"Tecnología GIS integrada, Subestaciones modulares en

ABB Switzerland Ltd., Jessica Ponce de Leon, June 2013
Tecnología GIS integrada
Subestaciones modulares en recintos prefabricados
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.
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Subestaciones GIS integradas
Mas de 45 años de avance tecnológico
Largest
420 kV GIS
HHR (SA)
24‘000
20‘000
Urban SS
Ochakovo (RU)
First
500 kV GIS in
China, Jiangmen
16‘000
12‘000
First

8‘000
First 170 kV GIS
Sempersteig (CH)
1100 kV GIS
Jingmen (CN)
Largest
500 kV
GIS
Itaipu
(BR)
500 kV GIS
Three Gorges (CN)
First
First
1956
Delivered
bays
Largest
Research
First
500 kV GIS
Claireville (CA)
800 kV GIS
Alpha (ZA)
Subestaciones GIS integradas
Portafolio
kA
80
ELK 14
ELK-14
4000A
63
ELK-3
ELK
3
compacta
ELK 04
ELK-04
4000A
ELK 14
ELK-14
compacta
3150A
ENK
ELK
ELK-
2500A
04
/ 145
3150A
145
72.5
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ELK-4
ELK
4 ELK
ELK-5
5
5000A 5000A
5000A
50
40
ELK-3
ELK
3
6300A
170
245
252
300
362
420
550
765
1100
kV
Subestaciones GIS integradas
Aplicaciones

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.

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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
Energía eléctrica disponible a toda hora en todo lugar
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
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
Una solución completa
Celdas de entrada-salida
GIS equipos
primarios y
secundarios
- Control
- Protección
- Comunicación
- micro SCADA
Configuraciones en H
Recinto completo
o
Recintos modulares prefabricados
Varias celdas (>5)
- Estructuras de acero
- Componentes auxiliares
.
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.
.
.
.
.
Sistema
flexible por
módulos
configurables
Suministro
rápido
Instalación y
puesta en servicio
fácil y rápida
(AT probada
en fábrica)
Subestación
pequeña y
compacta
Pocos interfaces de
ingeniería
Subestaciones GIS integradas
Configuraciones, recintos y cimentaciones
Esquema de gas de arreglo en anillo


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.
Esquema de gas de arreglo en H


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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.
Subestaciones GIS integradas
Opciones de recintos prefabricados

Unidad sencilla

Doble unidad acoplada

Múltiples unidades acopladas

Edificio prefabricado modular
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Subestaciones GIS integradas
Una manera moderna de construir subestaciones


Elementos prefabricados del
recinto
Instalación muy rápida del
edificio.
GIS es ensamblada,
probada y embarcada
por habia completa

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Reducción de trabajo en sitio.
Bajo riesgo de retraso del
proyecto por obras civiles.
Modular building concept “ModCon”
pictures courtesy of JACO Fabriks AB – Sweden.
Subestaciones GIS integradas
Caso exitoso – Anchorage, Alaska






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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
Anchorage - Diagrama Unifilar
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – Layout solución convencional

AIS

4 interruptores en anillo

180ft x 150 ft

27,000 sqft
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – diseño que optimiza espacio


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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
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – montaje al bastidor
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – montaje al bastidor
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – llenado de gas SF6
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – cableado
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – listo para embarque
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – preparación del sitio
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – llegada a sitio
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – remoción de paredes temporales
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – listo para instalación
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – instalación del recinto
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – instalación del segundo recinto
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – instalación de boquillas
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – subestación GIS terminada
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – GIS conectada a la red…
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – … al transformador
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – vista interior
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Subestaciones GIS integradas
Anchorage – subestación terminada
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Subestaciones GIS integradas
245kV LILO
Beneficios



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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
245kV LILO

LILO: Diagrama Unifilar
LILO = Line-In Line-Out
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Subestaciones GIS integradas
245kV LILO

Bastidor sobre pilares de acero.

Preparado para fijación en sitio.

Marco de chapa de acero galvanizado.

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Piso/Paredes: paneles tipo sándwich (lana
de roca), cubierto con chapa de acero
galvanizado .
Subestaciones GIS integradas
Ensamble del edificio prefabricado
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Subestaciones GIS integradas
Ensamble del edificio prefabricado – Panel PAROC
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Subestaciones GIS integradas
Ensamble del edificio prefabricado – Panel PAROC
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Subestaciones GIS integradas
Ensamble del edificio prefabricado
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Subestaciones GIS integradas
245kV LILO
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
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
Ensamble del edificio prefabricado
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Subestaciones GIS integradas
Ensamble del edificio prefabricado
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Subestaciones GIS integradas
Equipos Auxiliares
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
HVAC

Unidades de ventilación

Aire acondicionado / calefacción

Iluminación.

Protección contra incendio.

Detectores de humo o gas.

Dispositivos de relevo de sobrepresión
Subestaciones GIS integradas
245kV LILO
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
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
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Subestaciones GIS integradas
Edificios prefabricados
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Subestaciones GIS integradas
245kV – Otras configuraciones
Incoming
lines
CB
CB
Tie
breaker
Transformers
CB
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TIE
breaker housing
Subestaciones GIS integradas
245kV – Otras configuraciones
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Subestaciones GIS integradas
245kV – Otras configuraciones
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Subestaciones GIS integradas
245kV – Otras configuraciones
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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.




Trailer
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opional
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.
Subestaciones GIS integradas
420kV LILO – solución con excelente movilidad
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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
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Subestaciones GIS integradas
Ejecución del proyecto


Diseño, ingeniería y fabricación

Integración de equipos selectos en los recinto(s)

Pruebas funcionales y de rutina – Listo!
Transporte


Instalación y puesta en servicio

Colocar el(los) recinto(s) sobre la cimentación.

Instalar boquillas y/o cables – LISTO!


Unidades prefabricadas pueden ser transportadas
por tierra, aire y barco; y están previstas con argollas
para su elevación y manejo durante transporte.
Para algunas configuraciones, se realiza la prueba
de Alta Tensión – LISTO!
Energizar

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Después de un corto periodo de instalación la SGI
esta lista para energizarse.
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Subestaciones GIS integradas
Terminales CD 145 de ABB Kabeldon
Probado según

IEC 60840 Um 145 kV

Resorte de contacto
Conector enchufable
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 pretensados
Fijación
Aislador CDI 145
Cono
Resorte pretensados
Conector de
puesta a tierra
Carcasa
Abrazadera
de fijación
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
Presión mecánica continua

Aislador de resina estanco a presión

Conexión a tierra robusta

Fijación excelente por abrazaderas