sistema seccionador de transferencia rápida
TRANSCRIPT
MoldedVacuum
Interrupters (MVI)
MoldedVacuum
Switches (MVS)Presentado por:Eduardo Bas, PE
Sistema Seccionador de Transferencia Rápida
Confidential & Proprietary
• Situación
–Requisitos de Diseño
• Seccionadores y Diseño General
• Tecnologías Disponibles
• Solución Seccionador
• Resumen
AGENDA
Una empresa que suministra energía eléctrica en Latinoaméricanecesitó actualizar su red de suministro que provee al BancoCentral del país. El Banco Central tiene un centro de datos coninformación crítica que lleva a cabo de transacciones de divisase impresión de papel moneda. La empresa que suministra laenergía eléctrica busca mejorar el servicio con alternativastécnicas que aumenten la confiabilidad del sistema eléctrico.
Situación
Se identificaron los siguientes requisitos de diseño:
• Una transferencia automática para dos fuentes independientes que opera en caso de falla de la alimentación principal o fuente preferente.
• Regresar a la posición original cuando la Fuente Preferente esté disponible.
• Reducción de espacio requerido para la instalación del equipo en un registro o bóveda subterránea.
• Equipo libre de mantenimiento y seguro.• Comunicación remota con un sistema vía SCADA
Requisitos de Diseño
SECCIONADORES Y DISEÑO GENERAL
Confidential & Proprietary
B1
Seccionador 1
NC NC
CARGA
NC
NO
S3S4B2
Interruptor
Sistema de conexión en anillo con seccionadores
Unidad de 3 Vías
Fundamentos de Operación: Fallo en Fuente
S2
CARGA
CAR
GA
B1NC NC
S2
NC
NO
S3S4B2
InterruptorBloqueado Seccionador 1
Unidad de 3 Vías
Fundamentos de Operación
CARGA CARGA
CAR
GA
Fundamentos de Operación: Fallo en Fuente
B1OPEN NC
S2
NC
CLOSE
S3S4B2
Los seccionadores permiten una restauración rápida de energía a partes del sistema sin fallas
InterruptorBloqueado
Unidad de 3 Vías
Fundamentos de Operación
Seccionador 1
CARGA CARGA
CAR
GA
Fundamentos de Operación: Fallo en Fuente
B1NC NC
S2
NC
NO
S3S4B2
Interruptor
Sistema sin protección de carga
Seccionador 1
Unidad de 3 Vías
Fundamentos de Operación: Fallo en Carga
CARGA CARGA
CAR
GA
B1NC NC
S2
NC
NO
S3S4B2
En un sistema sin protección de carga, una falla bloquearía el interruptor en la subestación
InterruptorSeccionador 1
Unidad de 3 Vías
CARGA CARGA
CAR
GA
Fundamentos de Operación: Fallo en Carga
B1NC
S2
NC
CLOSE
S3S4B2
Sistema de conexión con proteccionde carga
InterruptorNC
Fundamentos de Operación
Seccionador 1
Unidad de 3 Vías
CARGA CARGA
CAR
GA
Fundamentos de Operación: Fallo en Carga
B1NC
S2
NC
CLOSE
S3S4B2
En este sistema una falla en el lado de carga será aislada por un fusible o un interruptor de falla.
MEJORA CONFIABILIDAD
InterruptorNC
Reliability Basics
Unidad de 3 Vías
Seccionador 1
CARGA CARGA
CAR
GA
Fundamentos de Operación: Fallo en Carga
B1
NC
NA
B2
Interruptor
Unidad de 3 Vías
CAR
GA
Diagrama Unifilar Sistema Eléctrico
Interruptor
Sub-estación 2
Sub-estación 1
TECNOLOGIAS DISPONIBLES
• Medios de Interrupción:–Aceite–Aire–SF6–Vacio
• Medios de Aislamiento:–Aire Aislado–Gas (SF6)–Aceite–Material Solido Dieléctrico
Tecnologías Disponibles
• Interrupciones/Averías debido a Corrosión, Animales, Polvo, Arqueos, Falta de Mantenimiento y Humedad.
• Requiere tiempos de interrupciones más largos para reemplazos y mejoras.
• Espacios grandes de equipos requeridos.
Problemas Comunes Seccionador de Aire
Tecnologías Disponibles
• Interrupciones/Averías debido a niveles bajos de aislamiento, presión baja de gas, baja temperaturas, falta de mantenimiento.
• Ambiental - gases ocasionan efecto “green house”
• Dificultad para caber en espacios confinados.
• Dificultad con disposición de los Gases
Problemas Comunes Seccionador de SF6
Tecnologías Disponibles
• Se requiere tomar muestras periódicas de aceite.
• Niveles bajos de aceite causan arqueos eléctricos en equipo.
• Tecnología antigua – Interrupciones/Averías debido a falta de mantenimiento y pérdida de aislamiento.
• Problemas ambientales ocasionados por derrames de aceite.
• Problemas de seguridad/riesgo asociados a fuegos.
Problemas Comunes Seccionador de Aceite
Tecnologías Disponibles
Resumen seccionador Aire, SF6 y Aceite:
• Se requiere mucho Espacio para equipo • Sensitivo al Ambiente, Contamina• Se requiere monitoreo y mantenimiento constante• Riesgo mayor de fallas• Riesgo mayor de fuego• Típicamente no han sido probados contra “Arc-
Fault”.• Costos mayores de personal mantenimiento y
operación.• Tiempos mas largos de reparación
Interrupciones/Averías.
Tecnologías Disponibles
• WWII: debido a escasez de aisladores de Porcelana y Vidrio se comienza a explorar materiales alternos.
• 1947: Transformadores de corriente y voltaje de Resina Epóxica son introducidos al mercado en Europa.
• 1952: Polymer insulation casting was introduced in USA• 1954: GE comienza estudios de materiales para aisladores• 1962: se introduce el Ethylene-Propylene• 1965: se utiliza en aplicaciones de exteriores el Cycloaliphatic
Epoxy • 1966: los primeros aisladores de interruptores son fabricados con
fiberglass reenforzado con Epoxy• Desde los 1960’s, el hule EPDM crece rápidamente.• 1996: Elastimold introduce el primer diseño de seccionador de
Sólido Dieléctrico.
Historia de Aislamiento de Sólido dieléctrico.
Principios de Diseño de Sólido Dieléctrico
• Fuerza Dieléctrica• Fuerza Mecánica• Fuerza al Impacto• Peso Liviano• Resistencia a “shock” térmico• Resistencia al “Tracking” • Inerte a contaminación y medio ambiente• Proceso de manufactura fácil y consistente• Económico• Confiable
Propiedades Ideales de Sólido Dieléctrico
Tecnología: Sólido Dieléctrico
0.5
3
3
11
0 2 4 6 8 10 12
Vacuum
EPDM Rubber
SF6 Gas
Oil
Air
Vacio = ~1/2”
Dieléctrico en Pulgadas
ALTA RESISTENCIA DIELECTRICA
Ejemplo:38kV
150 kV BIL
0.5
0.5
3
3
11
0 2 4 6 8 10 12
Vacuum
EPDM Rubber
SF6 Gas
Oil
Air
Tecnología: Sólido Dieléctrico
1. Seguridad– Construcción de frente muerto – Aisla, blinda y elimina la
exposición de componentes vivos– No se utiliza aceite, gas o aire como aislamiento para alto voltaje .
2. Confiabilidad– Utilización de componentes libres de mantenimiento como las
botellas de vacio y aislamiento sólido dieléctrico– Mecanismos rápidos y libres de mantenimiento– Todos los componentes de los seccionadores deben ser
completamente sellados y sumergibles
Tecnología: Sólido Dieléctrico
3. Flexibilidad de Operación – Diseño Compacto y Ligero que permiten instalaciones en espacios
limitados– Diseño Modular que permita la combinación de otros equipos:
• Intercambiable, configurable y ampliable en campo • Reduce inventario (almacenamiento de componentes comunes)
– No sensitivo a la posición – pueda ser instalado donde sea y en cualquier orientación
– Costo bajo de operación a lo largo de su vida útil
4. Materiales NO Contaminantes– No aceites ó gases que monitorear, mantener ó desechar – Aislamiento sólido dieléctrico – como hule de EPDM – es una solución
Ecológica que no contiene gases venenosos como el SF6
Tecnología: Sólido Dieléctrico
En conjunto con...
Construcción de Hule Moldeado de EPDM
Interrupción y “switching” con botellas de vacio INTEGRACION CREATIVA
DE TECNOLOGIAS PROBADAS
Tecnología: Sólido Dieléctrico
Switches para Cortar CargaInterruptores Moldeados
•Voltajes/Tensiones desde 5 kV a 38 kV
•Corrientes desde 600A Continuous hasta 25kA corriente interrutiva Interrupting (Interruptores) & 40kA Momentánea(Switches)
•Sistemas Tri-fásicos y Mono-fásicos
Detalles y Configuración
Aplicaciones General de Seccionadores
• Apertura y Seccionalización
• Protección de Sobrecorriente
• Transferencia Automática de Alimentación
• Esquemas de conexiones Radiales Automáticas
Detalles y Configuración
Confidential & Proprietary
Características y Beneficios - MVS MVS – Detalle
Dead-Front Construction For Added Safety
Detalles y Configuración
Confidential & Proprietary
Valores - MVS Detalles y Configuración
Confidential & Proprietary
Características y Beneficios - MVI MVI – Detalle
Dead-Front Construction For Added Safety
Detalles y Configuración
Confidential & Proprietary
Valores - MVI
Detalles y Configuración
Confidential & Proprietary
Pedestal Sub- suelo
Instalación en Poste Bóveda
Detalles y Configuración
Configuraciones Típicas
DISEÑO MODULAR DE SECCIONADORES
• El Seccionador modular proporciona soluciones para:–Instalaciones en espacios reducidos–Adición a equipos existentes–Instalación fácil–Número ilimitado de vías–Configuración flexible–Actualizable–Ahorro en instalación
Seccionadores Modulares
• Con rango hasta 38 kV para Seccionadores e interruptores de falla
MVI
Barras de Conexion
Seccionadores Modulares
Seccionadores Modulares de 3 vías con Motor
Seccionadores Modulares
Numero ilimitado de vías y configuraciones
Seccionadores Modulares
Confidential & Proprietary
Configuraciones Modulares CompactasMolded Vacuum Switch
(MVS)Molded Vacuum Interrupter
(MVI)
Seccionadores Modulares
SOLUCION DE SECCIONADOR
Solución
La solución final ofrecida al cliente es un seccionador Elastimold de 3 vías con las siguientes características:
Seccionador de 3-vias de 27kV con 2 MVS (switch) accionados con actuadores magnéticos del lado de la alimentación y 1 MVI (interruptor) trifásico del lado de la carga y un bus de alimentación.Control Elastimold autoalimentado para protección de la carga.6 sensores de corriente con relación 1000:1 en los interruptores MVS y 3 en los interruptores MVI.6 sensores de voltaje tipo resistivo en los interruptores MVS.Un control con batería de respaldo el cual maneja lógica de transferencia.
Solución
MVS: Switches
MVI: Interruptores
Solución
Actuadores Magnéticos
Transformador Corriente
Sensores de Voltaje
Barra BUS
Solución
Se ofreció un sistema altamente confiable al Banco Central cuando se puso en operación. El cliente reconoce el tiempo de transferencia de las alimentaciones de la red eléctrica es ahora de 7 ciclos. En base a los resultados obtenidos en este proyecto, la compañía que suministra la energía eléctrica en el país está instalando los seccionadores de tecnología solido dieléctrico con transferencia automática a otros usuarios como hospitales, museos y periódicos.
Confidential & Proprietary
• Voltage: 27 kV
• Tecnología Sólido dielectrica permite sistemas compactos, livianos, libres de mantenimiento.
• Equipos utilizan la tecnología de Elastimold de hule semi-conductor y Frente Muerto.
• Equipo Sumergibles, No sensitivos al posicionamiento u orientación.
• Diseño Modular
• Control y Sensores de Voltaje: Transferencia en 7 ciclos.
Resumen de Características y Beneficios
Confidential & Proprietary
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