenta con un sistema de protección auto-alimentado contra sobrecorrientes, el cual es activado por los transformadores de corriente ubicados en las boquillas del transformador. El Modelo SE es ideal para actualizar las instalaciones de los fusibles de potencia al igual que para la construcción de subestaciones nuevas... genera grandes ahorros, ya que la subestación no necesitará baterías, relevadores, ni caseta de control! Trans-Rupter II es una verdadera innovación en cuanto a la protección para transformadores, tanto en términos económicos como en términos tecnológicos. 2

3 Un Diseño Hecho Específicamente a la Medida para la Protección de Transformadores Trans-Rupter II tiene polos llenos de gas SF 6, los cuales van sellados herméticamente de manera individual. Cada uno de ellos cuenta con un mecanismo de disparo eléctrico propio. No es necesario instalar, ajustar o dar mantenimiento al eslabón de interfase porque simplemente no se utiliza uno. Las confiables cámaras interruptivas, las cuales son de tipo soplante y tienen una sola apertura interrumpen el circuito en tres ciclos, y también mantienen constantes las capacidades dieléctricas cuando están abiertas. Trans-Rupter II tiene una capacidad de interrupción de fallas de 31.5-kA... la cual es más que suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Los polos son extremadamente ligeros: los polos de 69-kV tienen un peso de tan sólo 175 libras, los de 115-kV pesan 210 libras, y los de 138-kV pesan 217 libras. Los polos cuentan con aislamiento durable a base de silicio de polímero compuesto, el cual tiene un peso muy ligero y es inastillable. El sistema de aislamiento, el cual es hidrófobo, no muestra sensibilidad alguna a la radiación ultravioleta... el agua se convierte en espuma en la superficie, en lugar de convertirse en una membrana de partículas. Dicha característica evita la formación de rutas de fuga de líquidos, lo cual puede ocasionar la formación de canales de conducción superficial o flameos. Además, el aislamiento conserva sus propiedades hidrófobas sin importar la cantidad ni el tipo de contaminantes que se encuentren en su superficie, por lo que no será necesario lavar los polos a presión... incluso en las zonas costeras o en las zonas donde haya mucha contaminación de tipo industrial. Los polos cumplen con los criterios de la Norma 815 de la IEC con respecto al aislamiento de nivel medio. El exclusivo acomodo del bastidor hace posible que la distancia de fuga sea de 58 pulgadas de línea a tierra y de 59 pulgadas a lo largo de la cámara interruptiva en los equipos con capacidad de 69 kv. En el caso de los equipos con capacidad de 115 kv, la distancia de fuga es de 101 pulgadas de línea a tierra y de 115 pulgadas a lo largo de la cámara interruptiva. Por último, en el caso de los equipos con capacidad de 138 kv, la distancia de fuga es de 118 pulgadas de línea a tierra y de 115 pulgadas a lo largo de la cámara interruptiva. El exclusivo proceso de sellado hermético es el resultado de los más de 40 años de experiencia de S&C con respecto al diseño de Circuit-Switchers. Dicho diseño garantiza que tasa de fuga sea nula a temperaturas que van desde los -35º hasta los +40º. Los polos se llenan en fábrica a presión plena bajo condiciones controladas y después se sellan de manera permanente. Jamás es necesario llenar los polos en campo, con lo cual se elimina el riesgo de contaminar el agente de interrupción. Todos los polos se someten a rigurosas pruebas de fuga antes de su embarque, utilizando un sniffer (detector) ultrasensible, el cual es capaz de detectar pequeñísimos rastros de gas SF 6... lo cual garantiza una suprema confiabilidad en campo. Mecanismo Operativo que No Necesita Mantenimiento El mecanismo operativo es un dispositivo con energía almacenada y un muelle con carga. Con el fin de ofrecer un mayor nivel de confiabilidad, utiliza el mínimo de partes posible. El mecanismo operativo va sellado en gas SF 6 para brindar una excelente protección contra las inclemencias del medio ambiente. No necesita calefactores. A diferencia de otros dispositivos de protección para transformadores, el mecanismo operativo de Trans-Rupter II no necesita que se le dé mantenimiento periódicamente. Un indicador que se encuentra en el lado inferior de cada una de las bases de los polos muestra la condición del polo: cerrado y con carga o abierto y sin carga. Cada polo tiene contactos que, de manera remota, proporcionan la indicación del estado del polo, el cual se puede monitorear por medio de SCADA. Un medidor de presión de gas con temperatura compensada que se encuentra en el lado inferior de cada una de las bases de los polos proporciona la visibilidad local de la densidad del gas al igual que la indicación de la existencia de fugas en dos niveles. El indicador remoto de la densidad de gas se ofrece de manera opcional. Zapata terminal superior Cámara interruptiva Acomodo único del bastidor Zapata terminal inferior Columna de apoyo para el sistema de aislamiento Sistema de aislamiento a base de silicio de polímero compuesto... se limpia solo con el fin de prevenir la formación de canales de conducción superficial Caja Eléctrica de Empalme Indicador de abierto-cerrado Mecanismo operativo Detalle del polo. Medidor de la presión del gas con temperatura compensada Flecha operativa con herramienta guía de carga Polo del Protector de Transformadores Trans-Rupter II con capacidad de 138-kV. 3

4 S S && C C E EL LE EC CT TR RI IC C CCO OMM P PA AN NY Y Modelo EX EX for para Use with Utilizarse User-Furnished con un Sistema de Control System Proporcionado por el Usuario El Model Modelo EX EX is se tripped dispara by por an medio external de una signal señal externa from a provenientfurnished de un differential, relevador proporcionado sudden-pressure, por el overcurrent, usuario, sea el or releva- other userdor relay. de Model tipo diferencial, EX requires de presión a user-furnished súbita, contra 48-Vdc sobrecorrientes, or 125-Vdc o de otro cualquier otro tipo. El Modelo EX requiere de una fuente control power source. A low-voltage connection enclosure is de control de energía de 48-Vdc o 125-Vdc proporcionada por el usuario. provided Se for proporciona connecting un the gabinete user-furnished de conexión relays de baja and tensión controlpara power conectar source. los No relevadores heaters are suministrados required. por el usuario a la fuente Each de pole-unit control de has energía. three contacts No se necesitan that can calefactores. be used monitor pole-unit Cada polo state cuenta remotely. con If tres specified, contactos two que extra se pueden contacts utilizar for the para remote monitorear gas-density cada indicator polo de can manera be included. remota. En el caso de que se solicite, se pueden incluir dos contactos adicionales para el indicador remoto de la densidad del gas. Modelo EX que Model brinda EX protección protecting al transformador de a wind-generation una subestación generadora substation de energía transformer. eólica. The El Modelo Model EX EX es is an una economical opción económica way to upgrade para actualizar los Circuit-Switchers de S&C, Modelo II hasta el V en S&C las Mark aplicaciones II through de Mark protección V Circuit-Switchers para transformadores. in transformerprotection del Trans-Rupter applications. II Trans-Rupter se montan directamente II pole-units sobre mount las Los polos bases directly del to Circuit-Switcher, the Circuit-Switcher y proporcionan bases, una and protección provide mejorada enhanced durante 31.5-kA interrupción fault-interrupting de fallas protection a 31.5-kA and al 3-cycle igual que operating un tiempo time. de The operación blade de assemblies 3 ciclos. Los of ensambles the Circuit- de cuchillas Switcher del are Circuit-Switcher retained as a source-side se conservan series para disconnect; que sirvan como una cuchilla desconectadora del lado de la fuente; se their fault-closing capability is maintained. Trans-Rupter II mantiene su capacidad de cierre de fallas. El Protector de Transformadores Transformer Protector Trans-Rupter uses the II existing utiliza relays, los relevadores structure, existentes and foundation al igual... que minimizing la estructura installation y los cimientos time and. cost... lo cual minimiza tanto el tiempo como el costo de instalación. Trans-Rupter 115-kV Trans-Rupter II Modelo EX II Model con capacidad EX installed de as 115-kV an upgrade que fue to instalado a con el propósito Mark II Circuit-Switcher de actualizar un (single Circuit-Switcher phase shown). Modelo II (se muestra el tipo monofásico). El Modelo EX es perfecto para las subestaciones nuevas, al igual que para actualizar los interruptores de circuito, esquemas Model EX is perfect for new substations, as well as for con disparo de transferencia o interruptores de alta velocidad para retrofitting conexión outdated a tierra circuit obsoletos. breakers, transfer-trip schemes, or high-speed grounding switches. De manera opcional, se ofrecen moto operadores para el Modelo Motor EX, operators los cuales are hacen optionally posible available que las tareas for Model reajuste EX and se realicen provide remote de manera resetting remota. capability. Los operadores The operators se montan mount bajo under los polos the Trans-Rupter del Trans-Rupter II pole-units. II. Se instalan They re con easy facilidad to install y se pueden and are desmontar removable para for manual realizar closing tareas and manuales charging de in carga the event y cierre control en el power caso is de lost. que No se heaters pierda la are energía required. de control. No se necesitan calefactores. The motor operators eliminate the need to manually close the Los moto operadores eliminan la necesidad de cerrar las cámaras interrupters. interruptivas Their operation manualmente. may be La coordinated operación with de éstas that of se a puede motor operated coordinar disconnect la de used alguna to cuchilla pick up the desconectadora transformer. de accionamiento por moto operador que se utilice para poner el transformador en funcionamiento. Base Pole-unit del polo base Ménsulas Mounting de brackets montaje Motor operador operator Motor operador operator montado mounted sobre to pole-unit. polo. 4 4

5 Modelo SE con Sistema de Protección Autoalimentado Contra Sobrecorrientes El Modelo SE es ideal para las instalaciones nuevas al igual que para actualizar las instalaciones desgastadas que utilizan fusibles de potencia y las cuales no cuentan con una caseta de control o fuente de control de energía. El Modelo SE también es una increíble opción para las subestaciones ambulantes, al igual que para las subestaciones remotas en las cuales resulta impráctico construir una caseta de control. No habrá que dar mantenimiento a las baterías debido al hecho de que éstas no son necesarias. Tampoco es necesaria una caseta de control. Además, el hecho de que no necesite baterías significa que el costo inicial de adquisición al igual que los costos posteriores durante toda la vida útil del equipo serán menores. Los tres relevadores para sobrecorrientes, los cuales se basan en un microprocesador y son autoalimentados, al igual que el suministro de energía de disparo están alojados en un gabinete de control resistente a la intemperie, el cual se puede instalar con facilidad en las estructuras de la subestación. Los relevadores proporcionan protección contra las sobrecorrientes instantáneas al igual que contra las sobrecorrientes de mayor duración; además se pueden configurar en campo y cuentan con retrasos de tiempo ajustables. Protector de Transformadores Trans-Rupter II Modelo SE con capacidad de 138-kV montado sobre un transformador en una instalación temporal sobre los durmientes de una vía férrea. Gabinete de Control del Modelo SE. Panel oscilante Relevadores Botón de disparo local Disparo manual Interruptor de prueba 4to relevador (opcional) Los relevadores Modelo SE están empotrados en un panel que se abre hacia afuera, el cual permite un fácil acceso a las terminales para realizar las conexiones de los cables a los polos y a los transformadores de corriente del lado primario del transformador. Los relevadores extraíbles se pueden probar estando en su lugar, o bien, se pueden retirar para configurarlos y probarlos en un dispositivo de pruebas. Tanto los relevadores como el suministro de energía del Modelo SE se pueden poner a prueba sin que sea necesario sacar de servicio al protector para Transformadores Trans-Rupter II. Los relevadores de sobrecorriente cuentan con una variedad de características de tiempo corriente tipo estándar dentro de la industria. Existe la posibilidad de adquirir un cuarto relevador de manera opcional para monitorear la corriente neutra y para proporcionar una mejor detección de fallas a tierra. El tiempo de energización de los relevadores es de dos ciclos. En combinación con el tiempo de interrupción de tres ciclos del Trans-Rupter II, el Modelo SE proporciona un tiempo total de despeje de fallas de 5 ciclos. Los transformadores de corriente de lado primario posibilitan la tarea de detección para los relevadores de sobrecorriente; también proporcionan energía para los relevadores al igual que para el suministro de energía de disparo. El gabinete de control tiene un botón con el cual se da inicio a la operación de disparo local. Un dispositivo de disparo manual proporciona la energía necesaria para disparar los polos durante la instalación, antes de que se energice el transformador en el caso de que se pierda la energía de control. De manera opcional se ofrece un interruptor de prueba para probar el circuito de disparo sin que se abran los polos. Protector de Transformadores Trans-Rupter II Modelo SE con capacidad de 69-kV sobre un Pedestal de Montaje de S&C. 5

6 Como Funciona Disparo Trans-Rupter II realiza disparos trifásicos de los polos conectados por medios eléctricos. Paso 1. Cada uno de los mecanismos operadores de los polos recibe una señal de disparo proveniente del relevador protector proporcionado por el usuario (en el caso del Modelo EX) o del sistema autoalimentado de relevadores de sobrecorriente (en el caso del Modelo SE). Paso 2. Se energiza el solenoide de disparo. La armadura del solenoide cae sobre el seguro de disparo, lo cual desengancha dicho seguro. Paso 3. La energía almacenada en los muelles de disparo jala la varilla de operación hacia abajo, con lo cual se abre la cámara interruptiva. Paso 4. Abra la cuchilla desconectadora del lado de la fuente para aislar el transformador (no se muestra en el diagrama). Muelle de disparo (sin carga) Placa para reconfiguración del muelle Paso 1. Cámara interruptiva cerrada. Muelle de disparo (sin carga) Varilla de operación Seguro de disparo (enganchado) Muelle de disparo (con carga) Posición del contacto de la cámara interruptiva (cerrada) Paso 1. Enganche la herramienta de carga manual. Posición del contacto (abierta) Herramienta de carga manual Posición del contacto de la cámara interruptiva (abierta) Paso 3. Gire la herramienta en el sentido de las manecillas del reloj para reconfigurar la placa de reconfiguración del muelle. Seguro de disparo (enganchado) Muelle de disparo (con carga) Placa de reconfiguración del muelle Contacto de la cámara interruptiva (cerrado) Paso 2. Gire la herramienta en un sentido contrario al de las manecillas del reloj para cargar el muelle de disparo y enganchar el seguro de disparo. Paso 4. Retire la herramienta de carga manual. Paso 2. Solenoide de disparo energizado. Seguro de disparo liberado. Paso 3. Cámara interruptiva abierta. Cierre y Carga Los polos del Trans-Rupter II se cierran y se cargan manualmente en cada fase un procedimiento sencillo que normalmente tarda menos de cinco minutos en realizarse en cada una de las tres fases. Trans-Rupter II viene con una herramienta ergonómica de carga manual que es fácil de usar. Dicha herramienta permanece cautiva durante el proceso de carga; ésta no puede ser retirada si no hasta que el polo esté completamente cerrado. Paso 1. Enganche la herramienta de carga a la flecha operativa que se encuentra en la parte inferior de la base del polo. Paso 2. Gire la herramienta en el sentido opuesto a la dirección de las manecillas del reloj. La placa de reconfiguración del muelle es impulsada hacia arriba, cargando los muelles de disparo y reconfigurando el solenoide de disparo, el seguro de disparo y el seguro de cierre. Un limitador de fuerza de torsión en la palanca de la herramienta de carga evita que haya una sobrecarga. Paso 3. Para terminar el proceso, gire la herramienta en el sentido de las manecillas del reloj. La placa de reconfiguración del muelle regresa a la base del mecanismo y queda lista para la siguiente operación de disparo. Paso 4. Cuando la herramienta se detiene completamente, ésta puede ser retirada. Paso 5. Cierre la cuchilla desconectadora del lado de la carga para levantar la carga de la corriente magnetizante del transformador y energizar al mismo (no se muestra en el diagrama). 6

7 Pedestales de Montaje de S&C El Protector de Transformadores Trans-Rupter II se puede equipar con Pedestales de Montaje de S&C opcionales, los cuales son fáciles de instalar. Los pedestales se ofrecen en alturas normales de ocho, diez y doce pies, con espacios entre fases que van de los 48 a las 102 pulgadas. La construcción de todos los pedestales está hecha a base de tubos de 8 pulgadas cuadradas de acero galvanizado y vienen con un conducto de cableado previo y toda la tornillería necesaria para la instalación. El Protector de Transformadores Trans-Rupter II también se ofrece con una cuchilla desconectadora integral de operación manual que se encuentra del lado de la fuente... cuando sea necesario contar con un paquete completo de protección para el transformador. La cuchilla desconectadora se puede operar de manera motorizada por medio de un Moto-Operador para Seccionador Tipo LS-1 de S&C, el cual se puede coordinar con los moto-operadores opcionales del Modelo EX para de esa manera contar con una capacidad completa de operación remota. Accesorios Se ofrecen los accesorios a continuación para el Trans- Rupter II. Se ofrecen también otros accesorios; consulte con la Oficina de Ventas de S&C más cercana para obtener mayores informes. -A Moto-operadores, 48-Vdc (aplica a los interruptores Modelo EX) -B Modo-operadores, 125-Vdc (aplica a los interruptores Modelo EX) -C2 Cable de control de conexión rápida para el polo (aplica al Trans-Rupter II que viene equipado con Pedestales de Montaje de S&C) -C3 Cable completo de control de conexión rápida para conectar los motores cargadores del polo y el gabinete de conexión de baja tensión (aplica al Trans-Rupter II que viene equipado con Pedestales de Montaje de S&C) -F Accesorio de desviación (aplica solamente a los modelos con capacidad de 69-kV y 115-kV) -L Llave de interbloqueo de la herramienta -P Indicador remoto de la densidad del gas Capacidades del Trans-Rupter1 kv Nom. Máx. NBAI Cont. 4 Horas Resistencia Pico 1 Seg. Amperes, RMS Interrupción de Fallas por Ciclo de Operación, Sim.2 3 veces3 5 veces 10 veces 30 veces Fallas Secundarias Capacidades para las aplicaciones a temperaturas en el rango de los -35º y +40º. Se ofrece una versión del protector de transformadores para temperatura fría, el cual se puede utilizar en aplicaciones que comiencen a los -50º, con capacidades de interrupción reducidas. Comuníquese con la Oficina de Ventas de S&C más cercana para obtener mayores detalles. 2 La capacidad se basa en los parámetros de la tensión transitoria de recuperación que se definen en las siguientes tablas de la Norma de la IEC, Edición 4.0: 1987: En el caso de los modelos del Trans-Rupter con capacidad de 69 kv: Tablas IIa, XVa y XVIa. En el caso de los modelos del Trans-Rupter con capacidad de 115 kv y 138 kv: Tablas IIcd, XVc, XVIc, y XVII. 3 El Trans-Rupter II no se puede utilizar en sistemas que tengan corrientes de cortocircuito que superen este valor. 4 Para las aplicaciones en el lado primario del transformador, el Trans- Rupter II es ideal cuando la corriente de falla secundaria inherente la corriente de falla del lado secundario, tal y como ésta se refleja en el lado primario del transformador, tomando en cuenta a una fuente infinita (de impedancia nula) no supere este valor en el caso de que se presente una falla fuera del transformador. La corriente de falla secundaria inherente se puede calcular de la siguiente manera: 57.8P I = (%Z)E donde I = La corriente de falla secundaria inherente, en amperes P = E = La capacidad de auto-enfriamiento del transformador, kva Tensión de fase a fase del sistema del lado primario, kv %Z = Porcentaje de impedancia del primario al secundario del transformador, el cual alude a la capacidad trifásica kva de auto-enfriamiento del transformador (por ejemplo, si desea ingresar 7%, teclee 7.0) P = donde x 100 donde 3 =

8 Boletín Descriptivo S Noviembre 1, 2004 Oficinas en Todo el Mundo f