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Estaciones de AT compactas
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7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
2 0 0 3
Ventajas
- DCB Combined
- Normas IEC
Lars Haglund
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
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Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
Combined DCB y WCB (Compact)
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
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Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
Combined DCB y WCB (Compact)
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Disponibilidad – Un punto clave
La sociedad
moderna requiere
seguridad ysuministro eléctrico
continuo
om neDCB
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Suecia, Diciembre 1983
20 000 MW de carga se
desconectaron
5 millones de personas afectadas
6 horas de interrupción del servicio
Falla de un Seccionador en la mayor
subestación de 400 kV.
Dos líneas de 400 kV salieron de serviciodebido a la falla, otros circuitos se
sobrecargaron.
El sistema colapsó después de 1 minuto
causando un apagón en gran parte de Suecia.
= Principales Centrales Hidroeléctricas
= Principales Centros de Carga
Apagones
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Suecia, Septiembre 2003
1 minuto después el sistema colapsó causando
un apagón en la parte sur de Suecia y parte de
Dinamarca.
5 000 MW de carga desconectada
2 millones de personas afectadas
2-4 horas de interrupción del servicio
Falla en una unidad generadora, pérdida de 1000 MW
Falla de un Seccionador (DS) 5 minutos después
llevando a una pérdida adicional de 2000 MW.
El aumento de corriente (1000A -> 1500A, In=3150A)
en el DS después de la primera falla causó la rotura
del DS.
Apagones
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2003, el año de los Apagones
Italien28.09.2003
Rom26.06.2003
Athen
Italia28.09.2003
Shanghai
27.08.2003
Noroeste EE.UU
14.08.2003
Londres
28.08.2003
Helsinki23.08.2003
SU / DI
23.09.2003
Roma
26.06.2003
Atenas
06.10.2003
Georgien
23.09.2003
Florianopolis Kuala Lumpur 31.10.200301.09.2003
Birmingham
05.09.2003
Apagones
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Apagón en Italia: 28 de Septiembre 2003Apagones
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El desarrollo del Concepto DCB
“Hoy es el seccionador quién tiene el mayor grado de
mantenimiento, por lo menos en una subestación aislada
en aire. Un interruptor con la función de seccionador espor tanto sugerida a ser usada en una subestación futura.
La apertura del interruptor-seccionador tendría la misma
distancia dieléctrica que la de un seccionador
convencional.”
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El desarrollo del Concepto DCB
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Campos de una subestación convencional
Las arriba mencionadas
premisas, ya no son válidas
Los modernos interruptores
requieren menos
mantenimiento que losseccionadores.
Históricamente, los campos fueron diseñados parahacer posible aislar el interruptor para mantenimiento.
La base era que los interruptores demandaban
mayor mantenimiento que los seccionadores.Los períodos típicos de mantenimiento para viejosinterruptores eran 1-2 años y para seccionadores 4-5 años.
Para evitar desenergizar la barra durante elmantenimiento de los seccionadores, una segunda
barra fue empleada.
Disponibilidad
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Reducción en la necesidad de múltiples barras
Hoy en día, cuando el período de mantenimiento
para un Combined DCB es de 15 años, el uso deesquemas doble barra no es necesario.
Si el esquema doble barra es aún necesario, debido alos altos requerimientos de disponibilidad del servicio,
una buena solución es usar un esquema doble
barra/doble DCB.
El muy escaso mantenimiento del DCB sólo
afectará una barra.
Disponibilidad
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Disponibilidad en la Subestación
Equipamiento
convencional:
Interruptor
Seccionador
Seccionador
Indisponibilidad
(horas/año)
barra campo
2 4,7
Barra
Interruptor Extraíble
(Compact):
InterruptorExtraíble
Contacto fijo
Contacto fijo
~ 0 0,2 – 0,7
barra
barra campo
Indisponibilidad
(horas/año)
Interruptor-Seccionador
(DCB):
Interruptor-seccionador
barra
Indisponibilidad
(horas/año)
barra campo
0,7 0,7
Ejemplo:
Indisponibilidad de la barra y el campo – por mantenimiento
Disponibilidad
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Interruptor-Seccionador (DCB)
El empleo del DCB significa que el uso de seccionadores
convencionales no es necesario en subestaciones en aire.
= puntos de desconexión
mecánica.
(dispositivo de desconexión
rápida)
Acoplador de Barras con DCBEsquema Doble Barra Tradicional
Disponibilidad Disponibilidad en la Subestación
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Solución para subestaciones con DCBDisponibilidad
Simple
Barra
Reemplaza
esquemas con
múltiples barras
si interrupciones por
mantenimiento
pueden ser permitidas
Simple BarraSeccionada
Esquema H.
Aumenta la disponibilidad
especialmente en
soluciones con doble
transformador
Doble
Interruptor
Gran
disponibilidad
Ejemplos con Combined DCB
Combined DCB es la clave para dar solución a
subestaciones brindando gran disponibilidad de
servicio.
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Solución para subestaciones con DCBDisponibilidad
Esquema en
Anillo
Esquema
Interruptor 1½
Ejemplos con Combined DCB
Combined DCB es la clave para dar solución a
subestaciones brindando gran disponibilidad de
servicio.
Di ibilid d
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Soluciones simples para subestaciones con WCBDisponibilidad
Esquemas doble barra pueden ser evitados
Seccionar una simple barra puede ser una gran solución
EsquemaSimple Barra
Reemplaza esquemas
de barras múltiple.
Alta disponibilidad
debido a que la barra
es libre de
mantenimiento.
Esquema Simple Barra
Seccionada
Aumenta la disponibilidad
especialmente en
soluciones con doble
transformador
WCB (Compact) es la clave para dar solución a
subestaciones brindando gran disponibilidad de
servicio.
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Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
Combined DCB y WCB (Compact)
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80 m
51.5 m
Espacio
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Seccionador Interruptor Transformador de
Corriente
Seccionador
Espacio
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Espacio
LibreEspacio
Libre
Aumenta la disponibilidad!Menor costo!
Reduce espacio!
Espacio
Ampliación de la SE Transco 230kV Sucat
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(18 metros)
2 x 100MVAR
Banco Capacitores
¿Area disponible
para solución
WCB o DCB ?
2 3 0 k V X L P E C a b l e s
Ampliación de la SE Transco-230kV SucatEspacio
Ampliación de la SE Transco 230kV Sucat
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(18 meters)
2 x 100MVAR
Banco Capacitores
Area available
for WCB or DCB
solution?
2 3 0 k V X L P E C a b l e s
Ampliación de la SE Transco-230kV SucatEspacio
Ampliación de la SE Transco 230kV Sucat
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Ampliación de la SE Transco-230kV SucatEspacio
Ampliación de la SE Transco 230kV Sucat
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Ampliación de la SE Transco-230kV SucatEspacio
Ahorro de espacioCombined
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Modulos de interrupción
combinados:
Ahorro de espacioCombined
Espacio requerido para una subestación en 145 kV
Convencional:
Combined DCB
Módulo entrada de Linea
Ahorro de espacio, en el orden de 20-75%
- Dependiendo del nivel de tensión y
comparado con el esquema de la subestación
Combined DCB y WCB (Compact)
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Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
Combined DCB y WCB (Compact)
Mantenimiento requerido hoy en díaCombined
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Mantenimiento requerido hoy en díaCombined
Cuando los seccionadores en aire son
eliminados el trabajo de mantenimiento
disminuye.
Esto permite la simplificación de las
subestaciones y brinda una mejora total a la
disponibilidad del servicio.
El período de mantenimiento para el
Combined DCB es aprox. 15 años – lo
mismo que un interruptor moderno estandar.
El período de mantenimiento
para seccionadores en aire es
típicamente de 5 años, debido a
la exposición de sus contactos.
Combined DCB y WCB (Compact)
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Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
Combined DCB y WCB (Compact)
Inversión Comparativa de costos
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Costo de inversión reducido
Menor número de aparatos => Menos fundaciones y menos estructuras
de acero => Menos cables => Menor espacio => Menos obras civiles
Costo reducido
Menor tiempo
Inversión Comparativa de costos
Comparativa de costosInversión
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ABB
–
,
-
-
,
,
Fundaciones
Interruptor Combined Interruptor extraíble
convencional DCB Compact
Número de fundaciones 72 18 17
Costo aprox. en kUSD 33 11 11
Los números y costos mencionados más arriba incluyen el completo
número de fundaciones para la subestación. Por ejemplo: fundaciones
para los transformadores de corriente y tensión, descargadores y cuchillas
de puesta a tierra están incluídos.
Comparativa de costosInversión
Comparativa de costos
Inversión
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-
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Comparativa de costos
Comparativa de distintas alternativas (kUSD)
Resumen de costos en kUSD Convencional Combined DCB CompactEquipo 400 328,0 445
Gestión de proyecto 60 22,0 17
Ingenieria básica 17,6 6,8 2
Ingeniería de detalle 11,6 2,4 2,4
Movimiento de suelo 89,1 40,5 32,4
Fundaciones 36 13,2 10,2
Montaje 42 17,6 22,1
Instalación 44 15,0 11
Cableado al centro de control 0 0,0 0,0
Otros (estructuras etc.) 30 0,0 0,0
Costo total estimado 730,3 445,5 542,1
Cálculo de costos de una instalación
Inversión
Comparativa de costos
Inversión
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ABB
–
,
-
-
,
,
Cálculo de costos de Indisponibilidad
Resumen de costos de
indisponibilidad, 10 años en kUSD Convencional Combined DCB Compact
Pérdida de 1 carga con 1 alimentador 134,7 62,9 13,2
Pérdida de 2 cargas con 2 alimentadores 70,4 62,9 0,2
Costo de indisponibilidad total 205,1 125,8 13,4
Comparativa de costose s ó
Comparativa de costos
Inversión
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ABB
–
,
-
-
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Resumen por costos de
servicio, 10 años Convencional Combined CompactCosto de Mantenimiento 90,7 26,7 10,7
Costo de Reparación 38,4 19,2 9,8
Costo por servicio Total 129,1 45,9 20,5
Costo por Vida Útil (10años) 1065 617 576
Cálculo por costos de servicios
Comparativa de costos
Inversión Menor ciclo de vida útil - LCC
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Campo de Línea Integrado 72.5 kV
Menor ciclo de vida útil - LCC
Mantenimiento
Indisponibilidad
Otros costos:
Ingenieria
Gestión de ProyectoObras Civiles
Instalación
Puesta en Marcha
Equipamiento
Convencional
Mantenimiento
Indisponibilidad
Otros Costos
Módulos
Configurables
Ahorro con el uso del Combined DCB
Combined
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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Ahorro con el uso del Combined DCB
El uso de los Combined DCB de ABB genera ahorros de
costos en todas las etapas, como ser:
Planeamiento
Diseño
Compra de terreno y preparación del mismo
Gestión de proyecto y tiempo
Costos de construcción
Costos de mantenimiento
Costos por interrupción del servicio
Costos de descarte
El total del Costo del Ciclo de Vida, LCC,
será mucho menor que para el diseño de
una subestación convencional
DCB “Ejemplo de un proyecto”
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Ejemplo de un proyecto
275 kV
DCB “Ejemplo de un proyecto”
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2 0 0 3
275 kV
Propuesta
del Cliente
Esquema
Doble Barra
Ejemplo de un proyecto
Propuesta ABBDCB
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Propuesta ABB
Esquema Doble
Barra/Doble Interruptor
Propuesta ABBDCB
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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p
Dos alternativas fueron propuestas, ambas basadas en
soluciones llave en mano
1) Convencional en aire (AIS) con esquema doble barra
2) Combined DCB con esquema doble barra/doble interruptor
La solución Combined fue ofrecida a un precio 8%
más bajo
Combined DCB y WCB (Compact)
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
2 0 0 3
Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
y ( p )
Campo de LíneaSolución Doble Interruptor Combined
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
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Campo de Líneap
Seguridad?
Combined DCB y WCB (Compact)
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
http://slidepdf.com/reader/full/diseno-de-eett-compactas-segun-iec 43/64
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A B B P o w e r T e c h n o l o g i e s ,
2 0 0 3
Ventajas
Aumenta la disponibilidad de la
transmisión de potencia.
Reduce los requerimientos de
espacio.
Reduce los costos de operación ymantenimiento (O&M) de la estación.
Reduce los costos de inversión y el
costo del ciclo de vida (LCC).
Aumenta la seguridad del personal.
Reduce el impacto ambiental.
y ( p )
DCB
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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Menor impacto ambiental
Menor número de aparatos => Menos fundaciones y estructuras soporte =>
Menos cables => Menor espacio => Menor obra civil => Menos transporte
Es también la mejor manera de tener todos los contactos principalesaislados en SF6.
Menos material
Menos Polución
DCB
Aspectos AmbientalesAmbiente
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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En una subestación con Combined
DCB, el uso de los recursos
naturales es minimizado
SF6
Material metálico y plástico
Concreto
Energía eléctrica para servicios
Terreno
Esto dá una solución con el menor
efecto posible en el medioambiente.
Porqué Combined DCB?Ambiente
Ambiente
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ABB
–
,
-
-
,
,
Unidades multifunción pre-
fabricadas
Función de Interruptor y
seccionador integradas en SF6
Resistentes a la polución y
explosión, aislador polimérico(Standard para el DCB)
Configuración de subestaciones
simplificadas sin seccionadores
Versión interior disponible
Instalación rápida y simple en
un área mínima
Costos de operación y
mantenimiento reducidos.
Seguridad máxima para el
personal y el equipamiento
Bajo costo con mejora en la
disponibilidad
Una alternativa enaplicaciones urbanas
n errup or- ecc ona or om na o -
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Normas IEC para Interruptores y Seccionadores
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p p y
El desarrollo del Concepto DCB
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“Hoy es el seccionador quién tiene el mayor grado de
mantenimiento, por lo menos en una subestación aislada en
aire. Un interruptor con la función de seccionador es por tanto
sugerida a ser usada en una subestación futura. La apertura
del interruptor-seccionador tendría la misma distancia
dieléctrica que la de un seccionador convencional.”
El desarrollo del concepto DCB
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IEC, proceso de estandarización del DCB
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2001:
Nuevo trabajo propuesto por el comité de
IEC SC17A:
...normas para el equipamiento de control ymaniobra para Alta Tensión con funciones
combinadas...
...varios aparatos, o sus partes por
separado, son combinadas en uno sólo,
por ejemplo, el interruptor-seccionador......estableciendo los
requerimientos...especialmente con el
cuidado de los ensayos...
Mayor información en el proceso de estandarización
Los contactos de apertura del seccionador no son visiblesComo asegurarse que el aislador a través del polo abierto
del seccionador tiene suficiente resistencia dieléctrica
cuando envejece, tiene alta polución, etc
combinadas
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Resultados de la votación:
- 25 votos positivos
- 2 abstenciones (Dinamarca, México)
- 2 votos negativos (Canadá e Italia)
Canadá: “Está prohibido el uso de este tipo de equipos en Canadá
por el Código Eléctrico Canadiense si la apertura de los contactos
no es visible’’.
Italia: Mayores requerimientos especificos de aislación a través de
polo abierto son solicitados. Si cada requerimiento es introducido,
Italia dará su voto positivo.
2004, CDV Borrador del Comité por votos
17A/695/CDV, 17A/711/RVC
IEC, proceso de estandarización del DCB
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2005, FDIS Borrador Final de la Norma Internacional
17A/742/FDIS, 17A/749/RVD
Sólo un voto negativo; de Holanda
”Sólo el texto en francés está disponible, por lo que no es posible
interpretarla adecuadamente”
Votación en 17A/742/FDIS
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Nueva norma para interruptores-seccionadores
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IEC 62271-108
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Alcance y objeto
....Esta norma identifica qué requerimientos de las normas
IEC60694, IEC62271-100 e IEC 62271-102 son aplicables. Esto
también dá requerimientos específicos adicionales a estosequipos....
Definiciones
....
3.4.103
Interruptor-Seccionador
Interruptores que satisfacen los
requerimientos de los
seccionadores cuando los
contactos están en la posición
abierta.
Nivel de Aislación Nominal, IEC 62271-108
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IEC 60694, Tabla 1a
Requerido porIEC 62271-108
Nivel de Aislación Nominal, IEC 62271-108
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IEC 60694, Tabla 2a
Requerido por
IEC 62271-108
Indicador de posición
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La referencia se basa en:
Seguro de posición
El Interruptor-Seccionador será diseñado de alguna manera que no
puedan dejar su posición de apertura o cierre....
...
El Interruptor-Seccionador estará provisto de un enclavamiento
mecánico temporario en la posición de apertura.
contactos
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Cuando la aislación a través de la separación entre contactos
pueda estar sujeta a la contaminación en servicio, el diseño del
aislador debe ser considerado cuidadosamente....
Cuando fuere necesario, debe verificarse el desempeño
satifactorio del mismo bajo condiciones de contaminación
....
El diseño debe tener en cuenta el efecto a largo plazo de la
contaminación causada por la exposición y partículas queprovoquen descargas.
.....
En particular, los ensayos de las funciones combinadas son
requeridos para demostrar que la tensión soportada a impulso,
a través de la separación entre contactos, permanece sindeterioro después de realizarse los ensayos de tipo según
IEC62271-100.
Combined DCB ensayo de funciones, IEC 62271-108
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Secuencia de ensayos para operaciones mecánicas y ensayos de
cortocircuito cuando son realizados por separado:
Es posible combinar los ensayos de uso mecánico y
eléctrico en una secuencia.
Ensayo de
funcionesmecánicas
Ensayo de
operaciones
mecánicas según
IEC 62271-100
(M1 or M2)
Método de ensayo
alternativo limitado
a uso mecánico
solamente (M1 or
M2)
Ensayos dieléctricos a
través de la separación
entre contactos; valores
de ensayo según normas
de seccionadores
Ensayo de
funciones de
cortocircuito
T100s según
IEC 62271-100
Ensayos alternativos
con el mismo uso
eléctrico
Ensayos dieléctricos
a través de la
separación entre
contactos; valores
de ensayo según
normas de
seccionadores
Revisión de la norma IEC de seccionadores
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Trabajo propuesto por Italia:
“El comportamiento de la aislación a través de la separación
entre contactos bajo condiciones de contaminación debe
ajustarse a la IEC 62271-102’’
Decisión de comenzar el trabajo en 2004:
IEC SC17A MT41 Equipo de mantenimiento para la
IEC62271-102, seccionadores y cuchillas de tierra
MT41 llevó a cabo la primera reunión en enero 2006
Conclusiones
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IEC ha trabajado
eficientemente y redactó la IEC
62271-108 para DCB
”DCB es ahora un equipo
estándar, como lo es un
interruptor convencional”
DCB tiene un diseño simple,basado en los interruptores
ampliamente conocidos
Se eliminan los seccionadores
aislados en aire y disminuyenlos requerimientos de
mantenimiento
7/17/2019 Diseño de EETT compactas segun IEC
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MUCHAS
GRACIAS
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