PASS M0

Soluciones novedosas para subestacionesde distribución de hasta 170 kV con PASS M0

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1. Concepto

En el cambiante mercado de hoy en día, la subestación se está convirtiendo más y más en un elemento clave para alcan-zar con éxito y económicamente las exigencias de los usuarios finales. Muchas subestaciones han superado su vida útilde operación y un reemplazo individual de los componentes convencionales AIS como ser los interruptores y los seccio-nadores no es aconsejable económicamente; las subestaciones completamente nuevas deben cumplir con exigentesrequisitos en términos de ocupación de espacio, medio ambiente y disponibilidad. Las ampliaciones de las subestacionesrequieren gran flexibilidad del equipo primario, para adaptarse a los sistemas de control existentes, a la falta de espaciodisponible y lograr un tiempo fuera de servicio limitado.PASS M0 es el equipo primario ideal para cubrir los casos antes mencionados y es el resultado de un nuevo concepto desubestación pensado para el funcionamiento de la subestación como un sistema completo.El dispositivo de distribución PASS M0 limita el número de equipos a lo realmente necesario para asegurar la mejor fun-cionalidad de la bahía; su diseño modular asegura que puedan realizarse todas las soluciones de subestaciones posibles.

2. La flexibilidadPASS (Plug And Switch System) está basado en la amplia experiencia de ABB en construir aparatos de manio-bra aislados en aire (AIS) y aislados en gas (GIS).

PASS puede también ser pensado como “Performance and Save Space”ya que cualquier disposición de subestación puede serrealizada efectuando un uso eficiente del espacio disponible.El rendimiento está garantizado por la rica experiencia en investiga-ción y desarrollo, la fabricación y la operación de aparatos de maniobra que constituyen las bases del Conocimiento ABB.

La característica clave de PASS es su diseño compacto y modular que comprende varias funciones en un únicomódulo.• Aisladores pasantes para conectar uno o dos sistemas de barra de distribución.• Un interruptor• Uno o más seccionador / seccionador de puesta a tierra combinados• Un transformador de corriente

PASS es equivalente a una bahía de alta tensión.En PASS M0 todas las partes en tensión, excepto las barras de distribución, están encapsuladas en un tanquede aluminio conectado a tierra, lleno con gas SF6 presurizado. Cada polo tiene su propia carcasa, para aumen-tar la isponibilidad y seguridad. Las carcasas son realizadas en aluminio fundido y soldado.

El dibujo abajo muestra una PASS M0 en su configuración estándar (barra de distribución única)

1: Seccionador / seccionador de puesta a tierra combinados2: Interruptor3:Transformador de corriente.

Barra de distribución Línea

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Con el uso de componentes estandarizados, la adición a Pass Mo de un sistema secundario de barra de es directa. El diagrama siguiente muestra una PASS M0 en una configuración con doble barra de distribución.

1: Seccionador / seccionador de puesta a tierra combinados sobre barra distribución 1 y barra distribución 2.

2: Interruptor

3:Transformador de corriente.

El dibujo muestra como se ve una PASS M0con doble barra de distribución

Como se muestra en el dibujo de la primera página, con esta configuración PASS M0 es una subestación deAlta Tensión completa del tipo “entrada / salida”:• Los primeros aisladores pasantes están conectados a la línea de entrada;• Los segundos aisladores pasantes están conectados a la línea de salida;• Los terceros aisladores pasantes están conectados al transformador de potencia.

Por lo tanto no hay una barra de distribución tradicional, por ejemplo, la barra de distribución está realizadadentro de PASS M0 a través de los primeros y segundos aisladores pasantes.Esta configuración realizada con PASS M0, y patentada, es realmente una innovación como concepto desistema para subestaciones de distribución.

Barra de distribución 1

Barra de distribución 2

Linea

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3. Descripción general

3.1 InterruptorEl interruptor PASS M0 es un interruptor de presión única que opera con el difundido principio de interrupciónpor “autosoplado”. La energía para interrumpir las corrientes de cortocircuito es provista parcialmente por elmismo arco, reduciendo así la energía requerida por el mecanismo de operación en un 50% aproximadamenterespecto a un interruptor convencional tipo puffer.

3.2 Seccionador / seccionador de puesta a tierra combinadosPASS M0 está equipado con un seccionador / seccionador de puesta a tierra combinado tripolar. El principiooperativo (patentado) se basa en el movimiento rotativo del contacto que puede ser cerrado sobre la barra dedistribución, puesto a tierra o dejado en posición neutral (abierto).El mecanismo está compuesto por un número mínimo de componentes mecánicos y es intrínsecamente confia-ble y libre de mantenimiento. Este diseño modular puede ser aplicado a PASS M0 en la configuración de barrade distribución simple; configuración de doble barra de distribución y sobre todos los aisladores pasantes: ladobarras de distribución o lado líneas. Todas las combinaciones son posibles.

El mecanismo de operación es del tipo a resor-te. Este tipo de comando almacena energía enun resorte que es descargado durante el fun-cionamiento.

El dibujo muestra el seccionador / seccionadorde puesta a tierra combinados para PASS M0con barra de distribución simple. El contactoestá cerrado sobre la barra de distribución.

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El seccionador / seccionador de puesta a tierracombinados en la configuración de doble barra dedistribución se obtiene usando una combinaciónde dos seccionadores / seccionadores de puestaa tierra para la barra de distribución simple.En el dibujo, ambos contactos están cerradossobre las dos barras de distribución.

En ambos casos, barra de distribución simple obarra doble, la posición del seccionador / sec-cionador de puesta a tierra combinados estáclaramente indicada por un indicador que estámecánicamente acoplado al eje. Además esposible verificar visualmente la posición através de un visor en la carcasa.El seccionador / seccionador de puesta a tierrapuede, durante una emergencia, ser operadomanualmente a través de una manivela.

3.3 Transformador de corrientePASS M0 está dotado de un transformador de corriente convencional, para satisfacer los requisitos del cliente,por ejemplo en el caso de un recambio. Están disponibles varias combinaciones de núcleos para protección ymedición con diferentes cargas. Hasta 5 núcleos pueden ser colocados dentro del transformador de corriente.

3.4 Aisladores pasantesLas líneas aéreas y las barras de distribución están conectados al PASS M0 a través de los aisladores pasan-tes. La aislación principal es gas SF6 comprimido. El aislador consiste en un tubo de fibra de vidrio impregnadocon resina epoxy y recubierto por aletas de goma con siliconas. Las bridas están termocontraídas y pegadassobre el tubo haciendo una junta extremadamente fuerte que garantiza la hermeticidad al gas. Las aletas degoma con siliconas están fundidas sobre el tubo y químicamente pegadas a él, de modo de no permitir el ingre-so de humedad o contaminación entre ellos. Las aletas de goma con siliconas son hidrofóbicas y con buencomportamiento frente a lluvia o ambientes contaminados. Las características principales son:• Alta seguridad (resistente a rajaduras y explosión)• Bajo peso• Excelente comportamiento frente a lluvia y contaminación• Resistente a tormentas de arena• Libre de mantenimiento

3.5 Sistema de gas SF6El diseño compacto del módulo PASS M0 se debe a las excelentes cualidades de aislación del gas SF6. La resi-stencia dieléctrica en un campo homogéneo es aproximadamente 2,5 veces mayor que el aire a la misma tempera-tura y presión. El diseño de los componentes bajo tensión es tal que produce una distribución de campo eléctricohomogénea, lo cual lleva a una utilización más eficiente de la resistencia intrínseca del gas aislante.

� Presión del gas SF6 en el módulo PASS M0 a 20°C

• Presión de carga ...........................................................680 kPa• Primer nivel de alarma ..................................................620 kPa• Presión nominal de aislación (presión de bloqueo) ......600 kPa

La presión de carga es aproximadamente 15% mayor respecto a la presión nominal de aislación. Esto garantiza una den-sidad de gas suficiente a través de un largo período de funcionamiento. Para asegurar una pérdida de gas mínima durantela operación todos los cierres, conexiones y válvulas están sujetos, en fábrica, a rigurosos tests de estanqueidad del gas.

� Control de la densidad del gasCada polo constituye un compartimento de gas individual. Dado que la resistencia dieléctrica de los aparatos demaniobra y el poder de interrupción del interruptor con SF6 dependen de la densidad del gas SF6, un relé estáinstalado en cada polo para controlar la densidad del gas y detectar pérdidas.

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� Alivio de la sobrepresiónPara protección contra la sobrepresión excesiva debido a imprevistas fallas de arco interno tiene instalado undiafragma metálico (disco de ruptura). Cuando se alcanza una sobrepresión predeterminada el disco de ruptu-ra se romperá, se abrirá y liberará la presión que de otro modo causaría la rotura de la carcasa. Deflectorescolocados frente al diafragma garantizan la seguridad del personal.

3.6 Estructura soporteLa estructura soporte del módulo PASS está galvanizada en caliente y pintada como protección contra la corro-sión. Está diseñada de modo de ofrecer el máximo soporte y robustez reduciendo al mínimo las obras civiles.

3.7 Integración con el sistema secundarioPASS M0 está equipado con una conexión convencional al proceso: por ejemplo contactos auxiliares para lasposiciones del interruptor y el seccionador / seccionador de puesta a tierra y salidas de relés para señalización(por ejemplo bloqueo de SF6).Esta interfase convencional permite conectar el PASS M0 con cualquier sistema de control y protección, por lotanto permite la modernización y ampliación de subestaciones ya existentes.Una vez instalada en el sitio, la conexión de PASS M0 con el sistema de control y protección requiere solamen-te dos cables multipolares desde el armario de control local hasta la sala de control.

3.8 Impacto Ambiental y Costo del Ciclo de Vida ÚtilPASS M0 es amigable con el ambiente. Los costos de su ciclo de vida útil y el impacto ambiental fueron consi-derados globalmente desde el inicio del diseño de PASS M0. Comparado con una solución convencional aisla-da en aire que implemente las mismas funciones, PASS M0 alcanza los siguientes objetivos.• Reducción del SF6 en un 80%• Costos de mantenimiento reducidos en un 38%• Espacio ocupado reducido en un 70%• Costo total del ciclo de vida útil inferior al 60%Comparado con una subestación convencional, aislada en aire, con un esquema de 5 bahías en H, el costo glo-bal del ciclo de vida útil para PASS M0 se estima será menor en un 30%.

3.9 TransporteNo son necesarios dispositivos especiales para el envío y transporte. PASS M0 cabe dentro de los contenedo-res de dimensiones estándar y no requiere ningún tipo de embalaje. Una vez en el sitio es necesaria una sim-ple rotación de 30° de los polos externos para la disposición final del PASS M0. Los siguientes dibujos muestranPASS M0 en configuraciones de barra de distribución simple y doble en posiciones de transporte y operación.La compacidad en ambas posiciones es por si misma evidente.

145 kV 145 kV

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145 kV 145 kV

145 kV 145 kV

145 kV 145 kV

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4. Producción y aseguramiento de calidad

4.1 ProducciónPASS M0 ha nacido de la amplia experiencia de ABB T&D de Lodi a nivel de investigación y desarrollo, de pro-ducción y operación de aparatos eléctricos de maniobra. Los componentes que no son directamente producidospor ABB T&D SpA - Divisione Adda son provistas por otras compañías ABB. La elección de los materiales, losproveedores, los preensamblados y procedimientos operativos están regulados por los programas estándarinternos de aseguramiento de la calidad, que cumplen con los requisitos indicados por ISO 9001y 14001.

4.2 Montaje en obraUn módulo PASS M0 es equivalente o casi equivalente a una bahía completa. Permite la instalación de sube-staciones en cortos períodos de tiempo: cada bahía puede ser descargada del remolque e instalada directa-mente sobre la plataforma de fundación (de dimensiones extremadamente reducidas).La instalación in-situ de los módulos PASS M0 está simplificada ya que PASS M0 es montada en la fábricaantes del envío. La instalación de PASS M0 requiere pocas horas con una cuadrilla de dos personas (sin consi-derar la carga del gas).

4.3 NormasPASS M0 alcanza los requisitos establecidos en los siguientes documentos:• IEC ( todos los estándares correspondientes – ver datos técnicos)• ISO 9001 y 14001.La carcasa cumple con los siguientes estándares para los recipientes bajo presión.• CENELEC EN 50052Bajo pedido del cliente pueden ser provistos los manuales de calidad y programas de inspección.

4.4 Test de aseguramiento de la calidad

4.4.1 Tests de homologación o de tipo.Todos los tests de homologación especificados por las normas IEC correspondientes han sido superados. Larepetición de las pruebas pueden ser llevadas a cabo bajo pedido y a cargo del cliente. Bajo pedido se puedenproveer copias de los certificados e informes. Los informes consolidados de las pruebas (documento internoNro. QU4213) brindan los detalles de todas las pruebas superadas.

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4.4.2 Tests de aceptación o de rutinaAntes de abandonar la fábrica todas las unidades PASS M0 están sujetas a los siguientes tests de aceptación:• Prueba de alta tensión en CA.• Pruebas dieléctricas sobre las unidades de control auxiliares.• Pruebas de presión sobre las carcasas de acuerdo con CENELEC-EN 50052 (1986) TC 17C WG MPE (La

carcasa es probada durante un minuto al doble de la sobrepresión). Este test cumple con los requisitos de IEC60517.

• Pruebas de estanqueidad del gas• Tests mecánicos funcionales de todas las partes móviles.• Pruebas de todos los equipos y accesorios.• Prueba de alta tensión de C.A. con medición de descargas parciales.Estos tests aseguran una perfecta funcionalidad de todos los componentes antes que dejen la fábrica. Se ela-bora un informe con los resultados de las pruebas . A su pedido los clientes pueden presenciar las pruebascuyas fechas son informadas con suficiente anticipación.

4.4.3 Pruebas en el sitioLuego del montaje final o puesta en marcha de la subestación, se efectúan las siguientes pruebas:• Prueba mecánica funcional del interruptor y del seccionador / seccionador de puesta a tierra combinados.• Prueba de estanqueidad del gas SF6.• Muestreo aleatorio del contenido de humedad en componentes individuales.• Verificación y prueba de funcionamiento de los equipos de comando y auxiliar.Después del cumplimiento satisfactorio de estos tests se efectúa un informe sobre la prueba y la entrega delequipo al cliente.

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5. Datos técnicos de PASS M0

5.1 Características generales

Frecuencia nominal ....................................................................................................................................50/60HzTensión nominal ..............................................................................................170 kV .............72,5/123/145/170kVCorriente nominal ..........................................................................................................................................2500A

Tensión máxima de prueba:

a) Entre fase y tierra:Tensión nominal soportada de corta duración a frecuencia industrial 1 min. ........325 kV ..............140/230/275/275kVTensión soportada a impulso atmosférico 1,2/50 µs.......................................750 kV ..............325/550/650/650kV

b) A través de la distancia de aislación (interruptor, seccionador):Tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial, 1 min.............. 375 kV ..............160/265/315/315kVTensión soportada a impulso atmosférico 1,2/50 µs.......................................860 kV ..............375/630/750/750kV

Corriente nominal soportada de breve duración (1s) .....................................................................................40 kACorriente nominal soportada de pico............................................................................................................100 kA

Temperatura ambiente:Mín. ..................................................................................................................-25 °C ...................................- 30°CMáx. ...............................................................................................................................................................+55°C

Pérdida anual de gas SF6 ................................................................................................................................<1%

PesoBarra Simple...............................................................................................................................................1900 KgBarra Doble.................................................................................................................................................2150 KgLlegada y Salida .........................................................................................................................................2300 Kg

Presiones SF6 (20°C)Presión de carga...........................................................................................700 kPa .................................680kPaPrimer nivel de alarma ..................................................................................660 kPa .................................620kPaPresión nominal de operación (presión de bloqueo).....................................670 kPa .................................600kPa

5.2 Interruptor

Unidad Interruptora unipolar, tipo LTB-D Corriente máxima de apertura en corto circuito...........................................................................40 kA / 50 HzCorriente nominal de apertura en corto circuito...........................................................................40 kA / 60 HzCorriente máxima de cresta (cierre y apertura)......................................................................................100 kA

Corriente máxima de carga /descarga de línea (170 kV) .................................................................................63 ACorriente máxima de carga /descarga de cable.............................................................................................160 A

Comando....................................................................................................................accionamiento tripolar a resortetipo ............................................................................................................................................................BLK 222Secuencia nominal de operación...........................................................................................O-0.3s-CO-1min.-COTiempo de apertura....................................................................................................................................<= 25msTiempo de interrupción (50 Hz) ................................................................................................................<= 47 msTiempo de interrupción (60 Hz) ................................................................................................................<= 44 msTiempo de cierre ........................................................................................................................................<=42 msTensión nominal de alimentación de los circuitos auxiliares .....................................................................110 VDC

Posibilidad de funcionamiento manual en emergencia Posición de contacto visible a través del visor

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5.3 Seccionador / seccionador de puesta a tierra

Comando ............................................................................................................accionamiento tripolar con motorTensión nominal de alimentación de los circuitos auxiliares ....................................................................110 VCCTiempo de maniobra de línea a tierra ..............................................................................................................5.5s

Posibilidad de funcionamiento manual en emergencia (manivela)Posición de contacto visible a través del visor

5.4 Transformador de corriente

Tipo...........................................................................................................................................................anillo CTClase de medición ................................................................................................................................0.2/0.5/1.0Grado de protección..........................................................................................conforme con todos los requisitosCódigo IP (IEC 144) .......................................................................................................................................IP 54

5.5 Aisladores pasantes

Tipo ....................................................................................................................aislador compuesto 145 / 170 kVDistancia de arco .....................................................................................................................1304 mm/1633 mmLínea de fuga ...........................................................................................................................4670 mm/5462 mmMáxima carga mecánica estática permitida....................................................................................1000 N/1000 N

5.6 Normas

PASS M0 está producido de acuerdo con las siguientes normas:Para la construcción de las carcasas bajo presión: .............................................................CENELEC EN 50052.Para aseguramiento de la calidad: ..............................................................................................ISO 9001, 14001

• Aparatos de alta tensión.............................................................................................................IEC 60694-1996• Dispositivos de maniobra en SF6...............................................................................................IEC 60517-1990• Aisladores pasantes ...................................................................................................................IEC 60137-1995• Transformadores de corriente ......................................................................IEC 60185-1987/IEC 60044-1-1996• Seccionadores / seccionadores de tierra...........................................................IEC 60129-1984 /IEC 60517-1990• Interruptor ...................................................................................................................................IEC 60056-1987

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6 Layout de Subestaciones con PASS M0Soluciones novedosas

6.1 PASS M0 con doble barra de distribuciónLa colaboración con ENEL Italia ha dado origen a un concepto totalmente nuevo, patentado, para las subestacionesde distribución. El principio es el de utilizar componentes para sistemas con doble barra de distribución para configu-rar subestaciones con barra de distribución simple. PASS M0 con doble barra de distribución es ideal para esto y esutilizado como una subestación completa en alta tensión. No se utilizan barras de distribución tradicionales, es decirque la barra de distribución está realizada en el interior de PASS M0 (ver esquema unifilar)Los requisitos del cliente en términos de detección y medición de corriente y tensión se satisfacen con sensores notradicionales montados sobre PASS M0.También pueden utilizarse transformadores de corriente tradicionales

PASS M0 utilizado en esta configuración presenta muchas ventajas para el cliente:• reducción del espacio ocupado• impacto ambiental reducido (un factor siempre crítico en los países densamente poblados e industrializados);• pérdidas reducidas gracias a redes de media tensión menos desarrolladas (es posible acercar la alta tensión

al usuario y aumentar sensiblemente el número de subestaciones en alta tensión);• reducción de la corriente de cortocircuito (ventajas para todos los equipos);• fácil instalación• tiempos reducidos para la puesta en funcionamiento de toda la subestación• la subestación es totalmente transportable (en tres partes: tablero eléctrico de alta tensión (PASS M0), tran-

sformador de potencia, tablero de media tensión)• reducido costo del ciclo de vida útil

PASS M0 a doble barra (S/S ENEL)Diagrama unifilar (subestación ENEL)

El área total de la subestación incluyendo el equipo de alta tensión, transformador, equipo de media tensión yarmario de comando mide solo 40m x 18m.

Subestación (ENEL)

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6.1.1 Condiciones de transporte 145 kV – 170 kV

6.1.2 Condiciones de operación 145 kV – 170 kV

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6.2 Esquema de subestación en H con barra de distribución simpleEl dibujo siguiente muestra la disposición de los dispositivos PASS M0 de la subestación en H constituida por 2bahías de alimentación de entrada, 2 bahías de transformadores y una bahía para acoplamiento. Hay un PASSM0 por cada bahía, es decir un total de 5. El área ocupada es de 16 m x 22 m.

Esquema H, vista en planta.

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6.3 Barra de distribución simple con bahía de acoplamientoEl dibujo siguiente muestra un subestación con barra de distribución simple con 6 bahías de alimentación y 2bahías de reserva para una futura expansión. Las barras de distribución están acopladas mediante un acopla-dor de barras. Hay un PASS M0 por cada bahía (11 en total). El área que está ocupada por aparatos de altatensión mide 16 m x 55 m.

Barra simple con bahía de acoplamiento, vista en planta.

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Transformador y bahías de línea, vista en corte.

Bahía de acoplamiento, vista en corte.

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Tomando en consideración las continuas actualizaciones, ABB T&D SpA - Divisione Adda se reserva el derechode cambiar las especificaciones técnicas sin previo aviso.

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