Estudio técnico y financiero para la compra de equipos

Universidad de La Salle Universidad de La Salle

Ciencia Unisalle Ciencia Unisalle

Ingeniería Eléctrica Facultad de Ingeniería

1-1-2007

Estudio técnico y financiero para la compra de equipos nuevos o Estudio técnico y financiero para la compra de equipos nuevos o

la repotenciación de celdas de media tensión para circuitos de la repotenciación de celdas de media tensión para circuitos de

salida en subestaciones del sistema de Codensa S.A. ESP salida en subestaciones del sistema de Codensa S.A. ESP

Arley Camacho Angulo Universidad de La Salle, Bogotá

Jorge Esteban Jaramillo Grajales Universidad de La Salle, Bogotá

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Citación recomendada Citación recomendada Camacho Angulo, A., & Jaramillo Grajales, J. E. (2007). Estudio técnico y financiero para la compra de equipos nuevos o la repotenciación de celdas de media tensión para circuitos de salida en subestaciones del sistema de Codensa S.A. ESP. Retrieved from https://ciencia.lasalle.edu.co/ing_electrica/431

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“ESTUDIO TÉCNICO Y FINANCIERO PARA LA COMPRA DE EQUIPOS NUEVOS O LA REPOTENCIACION DE CELDAS DE MEDIA TENSIÓN PARA CIRCUITOS

DE SALIDA EN SUBESTACIONES DEL SISTEMA DE CODENSA S.A. ESP.”

ARLEY CAMACHO ANGULO JORGE ESTEBAN JARAMILLO GRAJALES

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

SANTA FE DE BOGOTA OCTUBRE DE 2007

“ESTUDIO TÉCNICO Y FINANCIERO PARA LA COMPRA DE EQUIPOS NUEVOS O LA REPOTENCIACION DE CELDAS DE MEDIA TENSIÓN PARA CIRCUITOS

DE SALIDA EN SUBESTACIONES DEL SISTEMA DE CODENSA S.A. ESP.”

ARLEY CAMACHO ANGULO JORGE ESTEBAN JARAMILLO GRAJALES

Trabajo de grado para optar al titulo de Ingeniero Electricista

Director del Proyecto ING. JOSE CARLOS ROMERO


SANTA FE DE BOGOTA SEPTIEMBRE DE 2007

Nota de Aceptación:

__________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________ __________________________________

__________________________________ Firma Jurado

__________________________________

Firma del Jurado

__________________________________ Firma del Jurado

Santa fe de Bogotá, Septiembre de 2007

Quiero dedicar este trabajo especialmente a Dios por las bendiciones que ha

derramado en mí; a él, que siempre ha estado a mi lado guiándome en cada camino

que recorro; a mis padres, quienes con sus enseñanzas y apoyo incondicional me

han dado bases sólidas para continuar; a mis hijos quienes son mi gran motivación

para seguir trabajando y luchando; a mi esposa que además de entregarme todo su

amor, ha sido una persona que siempre me empuja a seguir, a pesar de las

dificultades que se puedan presentar en el trasegar por la vida; a mis hermanos

quienes con sus vivencias despertaron en mí el interés por las cosas nuevas y

abolieron el miedo al cambio; a todas las personas presentes y ausentes, que de una

u otra manera han contribuido con su granito de arena para la culminación de esta

anhelada meta.

A los que desde el cielo nos protegen Valeria mi sobrina, Mario mi tío paterno, Raúl

mi tío materno, Ramón el amigo de la familia, Carlos mi amigo.

Arley Camacho Angulo

De manera especial dedico este trabajo de grado a Dios, a mis padres a mi familia,

a mi hija, a mi esposa, a quienes amo con todo mi corazón y quienes son los

grandes impulsadores de cada camino que emprendo.

Jorge Esteban Jaramillo Grajales

De manera conjunta queremos agradecer a Dios quien es nuestra mayor guía en la

vida, a nuestros padres quienes sin su apoyo no hubiera podido ser posible nuestra

realización como persona, a nuestras esposas que nos han regalado la bendición de

ser padres, a nuestros docentes quienes nos han ilustrado el camino de esta

profesión que tanto queremos y a las personas que directa o indirectamente nos han

colaborado en la realización de este proyecto.

Arley Camacho Angulo Jorge Esteban Jaramillo Grajales

AGRADECIMIENTOS A la Universidad de La Salle por sus aportes durante nuestra formación como

profesionales de la Ingeniería Eléctrica y en su nombre al Ing. Jorge Villate decano

de la facultad, por su colaboración; al Ing. José Carlos Romero director del proyecto,

por su paciencia, comprensión y colaboración; a los contactos de las empresas

AREVA, LAGO SIEMENS, ABB, que tuvieron gran interés en esta investigación; a

los ingenieros de Codensa S.A. ESP, por sus importantes aportes.

CONTENIDO Pág.

GLOSARIO 1 RESUMEN 2 OBJETIVOS 3 INTRODUCCION 4 1. MARCO REFERENCIAL 5 1.1. ANTECEDENTES 5 1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 5 1.3. ELEMENTOS DEL PROBLEMA 5 1.4. FORMULACION DEL PROBLEMA 6 2. MARCO TEORICO 7 2.1. DISEÑO MODULAR 7 2.1.1. Sistemas de Protección 8 2.1.2. Seguridad para personas 8 2.1.3. Reposición de componentes 8 2.2. ACCESIBILIDAD DE LOS COMPARTIMIENTOS 8 2.2.1. Compartimiento accesible controlado por enclavamientos 8 2.2.2. Compartimiento accesible con base a procedimiento 9 2.2.3. Compartimiento accesible con base a herramientas 9 2.2.4. Compartimiento no accesible 9 2.3. CONFIGURACIÓN DE CELDAS DE DISTRIBUCIÓN 9 2.3.1. Compartimientos sin ninguna segregación física o eléctrica entre ellos 9

2.3.2. Compartimientos de aparatos y barras eléctricamente separados 10 2.3.3. Compartimientos de barras, cables y aparatos física y eléctricamente segregados 10 2.4. CLASES DE PARTICION 11 2.4.1. Celdas con compartimientos metálicos 11 2.4.2. Celda bajo cubierta metálica 11 2.5. CELDAS A PRUEBA DE ARCO INTERNO 11 2.5.1. Criterios de ensayo 12 2.5.2. Factores de falla 12 2.5.3. Consecuencias de falla 13 2.5.4. Medidas adicionales que limitan el arco interno 13 2.5.5. Consecuencias de arco interno 14 2.6. CELDAS METALCLAD 14 2.6.1. Descripción y construcción 15 2.6.2. Integración de la celda 15 2.7. CARACTERISTICAS GENERALES DE CELDAS METALCLAD 17 2.8. TIPOS DE CELDA METALCLAD 18 2.8.1. Celda de medición 19 2.8.2. Celda de acometida principal 20 2.8.3. Celda de unión de barras 21 2.9. INTERRUPTORES DE POTENCIA 22 2.10. INTERRUPTORES EN VACIO 23 2.10.1. Características generales de los interruptores de potencia 23

2.10.2. Libre de mantenimiento 24 2.10.3. Sin degradación de contactos 24 2.10.4. Supresión de arco 25 2.10.5. Vida útil 25 2.10.6. Operación 26 2.10.7. Mecanismo de operación 26 2.10.8. Tipo de montaje 26 2.10.9. Solenoides 27 2.10.10. Contactos auxiliares 27 2.11. ACCESORIOS DE CELDA 27 2.11.1. Interruptor de corriente 27 2.11.2. Transformador de potencial 28 2.11.3. Equipamiento de baja tensión 28 2.12. SEGURIDAD Y PRUEBAS 29 2.13. NORMATIVIDAD 29 2.14. APLICACIONES 30 2.14.1. Transferencia rápida de cargas 30 2.14.2. Interrupción y restablecimiento de líneas y cables de transmisión aéreos 30

2.14.3. Interrupción y restablecimiento de condensadores 30 2.14.4. Interrupción y restablecimiento de transformadores sin carga 30 2.14.5. Conmutación de motores 30 2.14.6. Interrupción de corrientes de corto circuito con muy alto grado de elevación de las ondas momentáneas de voltaje 31

2.14.7. Industrias de proceso y servicios auxiliares de centrales 31 2.15. METAL ENCLOSED 31 2.15.1. Características constructivas 32 2.15.2. Tablero mímico 33 2.15.3. Celdas metal enclosed con atmósfera de aire 34 2.15.4. Celdas GIS 37 2.16. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS 50 2.16.1. Conceptos generales 50 2.16.2. Transformadores de corriente 51 2.16.3. Transformadores de tensión 53 3. RETROFIT EN INTERRUPTORES EN CELDAS DE MEDIA TENSION 56 3.1. RETROFIT ESTANDAR 57 3.2. RETROFIT DE RENOVACION TOTAL 57 3.3. FUNCION BASICA DEL RETROFIT 58 3.4. APLICACIÓN DEL RETROFIT PARA INTERRUPTORES DE MEDIA TENSION DE CODENSA 58 3.4.1. Características del nuevo interruptor 58 3.4.2. Adaptación del interruptor fijo al carro de inserción 60 3.4.3. Equipamiento básico 62 3.4.4. Arreglo de terminales de potencia 63 4. REVAMPING EN INTERRUPTORES EN CELDAS DE MEDIA TENSION 65

4.1. CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE CAJAS BLINDADAS O

CONTENEDORES DESLIZANTES A PRUEBA DE ARCO INTERNO 66 4.2. ENCLAVAMIENTOS 69 5. CELDAS A PRUEBA DE ARCO INTERNO, REQUERIMIENTOS

PROPIOS DE CODENSA S.A. ESP 71

5.1 CARACTERISTICAS GENERALES Y CONSTRUCTIVAS 71 5.1.1. Características generales 71 5.1.2. BIL (Nivel básico de aislamiento al impulso) 72 5.1.3. Grado de protección 73 5.1.4. Separaciones metálicas entre compartimientos 73 5.1.5. Arco interno 73 5.2. DESCRIPCION DE CELDAS POR SU FUNCION 74 5.2.1. Celdas de entrada o acometida 74 5.2.2. Celda acopladora 74 5.2.3. Celda de salida 74 5.2.4. Celda para transformador de servicios auxiliares (SS/AA) 75 5.2.5. Celdas de medición 75 5.2.6. Banco de condensadores 75 5.3. ALAMBRADO DE CONTROL 76 5.3.1. Borneras 76 5.3.2. Conductor 76 5.4. MIMICO 77 5.5. BARRAS 77

5.6. EQUIPOS DE PROTECCION Y MEDIDA 78 5.6.1. General 78

5.6.2. Características de los relés de protección 79 5.6.3. Requerimientos de protección y medida 79 5.7. INTERRUPTORES 80 5.8. SECCIONADORES 82 5.8.1. Seccionadores rápidos de puesta a tierra 82 5.9. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACION 83 5.9.1. Transformadores de corriente 83 5.9.2. Transformadores de tensión 83 5.10. CARACTERISTICAS DE OTROS ELEMENTOS Y/O COMPONENTES 84 5.10.1. Calefactores 84 5.10.2. Detectores capacitivos indicadores de presencia de tensión 84 5.10.3. Detectores ópticos de arco interno 84 5.10.4. Pararrayos o descargadores de sobretensión 84 5.10.5. Transductores 84 5.10.6 Higrostato 84 5.11. INSPECCION TECNICA 84 5.12. PRUEBAS DE RECEPCION EN FABRICA 85 5.12.1. Pruebas generales 85 5.12.2. Pruebas al seccionador 85

5.12.3. Pruebas a los transformadores de corriente 86 5.12.4. Pruebas a los transformadores de tensión 86 5.12.5 Pruebas al Interruptor 86 5.13. REPUESTOS 86 5.14. TABLA RESUMEN 87 6. ANALISIS ECONOMICO 92 6.1. COSTOS DE RETROFIT 92 6.2. COSTOS DE REVAMPING 95 6.3. COSTOS DE CELDAS NUEVAS 99 6.4. GRAFICA DE COSTO PROMEDIO ENTRE REVAMPING, RETROFIT Y CELDAS NUEVAS 103 7. CONCLUSIONES 106 8. RECOMENDACIONES 107 9. BIBLIOGRAFIA 108

LISTA DE FIGURAS Pág.

Figura 1. Compartimientos sin ninguna segregación física o eléctrica entre ellos 9 Figura 2. Compartimientos de aparatos y barras eléctricamente separados 10 Figura 3. Compartimientos de barras, cables y aparatos física y eléctricamente segregados 10 Figura 4. Celda a prueba de arco interno 11 Figura 4A. Secuencia de operación del eliminador de arco interno 14 Figura 5. Celdas Metalclad 14 Figura 6. Compartimiento barra principal 16 Figura 7. Compartimiento de cables 17 Figura 8. Celda de medición 19 Figura 9. Celda de acometida principal 20 Figura 10. Celda unión de barras 21 Figura 11. Interruptor de potencia 22 Figura 12. Interruptor automático de vacío mecánico 23 Figura 13. Interruptor en vacío 24 Figura 14. Transformador de corriente 28 Figura 15. Transformador de potencial 28 Figura 16. Celdas Metal Enclosed 32 Figura 17. Celda de protección del transformador 34 Figura 18. Celda de medida de tensión 35

Figura 19. Celda para equipo con seccionamiento de conexión de Interruptor a barras 36 Figura 20. Celda para equipo de seccionamiento 37 Figura 21. Celda GIS 38 Figura 22. Celda de interruptor y seccionador 40 Figura 23. Celda de interruptor y seccionador con fusible 41 Figura 24. Celda de conexión directa a barras 42 Figura 25. Celda de interruptor automático 44 Figura 26. Celda de seccionamiento 45 Figura 27. Celda de unión de barras 46 Figura 28. Celda de seccionamiento con interruptor automático 47 Figura 29. Celda de medida y seccionamiento 49 Figura 30. Componentes del transformador de corriente 52 Figura 31. Componentes del transformador de tensión 54 Figura 32. Interruptor 61 Figura 33. Interruptor de inserción 62 Figura 34. Contactos de Terminal fijo 63 Figura 35. Contactos de Tulipán 63 Figura 36. Contactos de seccionamiento de pinza 64 Figura 37. Componentes principales de celda de media tensión 65 Figura 38. Contenedor deslizante 66 Figura 39. Enclavamientos 69 Figura 40. Interruptor extraíble 80

LISTA DE TABLAS

Pág. Tabla 1. Capacidad de los interruptores para media tensión. 23

Tabla 2. Repuestos para celdas de media tensión. 87 Tabla 3. Resumen Características técnicas de las celdas. 87 Tabla 4. Costos de Retrofit. 92 Tabla 5. Costos de Revamping. 95 Tabla 6. Costos de Celdas Nuevas. 99 Tabla 7. Análisis de desviación de costos 103

LISTA DE GRAFICAS

Pág. Grafica 1. Error de corriente de un transformador. 52 Grafica 2. Análisis de costos del Retrofit. 95 Grafica 3. Análisis de costos del Revamping. 99 Grafica 4. Análisis de costos de Celdas Nuevas. 103 Grafica 5. Diferencia de costos por alternativa. 104


“ESTUDIO TÉCNICO Y FINANCIERO PARA LA COMPRA DE EQUIPOS NUEVOS O LA REPOTENCIACION DE CELDAS DE MEDIA TENSIÓN PARA CIRCUITOS DE SALIDA EN SUBESTACIONES DEL SISTEMA DE CODENSA S.A. ESP”

1

JORGE ESTEBAN JARAMILLO GRAJALES ARLEY CAMACHO ANGULO

GLOSARIO

REVAMPING: Es la modernización del interruptor de Media tensión que consiste básicamente en cambiar el interruptor existente por uno nuevo de menor tamaño, adaptarlo para que este encaje perfectamente en el barraje de 11,4 kV y colocarlo de manera que se ajuste dentro del cubículo de potencia de la Celda de Media tensión, para que cumpla con la normatividad de Arco Interno (Especificaciones, Construcción y Uso de Switchgears ARC-PROOF, Estándares IEC 60298 y IEC 62271-200. RETROFIT: Implica el cambio del interruptor antiguo por un interruptor nuevo y la adaptación de este al barraje existente de 11,4 kV; este procedimiento no cumple con las normas de Arco Interno, pero es una opción que se debe tener en cuenta en algunas subestaciones de CODENSA S.A. ESP. B.T.: Baja tensión. M.T.: Media Tensión.



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RESUMEN En compañías de países del cono sur pertenecientes al grupo Endesa como son Edesur y Edelnor, se utiliza el procedimiento de Revamping, lo que representa un ahorro significativo, ya que este proceso asegura que la celda funcionará adecuadamente, porque se cambia el interruptor y se reemplaza el relé electromecánico antiguo por un relé numérico, además de cumplir con las normas IEC referente a las pruebas de Arco Interno, lo que implica la modernización de una manera eficiente y a la vez económica. Este procedimiento no se ha implementado en Colombia debido a que es un proceso relativamente nuevo para las empresas distribuidoras de energía eléctrica, entre ellas CODENSA S.A. ESP; por eso es necesario realizar los estudios técnicos y financieros pertinentes, para analizar la posible implantación de esta tecnología en las subestaciones de CODENSA S.A. ESP. Un procedimiento que es conocido y se ha utilizado en algunas subestaciones de CODENSA S.A. ESP, es el RETROFIT, que es técnicamente bueno y aplicado a ciertas subestaciones. Es indispensable comenzar con estos estudios, ya que podría representar una excelente opción técnica y financiera, para ser implementada en CODENSA S.A. ESP. Después de una visita en Argentina a empresas constructoras de celdas hemos podido observar los excelentes estándares de calidad, seguridad, versus los bajos costos, contra la compra de celdas nuevas. Durante los últimos cinco años países del cono sur han invertido dinero en estos sistemas con excelentes resultados. El desarrollo de este trabajo implica todo el sistema de Celdas de Media tensión (11,4 kV), y contempla el sistema de protección electrónica, protección electromecánica y barraje de 11,4 kV, y se limita solo a las Celdas de salida, no contempla ningún otro equipo que conforma la subestación, ni sistemas de cableado externo en XLPE, ni sistemas de distribución en redes.



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OBJETIVOS DEL TRABAJO OBJETIVO GENERAL

• Realizar una comparación técnica real entre las diferentes alternativas de modernización de Celdas de media tensión y efectuar un estudio financiero, para establecer cual de estas alternativas se debe implantar para la modernización de las Celdas de media tensión en las subestaciones de CODENSA S.A. ESP.

OBJETIVOS ESPECIFÍCOS

• Realizar un proyecto de tesis que no solo base su filosofía de investigación en la academia, sino que pueda convertirse en un proyecto de asesoría financiera y empresarial para CODENSA S.A. ESP

• Dar a conocer a CODENSA S.A. ESP, y demás compañías

distribuidoras de energía, los diferentes procedimientos de modernización de Celdas como son la repotenciación por medio del REVAMPING y el RETROFIT.

• Definir la alternativa técnica y financiera más confiable, que cumpla

con las normas técnicas internacionales. • Establecer la alternativa que se debe implantar en determinadas

subestaciones ya que existen variables como son calidad de Celdas existentes, antigüedad de las Celdas, métodos constructivos, calidad del barraje, etc.



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INTRODUCCIÓN

Una de las claves del éxito de cualquier empresa es seleccionar la mejor opción financiera y técnica, en un equilibrio fundamental dentro de las políticas de la compañía y las normas de seguridad estipulados por la leyes estatales, para un excelente desarrollo de los proyectos, en la búsqueda de un mejoramiento continuo del sistema eléctrico, del servicio a los usuarios, de la protección de los empleados, de los beneficios económicos de los inversionistas, con un interés en la proyección contra la inversión inmediata. En la actualidad CODENSA S.A. ESP, está realizando una gran inversión en la adquisición de Celdas de Media Tensión. Este proceso se ha dividido en varias etapas; se inició con la subestación San Façón, Muzú y Fontibón. La adquisición de estas Celdas se esta realizando mediante Licitación Internacional, la cual ganará quien cumpla con las especificaciones técnicas generadas por la Subgerencia de Planificación e Ingeniería de CODENSA S.A. ESP, y además ofrezca el mejor precio; pero si se tiene en cuenta que la adquisición de las Celdas representa unos costos muy elevados, surge una serie de dudas como ¿Es imperiosamente necesario comprar Celdas nuevas? ¿No existe otra alternativa igual de confiable que las Celdas nuevas, pero más económica?

En el desarrollo de este trabajo vamos a tratar de dar la respuesta correcta a estas dudas.



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1. MARCO REFERENCIAL 1.1 Antecedentes Un posible punto para que CODENSA S.A. ESP esté comprando Celdas de Media Tensión es la normatividad dada por IEC, referente a la protección del Arco Interno, ya que se presentaron accidentes y la muerte de personas debido a la explosión de las Celdas de Media tensión de la subestación San Façón. La norma es clara y especifica en los grados de protección que deben tener las Celdas, por esto con la adaptación de Celdas antiguas, no se da cumplimiento a esta norma, aunque seguramente es una opción que el departamento de ingeniería de CODENSA S.A. ESP está utilizando, para dejar de lado otras alternativas validas como la repotenciación por medio del RETROFIT y el REVAMPING. 1.2 Descripción del problema Dado que CODENSA S.A. ESP está en proceso de modernización de las Celdas de Media tensión, primero por que no cumplen con las normas IEC, y segundo por los accidentes mortales que se han suscitado con las Celdas, las alternativas de repotenciacion son poco conocidas puesto que son relativamente nuevas en nuestro país; sería una buena opción para la modernización de celdas de Media tensión. Estas tecnologías se utilizan actualmente en países del cono sur. Gracias a la posibilidad de visitar empresas tales como EMA (Empresa Metalúrgica de Argentina) y LAGO S.A.; en estos países logramos conocer su implementación y los importantes avances obtenidos los últimos años en la repotenciación con excelentes estándares de calidad, seguridad, y lo más importante a un bajo costo. El estudio que nos proponemos desarrollar es una opción viable para que CODENSA S.A. ESP, implemente en las subestaciones que lo requieran. 1.3 Elementos del problema Al analizar detalladamente el problema, se ve como influyen aspectos financieros y técnicos al realizar la modernización de una Celda de Media tensión.



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Al realizar modernización de celdas de media tensión se hacen necesarios mayores y mejores análisis en alternativas posibles para poder determinar la opción más viable e implementarla en las subestaciones de CODENSA S.A. ESP 1.4 Formulación del problema Dado que en el país, apenas estamos conociendo las tecnologías de repotenciación, es de gran importancia investigar cual sería la alternativa mas viable para implementar, mediante el análisis técnico - económico que se propone en esta investigación.



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2. MARCO TEORICO Las subestaciones de distribución eléctrica MT/MT y MT/BT se encuentran equipadas con conjuntos que incluyen los aparatos de maniobra, y en algunos casos, los transformadores de medida para realizar la protección y medición de la instalación, montados y conectados entre sí e instalados dentro de una envolvente metálica denominadas comúnmente “celdas”. Un conjunto de cubículos conforman una celda de MT, actualmente para distribución secundaria existen diferentes tipos constructivos de celdas utilizándose principalmente los siguientes tipos definidos según la IEC 60298: - Celdas por compartimientos: Las celdas están interiormente divididas mediante tabiques que pueden ser metálicos o no, en el caso que sean metálicos deberán estar conectados a tierra y se conocen comúnmente como “celdas Metal-Clad”. En el caso que no sea metálico se conocen comúnmente como “celdas por compartimientos”. - Celdas tipo cubículo: interiormente no tiene ninguna partición y todos los elementos que forman la celda de media tensión es decir, interruptores, seccionadores y barras, están encerradas en un gabinete metálico, en algunos casos llenos con SF6, el cuál cumple con dos funciones: aislamiento dieléctrico y extinción del arco; pero también el medio puede ser aire. Las celdas de media tensión deben cumplir con los siguientes requerimientos para cumplir con la confiabilidad del sistema de MT. 2.1 DISEÑO MODULAR Deben tener compartimientos de módulo extraíble o de conexión, sustituibles sin interrumpir el servicio de la barra, con fácil sustitución de pasamuros con transformadores de corriente, con compartimiento de baja tensión sustituible y operación flexible tanto con módulo extraíble como con carro. Pasamuros con transformadores de corriente, con función de aislador de apoyo, e indicación capacitiva de tensión, integradas en un mismo componente.



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2.1.1 Sistemas de protección. Con familia de aparatos de protección digitalizados, con funciones de protección, mando, comunicación, control y monitoreo integradas, con opción a ser interconectados al sistema de control del proceso global o de Reconectadores Telecontrolados. 2.1.2 Seguridad para personas. Todas las maniobras deben ejecutarse con la puerta de media tensión cerrada, con alto grado de protección contra arcos internos. Debe tener compartimientos metálicos totales o compartimientos parciales con cortinas metálicas accionadas de forma automática (maniobra positiva); Protegen contra el contacto directo de partes bajo tensión, además de tener indicadores mecánicos de posición del interruptor, de la unidad seccionable y del seccionador de puesta a tierra situados en el frente de la celda, con enclavamientos lógicos que eviten errores de maniobra. Las celdas deben cumplir con la función de determinación de ausencia de tensión estando cerrada la puerta de media tensión, mediante un sistema detector de tensión. 2.1.3 Reposición de componentes. Las celdas de MT deben tener fácil sustitución de compartimientos por ser autoportantes de estructura modular y unida por tornillo, la sustitución del compartimiento del interruptor y/o del compartimiento de conexión debe ser posible sin necesidad de desconectar y aislar (sacar de servicio). Las celdas se diseñan para cumplir los siguientes parámetros: • Ejecución estándar de las celdas resistente a los arcos internos • Chapa del piso resistente a la presión • Cableado interno de la celda tendido en canaletas metálicas • Ensayo de cables, posible sin necesidad de desconectar y aislar las

barras gracias a cortinas de apertura separada en el compartimiento del módulo.

2.2 ACCESIBILIDAD DE LOS COMPARTIMIENTOS 2.2.1 Compartimiento accesible controlado por enclavamientos. Compartimiento que contiene partes de MT, cuya apertura es necesaria para tareas habituales de operación o mantenimiento, en los cuales su acceso es controlado mediante el diseño integral de la celda. Ejemplo: la puerta del compartimiento de cables solo puede ser abierta con el seccionador de puesta a tierra cerrado.



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2.2.2 Compartimiento accesible con base en procedimiento. Compartimiento que contiene partes de MT, cuya apertura es necesaria para tareas habituales de operación o mantenimiento, en los cuales su acceso es controlado mediante un adecuado procedimiento combinado con enclavamiento. Ejemplo: puerta del compartimiento de interruptor con manija equipada con bloqueo. 2.2.3 Compartimiento accesible con base en herramienta. Compartimiento que contiene partes de MT, cuya apertura es posible, pero no necesaria para tareas habituales de operación o mantenimiento. Se requieren procedimientos especiales. Se necesita herramienta para la apertura del mismo. Ejemplo: compartimiento de barras en un celda aislado en aire. 2.2.4 Compartimiento no accesible. Compartimiento que contiene partes de MT que no debe ser abierto, la apertura puede destruir la integridad del compartimiento, una clara indicación de no abrir se coloca sobre o junto al mismo. Ejemplo: compartimiento aislado en gas. 2.3 CONFIGURACIÓN DE CELDAS DE DISTRIBUCIÓN 2.3.1 Compartimientos sin ninguna segregación física o eléctrica entre ellos. Figura 1 “Compartimientos sin ninguna segregación física o eléctrica entre ellos”, Tomado del catalogo Configuración básica de celdas de media tensión, Celdas Metal-Clad, Siemens, Pág. 25

A

B• Compartimiento de Interruptor • Compartimiento de Cables • Compartimiento de Barras

A

B • Compartimiento auxiliar



10


A

• Compartimiento de Interruptor • Compartimiento de Cables A

B • Compartimiento de barras

B C

C • Compartimiento auxiliar

2.3.2 Compartimiento de Aparatos y Barras eléctricamente separados. Figura 2 “Compartimiento de Aparatos y Barras eléctricamente separados”, Tomado del catalogo Configuración básica de celdas de media tensión, Celdas Metal-Clad, Siemens, Pág. 27

2.3.3 Compartimientos de Barras, Cables y aparatos física y eléctricamente segregados. Figura 3 “Compartimientos de Barras, Cables y aparatos física y eléctricamente segregados”, Tomado del catalogo Configuración básica de celdas de media tensión, Celdas Metal-Clad, Siemens, Pág. 29

• Compartimiento de Interruptor A

B • Compartimiento de barras

B C

C • Compartimiento de cables

A

C

D

D • Compartimiento auxiliar



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2.4 CLASES DE PARTICIÓN La clase de partición define cuando se usa material metálico o no metálico para la segregación de partes energizadas. 2.4.1 Celda con compartimientos metálicos (Metal-Enclosed) que contiene particiones metálicas continuas y/o cortinas (shutters), puestas a tierra, entre compartimientos accesibles abiertos y las partes vivas del circuito. Las particiones metálicas y los shutters, o sus partes metálicas serán conectadas al punto de tierra de la unidad funcional. 2.4.2 Celda bajo cubierta metálica (Metal-Enclosed) conteniendo una o más particiones o shutters no metálicos entre compartimientos accesibles abiertos y las partes vivas del circuito. Las particiones o shutters parcial o totalmente confeccionados en material aislante, serán ensayados específicamente. 2.5 CELDAS A PRUEBA DE ARCO INTERNO.

Figura 4 “Celda a prueba de arco interno”, Tomado del catalogo Contenedor para interruptores y contactores de media tensión, ABB, Pág. 1



12


Celda Metal-Enclosed para el cual se alcanzan los criterios prescritos para la protección de personas en el evento de que se produzca un arco interno que dañe la integridad de los operarios o de las personas que se encuentren alrededor de la celda. En el caso en que la clasificación IAC este demostrada por ensayos, la celda Metal-Enclosed será designado como sigue: • General: clasificación IAC. • Accesibilidad: A, B o C (celda accesible solo a personal autorizado (A), al

publico en general (B), no accesible debido a su instalación (C)). • Valores de ensayo: corriente de ensayo en kiloamperes (kA), y duración

en segundos (s). Ejemplo 1: Una celda Metal-Enclosed ensayada para una corriente de falla de 25 KA (r.m.s.) durante 1 s, para ser instalada en una subestación de AT/MT con acceso de personal autorizado y ensayada con testigos colocados en el frente, laterales y parte posterior, tiene la siguiente designación: Clasificación IAC AFLR interna arc 25 kA@1 s. 2.5.1 Criterios de ensayo. Una celda Metal-Enclosed es clasificado IAC, si cumple los siguientes criterios de ensayo: • Las puertas de la celda deben permanecer cerradas y no se deben abrir

las cubiertas desmontables. • No se debe desprender de la celda ninguna parte que pudiera ser

peligrosa para el personal. • No deberán abrirse agujeros en la cubierta externa en ninguna parte

accesible al personal. • Los testigos de tela ubicados vertical y horizontalmente frente a la celda

no deben arder. • Todas las conexiones a tierra de la celda deben permanecer efectivas. 2.5.2 Factores de falla. Un arco interno es una falla de baja probabilidad de ocurrencia, aunque puede ser causada por varios factores, tales como: • Defectos de aislamiento debido al deterioro de la calidad de los

componentes, factores ambientales adversos o una atmósfera fuertemente polucionada.

• Sobretensiones de origen atmosférico o generado por operaciones en el sistema.



13


• Operación incorrecta por no respetar los procedimientos o inadecuado entrenamiento del personal

• Rotura o violación de enclavamientos de seguridad. • Sobrecalentamiento de áreas de contacto, debido a la presencia de

agentes corrosivos o conexiones insuficientemente ajustadas. • Ingreso de animales a la celda (roedores, felinos, etc.). • Olvido de herramientas dentro de la celda durante tareas de

mantenimiento. 2.5.3 Consecuencias de las fallas. La gran energía producida por un arco interno causa los siguientes fenómenos: • Incremento de la presión interna de las cámaras de extinción (hasta 120

kPa). • Incremento de la temperatura de las cámaras de extinción (hasta 20.000

°C). • Efectos acústicos y visuales. • Deformación mecánica de la estructura • Fundición, descomposición y vaporización de materiales. 2.5.4 Medidas adicionales que limitan el arco interno. La IEC 60298 y IEC 62271-200, sugiere medidas adicionales que pueden ser adoptadas para proveer el grado más alto posible de protección al personal en un evento de arco interno. Estas medidas están destinadas a limitar las consecuencias externas del arco, y son entre otras: • Rápido despeje de la falla iniciado por detectores sensitivos a la luz, la

presión, el calor y/o por una protección diferencial de barras o por una correcta coordinación de protecciones.

• Maniobra de apertura-cierre del interruptor solamente a puerta cerrada. • Aplicación de fusibles adecuados en combinación con los elementos de

maniobra para limitar la corriente pasante y duración de la falla. • Rápida eliminación del arco desviándolo a un cortocircuito metálico, por

medio de elementos de censado y cierre rápidos. • Control remoto de la operación. • Elementos de alivio de presiones.



14


Figura 4A “Secuencia de operación del eliminador de arco activo” tomado El tablero de media tensión inteligente AX1, ABB distribution, Sweden, Pág. 5

2.5.5 Consecuencias del arco interno: • Se crean ondas de presión entre los 10 - 30 ms. • El arco genera una presión de hasta 15 ton/m2 durante los primeros 10

ms para una corriente de corto circuito de 40 kA. 2.6 CELDAS METAL CLAD

Figura 5 “Celdas Metalclad” tomado del catalogo Guia de Productos, ABB

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15


2.6.1 Descripción y construcción: Los Tableros Blindados Metal Clad, para media tensión con interruptores en Vacío y Hexafluoruro de Azufre (SF6), fijos o removibles son unidades listas y terminadas, para ser montadas y conectadas directamente sin grandes requisitos y cuentan con la protección necesaria para evitar contactos inesperados y accidentales, con partes energizadas. Estas celdas cuentan con mecanismos de seguridad que impiden la abertura de cubículos o compartimientos si están energizados y si aún se llegasen a abrir las puertas, otros mecanismos de seguridad desconectan los circuitos energizados para proteger y evitar contactos peligrosos. Los tableros Metal Clad, se fabrican con lámina de acero curvada en frío, para la estructura sólida, soldada y atornillada; con la misma lámina para los paneles laterales, barreras, cubiertas y puertas interiores y exteriores. Para la base se usa placa metálica, con lo que se obtiene mayor rigidez, estabilidad y durabilidad. 2.6.2 Integración de la celda: Las celdas son de tipo blindado; se permite construir versiones para uso interior o exterior, además están completamente segregados por divisiones metálicas conectadas a tierra y ofrecen una protección confiable y seguridad al personal operacional. Cada celda está integrada por los siguientes cubículos: 2.6.2.1 Cubículo del Interruptor. Este cubículo se encuentra al frente y parte inferior de la celda y contiene un interruptor de potencia en Vacío o SF6, tipo fijo o removible, con un mecanismo para moverlo físicamente, las posiciones que adopta el interruptor son: • Conectado – Prueba – Desconectado. • Conectado: Circuitos principal y auxiliares unidos. • Prueba: Circuito principal desunido y auxiliares desunidos. • Desconectado: Circuitos principal y auxiliares desunidos. La puerta del Cubículo del interruptor puede quedar cerrada con el interruptor en cualquiera de estas tres posiciones. Las persianas metálicas automáticas (Shutter) aíslan el cubículo del interruptor cuando éste esta retirado de la posición de conectado, para protección de posibles contactos involuntarios con las partes vivas.



16


Un contacto de tierra deslizante asegura la continuidad de la estructura de la parte móvil con la tierra del gabinete durante las operaciones de extracción o introducción del interruptor. 2.6.2.2 Cubículo de Barras (Bus). Este cubículo se encuentra en la parte posterior superior e intermedia de la celda y contiene barras de cobre electrolítico de alta conductividad, de sección transversal adecuada, las cuales distribuyen la energía al interruptor; están montadas sobre aisladores de resina epóxica que soportan los esfuerzos mecánicos y eléctricos del sistema.

Figura 6 “Compartimiento barra principal”, tomado del catalogo Tableros de MT aislados en Aire Power, ABB Pág. 13

2.6.2.3 Cubículo de Cables de Acometida y/o Salida. Este cubículo se encuentra en la parte inferior y posterior de la celda, en donde se alojan los transformadores de corriente (TC’s) fijos a la celda, aquí es donde se localizan los cables de acometida con sus respectivas terminales.



17


Figura 7 “Compartimiento de cables” tomado del catalogo Tableros de MT

aislados en Aire Power, ABB Pág. 14 2.6.2.4 Cubículo de Baja Tensión. Este cubículo se encuentra en la parte frontal superior, completamente segregado de los otros, aquí se ubican todos los dispositivos de control, protección, medición y mando del equipo. 2.7 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE CELDAS METALCLAD La estructura es metálica, en chapa remachada, atornillada y soldada. La continuidad de los forros asegura el grado de protección para el cual está diseñado. Son utilizados materiales aislantes resistentes al fuego y enclavamientos mecánicos de elevada fiabilidad. Las puertas cuentan con mirillas y vidrios de seguridad inastillables y cerraduras manuales que bloquean el acceso en el caso de que se encuentren energizados los equipos. La operación de estos tableros es satisfactoria a una altitud de 2,600 MSNM, ideales para operar en el sistema eléctrico de MT de Bogotá. Estos tableros pueden ser instalados individualmente o acoplarse con otros, lateralmente, para formar conjuntos en batería, tanto mecánica como eléctricamente, ya que la alimentación de energía se hace a través de barras colectoras de cobre electrolítico (bus). Todos los componentes de los gabinetes, están terminados con pintura de aplicación electrostática, con pre-tratamiento de limpieza y acabado



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bonderizado, de color estándar, color gris, o verde STROM. El posterior horneado de las piezas, garantiza la duración de los acabados. Las tensiones de operación nominales de estos tableros, en sistemas trifásicos, son de hasta 34.5kV. Las temperaturas de operación para las que han sido diseñados los tableros y sus equipos, son las que permiten su funcionamiento a temperaturas ambientes con rangos, máximo de 40º C (1 04º F) y mínimo de –10º C (14º F). Las barras colectoras (bus), derivaciones y partes conductoras en las uniones de las barras de cobre electrolítico suave, se encuentran recubiertas con superficies plateadas para una mejor conductividad y que sean capaces de soportar los valores de las corrientes momentáneas sin sufrir deformaciones permanentes ni daños. Las corrientes pueden alcanzar corrientes nominales en las barras, uniones y derivaciones de hasta 31 kVA. Las barras y derivaciones son de dimensiones adecuadas para conducir continuamente las corrientes nominales sin sufrir sobrecalentamientos. Los sistemas de protección y aislamiento de los gabinetes están formados, por: a) Un sistema de bloqueo mecánico de seguridad, para evitar abrir las puertas cuando se encuentre en posición de cerrado y con bloqueo mecánico adicional. b) Las barras colectoras y equipos se montan sobre aisladores adecuados, con altura y distancias suficientes para soportar o aislar tensiones de prueba de frecuencia industrial y para tensión de verificación de ondas. También de acuerdo a las capacidades requeridas. 2.8 TIPOS DE CELDAS METAL CLAD



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2.8.1 Celda de medición:

Figura 8 “Celda de medición”, Tomado del catalogo M.E. El-Hawary, Electrical energy Systems, Pág. 56 .

4

8

7

6

5

1. Interruptor de potencia en vacío o en SF6 removible.

2. Conductor de tierra. 3. Transformación de corriente. 4. Ventilación para baja presión de fluido. 5. Aisladores para bus o barras. 6. Barraje de cobre. 7. Transformador de potencial. 8. Compartimiento de bajo voltaje. 9. Ducto de conexión de bajo voltaje. 10. Barrera Aislante 11. Contactor en vacío removible.



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3

6

7

8

4 5

9

2

2.8.2 Celda de acometida principal: Figura 9 “Celda de acometida principal”, Tomado del catalogo M.E. El-Hawary, Electrical energy Systems, Pág. 56

1. Interruptor de potencia en vacío o en SF6 removible. 2. Transformación de corriente. 3. Ventilación para baja presión de fluido. 4. Aisladores para bus o barras. 5. Barraje de cobre. 6. Transformador de potencial. 7. Compartimiento de bajo voltaje. 8. Ducto de conexión de bajo voltaje. 9. Barrera Aislante

1

CONTROL



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2.8.3 Celda de Union Barras: Figura 10 “Celda de union de barras”, Tomado del catalogo M.E. El-Hawary, Electrical energy Systems, Pág. 78

4

8

9

5

10

1

1. Interruptor de potencia en vacío o en SF6 removible. 2. Conductor de tierra. 3. Transformación de corriente. 4. Ventilación para baja presión de fluido. 5. Aisladores para bus o barras. 6. Barraje de cobre. 7. Transformador de potencia. 8. Compartimiento de bajo voltaje. 9. Ducto de conexión de bajo voltaje. 10. Barrera Aislante 11. Contactor en vacío removible.



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2.9 INTERRUPTORES DE POTENCIA

Figura 11 “Interruptor de Potencia”, Tomado del catalogo Interruptor de media tensión aislado en gas para distribución primaria, ABB, Pág. 2 Los tableros Metal Clad, albergan interruptores de potencia en Vacío o SF6. Los interruptores de vacío poseen la siguiente estructura básica: a) Un chasis rígido de lámina de acero, con lo que se obtiene el soporte y fijación del mecanismo de comando. b) Apoyo y soporte para los tres polos del interruptor. c) Polos en forma de columna. Las partes de Baja Tensión del interruptor, incluyendo las ampollas o botellas de vacío o SF6, se encuentran alojadas en el interior de un compartimiento aislado con resina epóxica, lo que provee de alojamiento y protección de las ampollas; apoyo mecánico del circuito principal y de las bielas de transmisión del movimiento; eliminación de la posibilidad de cortocircuito entre las fases y entre fases y tierra; la gama de interruptores de vacío utiliza un mando con acumulación de energía en resortes, provisto de un dispositivo de rearme manual y opcionalmente, el mando puede ser motorizado, lo que lo hace especialmente adecuado para reconexiones automáticas y secuencias rápidas de reconexiones automáticas.



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2.10 INTERRUPTORES EN VACIO

Figura 12 “Interruptor automático de vacío mecánico”, Tomado del catalogo Guía de productos, ABB Las ampollas al vacío son el resultado de años de investigación y desarrollo de los más adecuados materiales y geometrías y de avanzadas tecnologías de fabricación. Las ampollas de vacío poseen una elevada fiabilidad, resultado de su construcción simple, con un menor número de partes y componentes, que otras técnicas de corte de energía.

VOLTAJE NOMINAL CAPACIDAD INTERRUPTIVA CORRIENTE NOMINAL

7.2 – 12 KV Hasta 50 kA Hasta 3150 A 15 kV Hasta 40 kA Hasta 3150 A 24 kV Hasta 40 kA Hasta 3150 A 38 kV 31.5 kA Hasta 3000 A

Tabla 1 “Capacidad de los interruptores para media tensión”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi. 2.10.1 Características generales de interruptores de potencia en vacío. Con base en el avanzado principio del vacío, los cortacircuitos mantienen una alta resistencia dieléctrica con solamente un pequeño entrehierro o apertura y tienen una gran vida útil extendida, con características de libre mantenimiento. Robustos en su construcción, con un mínimo de partes móviles, los cortacircuitos al vacío, tienen características de requerimientos de

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mantenimiento mínimo en sus mecanismos, lo que permite una larga esperanza de vida de al menos, 30,000 operaciones o ciclos. Figura 13 “Interruptor en vacío”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi. 2.10.2 Libre de Mantenimiento. Los interruptores en vacío requieren de muy poco mantenimiento. De hecho, solamente las partes sometidas a uso o desgaste normal y envejecimiento, deben de ser atendidas para asegurar una operación totalmente confiable, con tiempos cortos de mantenimiento y con largos períodos de operación entre los mantenimientos. El mantenimiento se reduce a lubricar el mecanismo operativo. Los interruptores en vacío y sus soportes no necesitan de servicio alguno. 2.10.3 Sin Degradación de Contactos. La resistencia de los contactos de estos interruptores, no esta afectada significativamente por las operaciones de conmutación y se mantiene constante con la ayuda de la presión de contacto aplicada. Además la humedad y residuos contaminantes no se pueden depositar sobre los contactos dentro del interruptor en vacío, ya que está sellado herméticamente; como consecuencia, los contactos se mantienen limpios de metalización y la resistencia dieléctrica en el

Polos del Interruptor Mecanismo de apertura de cortina Botella de Vacío



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entrehierro del contacto abierto se mantiene en buenas condiciones de operación. 2.10.4 Supresión del Arco. En estos interruptores, un arco de descarga de vapores de metal en el vacío de la ampolla se inicia al ser interrumpida la corriente, en el momento de abrirse los contactos. La corriente fluye a través de este plasma de vapor de metal hasta la siguiente transición a cero. El arco se extingue en la cercanía de la corriente cero, y los vapores metálicos conductores, se condensan en un rango de tiempo de 20 a 40 milisegundos sobre las superficies metálicas. Como consecuencia, la resistencia dieléctrica entre los entrehierros de los contactos, se recupera de inmediato. Esta recuperación en los entrehierros permite que el arco eléctrico se extinga, aún si la separación entre los contactos ocurre inmediatamente antes que sea la transición de corriente cero. El máximo tiempo de arco para apertura del último polo, es menor a 15 ms. Esta corriente supresora debe mantenerse en un mínimo para así prevenir la aparición indeseable de alto voltaje; los circuitos de contactos de Cobre-Cromo amalgamado, aseguran que la corriente supresora se mantenga limitada, entre 4 y 5 amperes. La geometría y tamaño del contacto se diseñan de diferentes formas, de acuerdo a la capacidad interruptiva y el tipo de interruptor. 2.10.5 Vida Útil. Los interruptores al vacío son fáciles de mantener. Esto significa que los requisitos de mantenimiento son solamente simples procedimientos que pueden ser efectuados por el personal del cliente y los tiempos muertos por los mantenimientos son cortos. Adicionalmente los intervalos entre mantenimientos son largos. Hay dos criterios que determinan cuando una inspección menor se necesite: a) 5,000 operaciones de interrupción mecánica b) Un tiempo de operación de 10 años. Muy poco trabajo de mantenimiento es necesario, dado que todo lo que se necesita es lubricación del mecanismo y limpieza de las partes aisladoras. Después de 30,000 operaciones de interrupción mecánicas o un específico número de operaciones en combinación con las corrientes conmutadas (por



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ejemplo: 100 veces la corriente de corto circuito nominal de 20,000 veces la corriente normal nominal), el interruptor requiere de inspección mayor. 2.10.6 Operación. Las ventajas de los interruptores de vacío, se apoyan en su tamaño compacto, peso y operación de baja vibración, silenciosos, junto a su confiabilidad y servicio libre de mantenimiento. 2.10.7 Mecanismo de Operación. Los interruptores tienen mecanismos de energía almacenada con motor y resorte. Consisten en mecanismos de carga de un resorte, resorte de cierre y disparo, motor, solenoides, interruptores auxiliares, indicador de resorte cargado e indicador de posición cerrado/abierto (on/off). Dependiendo de las funciones de interrupción deseadas, el mecanismo de operación puede ser adicionado de varias posibilidades opcionales: una cerradura, un interruptor de desconexión, un interruptor limitador de cierre de la señal de resorte cargado, cierre local eléctrico y un interruptor auxiliar. El resorte de cierre disparado es recargado automáticamente por el motor y es capaz de realizar las secuencias de interrupción de ABRIR – CERRAR – ABRIR., que se requiere cuando se intenta una operación de auto-cierre que no operó debidamente. El interruptor en vacío está montado rígidamente en el marco de material aislante y soportes, de modo que, puede soportar fuerzas desarrolladas por el efecto de la operación de conmutación y la presión sobre los contactos. Cuando está cerrado, la presión de contacto necesaria se obtiene de la suma de la presión de los contactos hecha por el resorte y de la presión atmosférica. El resorte de presión de contacto automáticamente compensa por la erosión producida por el arco, la cual es muy pequeña. 2.10.8 Tipo de Montaje. En la versión normal o estándar, están disponibles interruptores de tipo fijo y varias clases de interruptores de tipo removible. La versión estándar de interruptores de tipo removible cuenta con el carrito para retirar al interruptor en posición de prueba, enclavamiento mecánico y unidad de desconexión del circuito principal. Adicionalmente, tres clases de unidades removibles pueden ser suministradas, para el montaje del interruptor en el mecanismo de conmutación: a) Tipo E.- Sin compuerta y paredes divisoras. b) Tipo F.- Con compuerta y paredes divisorias no metálicas.



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c) Tipo G.- Con compuerta y paredes divisorias metálicas (Tipo manguito aislante o boquilla). 2.10.9 Solenoides. Los solenoides transfieren los comandos enviados remotamente, al mecanismo sujetador con pestillo del corta circuitos, abriendo o cerrando el dispositivo. El solenoide de cierre desbloquea el resorte cargado de cierre y luego cierra el cortacircuito electrónicamente. El solenoide de apertura suelta los resortes de apertura y de presión de contactos y así abre el interruptor. El consumo de corriente es variable de acuerdo a los voltajes de operación del solenoide respectivo. 2.10.10 Contactos Auxiliares. Los contactos auxiliares y conector para conexión secundaria, existen dependiendo del diseño con que se solicite, entre las versiones más solicitadas están: NA = Normalmente Abierto y NC =Normalmente Cerrado a) 4 NA + 4 NC y el conector alambrado, montado en el cuerpo del interruptor. b) 7NA + 7NC y el conector alambrado, montado sobre el cuerpo del interruptor c) 10 NA + 10 NC y el conector alambrado, cableado fuera del cuerpo del interruptor d) Clavija Auto Jack Los contactos auxiliares tienen, nominalmente, lo siguiente: • Voltaje de operación máximo: 250 V, CA, CD. • Corriente, uso continuo: 10 A • Corriente, uso ocasional: 30 A • Capacidad de conmutación: 2 A a 220 VCD T = 20 ms 2.11 ACCESORIOS DE LA CELDA 2.11.1 Transformadores de Corriente. Con aislamiento de resina epóxica moldeada y localizados en el cubículo de cables y/o salida. Unen la toma inferior del cubículo del interruptor.



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Figura 14 “Transformador de corriente”, Tomado del catalogo Guía de productos, ABB 2.11.2 Transformadores de Potencial. Con aislamiento de resina epóxica moldeada, operación removible con fusibles de protección, montados en un cajón propio, se aterrizan al momento que son extraídos del cubículo.

Figura 15 “Transformador de potencial”, tomado del catalogo Tableros de MT

aislados en Aire Power, ABB Pág. 11 2.11.3 Equipamiento de Baja Tensión. Los accesorios que se alojan en el cubículo de baja tensión, pueden ser los siguientes:



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• Tablillas Cortocircuitables o borneras cortocircuitables y Terminales. • Lámparas de Señalización. • Conmutadores de Control. • Botones de Control. • Interruptores Termomagnéticos. • Relevadores Multifuncionales y Auxiliares. • Medidores digitales y analógicos. • Termostatos para Control de Calefacción + Higróstato Algunos de estos equipos están empotrados en la parte frontal del Tablero. 2.12 SEGURIDAD Y PRUEBAS Cada celda también cuenta con una tapa superior con ventilación y descarga que se abre en caso de arco eléctrico, liberando la presión por gases, eliminando riesgos al personal y a la propia instalación. La introducción o extracción de la parte móvil solamente es posible con el interruptor en la posición ABIERTO. El interruptor solamente puede ser cerrado con la parte móvil inmovilizada y enclavada, ya sea en la posición de CONECTADO o en la posición de PRUEBA. Cuenta con cerraduras de enclave para la realización de funciones específicas, conforme a la descripción de cada celda. Las pruebas que se deben aplicar a los Tableros son las siguientes: • Inspección Visual y Dimensional. • Potencial aplicado a 60 Hz, en seco, al circuito principal. • Prueba de Relevadores. • Pruebas de Operación Mecánica (Incluye Bloqueos). • Verificación de Recubrimiento. • Medición de Resistencia al Aislamiento. • Otras, según diseño previsto. 2.13 NORMATIVIDAD Normas Aplicables Las celdas están en total conformidad con las siguientes normas:



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IEC 298 - Aparato bajo forro metálico IEC 694 - Cláusulas comunes aparato Media Tensión IEC 56 - Interruptores IEC 185 - Transformadores de corriente IEC 186 - Transformadores de tensión 2.14 APLICACIONES Los tableros Metal Clad, son capaces de desempeñar exitosamente diversas tareas y usarse para control de equipos eléctricos varios, tales como: 2.14.1 Transferencia rápida de cargas. - Sus tiempos de apertura y cierre cortos, consistentemente, son adecuados para la transferencia de carga sin interrupción, de un circuito a otro. Los sistemas están sincronizados por la alta velocidad de operación, de modo que en el momento de cierre de los contactos, estos sistemas operan en paralelo. 2.14.2 Interrupción y restablecimiento de líneas y cables de transmisión aéreos. A causa de las corrientes capacitivas relativamente pequeñas de las líneas y cables aéreos, que se encuentren sin carga, son interrumpidas con seguridad, sin reignición, y por tanto, sin la producción de sobrevoltaje. 2.14.3 Interrupción y restablecimiento de Condensadores. - En los circuitos capacitivos, los cortacircuitos al vacío son especialmente recomendados para su control y generalmente se pueden manejar corrientes capacitivas hasta de 400 A a 15 kV. Si los condensadores se encuentran conectados en paralelo, pueden presentarse corrientes que tienen el mismo nivel que las corrientes de corto circuito, las cuales debido a su alto valor de elevación, pueden dañar los componentes de los sistemas. Son aceptables valores pico en estas generaciones de corrientes, hasta de 10 kA. 2.14.4 Interrupción y restablecimiento de Transformadores sin Carga. Por el uso de materiales especiales en los contactos, la corriente supresora en los circuitos al vacío, es solo de 4 a 5 A. Lo que significa que no existe producción de sobrevoltaje peligroso cuando se desconectan transformadores sin carga. 2.14.5 Conmutación de Motores. - Los interruptores al vacío pueden ser usados económicamente, para controlar motores con alto número de



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operaciones de conmutación, a corrientes nominales normales, en conjunto con los motores de alto voltaje. Si pequeños motores de alto voltaje son parados durante el arranque, la onda de conmutación se puede presentar, lo que afecta a los motores con una corriente de arranque de hasta 600 A, el nivel de este sobrevoltaje puede ser reducido a niveles seguros con limitadores de picos. 2.14.6 Interrupción de Corrientes de Cortocircuito con muy Alto Grado de Elevación de las Ondas Momentáneas de Voltaje. Las fallas inmediatamente después de los transformadores, los generadores o los reactores limitadores de corriente, pueden causar la aparición de corrientes de corto circuito. El grado de elevación en los voltajes de recuperación de oscilación momentánea es predecible, hasta 10 kV/ms o aún mayores cuando ocurren fallas después de los reactores. Esta condición adversa también puede ser manejada con facilidad usando cortacircuitos al vacío. 2.14.7 Industrias de proceso y servicios auxiliares de centrales. Los tableros son cuadros modulares, constituidos por celdas blindadas (Metal Clad) para instalación interior, concebidas tomando en consideración: • Continuidad de Servicio • Seguridad de las personas • Facilidad de instalación • Comodidad de exploración • Resistencia, longevidad y fiabilidad de los materiales • Facilidad de expansión futura • Posibilidad de Interconexión con cuadros de otros tipos de celdas. 2.15 CELDAS METAL ENCLOSED



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Figura 16 “Celda metal enclosed”, Tomado del catalogo Guía de productos, ABB 2.15.1 Características constructivas: En una celda Metal enclosed todo esta incluido dentro de un gabinete no aislado o cubículo. La celda esta conformada por un simple sistema de barras, apto para instalación interior. La característica principal de este tipo de celdas es que se trata de un tablero para distribución secundaria en media tensión (hasta 36 kV nominales), con aislamiento en aire y seccionadores bajo carga de corte en aire. Cada celda está construida como una unidad independiente, en chapa de hierro, de espesor de 2,0 y 2,5 mm, adecuadamente doblada, reforzada y calada a fin de constituir una estructura autoportante compacta y de rigidez mecánica suficiente para resistir las demandas eléctricas, mecánicas y térmicas a las que puede estar sometida en servicio. Está cerrada en todos sus lados, excepto en un lateral y en el piso, teniendo acceso frontal mediante panel abisagrado. Detrás de la puerta frontal se ubica una reja de protección metálica desmontable y abisagrada. La puerta frontal inferior cuenta con una mirilla ampliamente dimensionada para visualizar el estado de conexión de los aparatos y de los elementos internos. Se proveen en cada unidad cárcamos en el techo para el izaje y transporte. En la parte superior del tablero y a todo lo largo del mismo está ubicado el juego de barras colectoras con medida aproximada de 150 mm2 de sección; pero la medida del barraje depende directamente de las especificaciones de diseño y de la capacidad de corriente que va soportar; va montado sobre

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aisladores de resina epoxica de resistencia suficiente para soportar los esfuerzos de cortocircuito. Se pueden clasificar en 2 tipos, de celdas Metal Enclosed, las que se definirán al detalle más adelante: • Aquellos cuya envolvente metálica es la formada por el adosamiento de celdas prefabricadas, con atmósfera en aire, con corte en aire, SF6 o vacío. • Aquellas cuya envolvente metálica es única, con atmósfera en SF6, corte en SF6 o vacío. Son de dimensiones más reducidas que las anteriores, también conocidas como celdas GIS. (Gas Insulated System). 2.15.2 Tablero mímico: Los tableros tienen un mímico en el que se centralizan las medidas de las diferentes magnitudes eléctricas, el mando de los diferentes equipos, señalización de posiciones de los diferentes equipos, reles de protección y en algunos casos centralizador de las alarmas. Las diferentes medidas pueden resumirse en: • Amperímetros • Voltímetros • Watímetro • Varímetro • Cosenofímetro • Frecuencímetro • Medidor de energía activa y reactiva • Señalización de posición de seccionadores e interruptores. • Mando de interruptores (apertura y cierre) • Panel de Alarmas: Centraliza las diferentes alarmas que se presentan en

la instalación. Por ejemplo: Protecciones del transformador de potencia (Buchholtz, sobretemperatura, nivel aceite), actuación de protecciones (Sobrecorriente, diferencial, sobretensión), falta de servicios auxiliares de continua, falta de servicios auxiliares de alterna.

Con el avance de las nuevas tecnologías se esta utilizando solo una unidad digital de medida, que se conoce como UDM (Unit Digital Mesurement) o unidad de medida digital, que nos muestra todas las medidas eléctricas, descritas anteriormente. Con las nuevas tendencias de tener subestaciones totalmente desatendidas, ya no es necesario contar con un panel central de alarmas, estas señales se llevan a centro de control, por un sistemas de comunicaciones y desde allí



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es controlado y sensado todo el sistema de control y protecciones de las celdas de distribución. Algunos reles de protección, dan toda la información necesaria con respecto a las medidas eléctricas; esta información no es precisa ya que las corrientes que el rele sensa, vienen del núcleo de protección y no del núcleo de medida, por lo tanto las medidas eléctricas no son precisas; sin embargo la información que suministran los reles es muy cercana a la realidad, por este motivo, algunas empresas distribuidoras toman estas medidas como las definitivas y son las que se tienen en cuenta en el centro de control, para tener la referencia del comportamiento del sistema. 2.15.3 Celdas metal enclosed con atmósfera en aire: Por seguridad de operación, deben resistir sin daño o deformación permanente las consecuencias de las sobretensiones de origen interno de maniobra y las corrientes de cortocircuito dentro de los limites previstos. Los seccionadores de aislamiento y puestas a tierra deben tener corte visible o efectivo con una señalización tipo segura, tal que la indicación mecánica de posición, sea solidaria al eje del elemento de corte. Las celdas o tableros están constituidos por unidades funcionales, siendo las más comunes: 2.15.3.1 Celda de Protección de Transformador (CPT) Figura 17 “Celda de Protección de Transformador (CPT)”, Tomado del catálogo celdas de media tensión, scheneider, el futuro de las celdas automatizadas y con control externo.



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Equipamiento • Seccionador tripolar bajo carga de ancho reducido con portafusibles, para 13,2 kV - 400 A - 16kA, con dispositivo de apertura tripolar, comando manual, con seguro a perno en posición abierto. • Contactos auxiliares 3NA + 3NC o el número de contactos que se requiera según el diseño previsto. • Bobina de apertura. • Aplicación seccionador de puesta a tierra de cable, con comando manual. • Divisores capacitivos con lámparas de indicación de presencia de tensión. • Fusibles. 2.15.3.2 Celda de Medida de Tensión: Figura 18 “celda de media tensión”, Tomado del catálogo celdas de media tensión, scheneider, el futuro de las celdas automatizadas y con control externo. . Equipamiento: • 3 Transformadores de corriente. • Transformadores de tensión. • Instrumentos de medición (amperímetro, voltímetro, medidor de energía,

medidor múltiple de variables eléctricas, etc). 2.15.3.3 Celda para Equipo con seccionamiento de conexión de interruptor a barras



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Figura 19 “Celda para Equipo con seccionamiento de conexión de interruptor a barras”, Tomado del catálogo celdas de media tensión, scheneider, el futuro de las celdas automatizadas y con control externo. Equipamiento • Seccionador tripolar sin carga tipo radial, para 13,2 kV - 16kA, con

comando manual con seguro a perno en posición abierto. • Interruptor tripolar de corte en vacío, para 13,2 kV - 630 A - 16 kA, con

comando manual, bobina de apertura, contactos auxiliares 5NA+5NC. • señalización mecánica de resortes cargados e indicador de posición

abierto-cerrado, con 3 sensores de corriente y protección de sobrecorriente de tipo autoalimentado.

• Aplicación seccionador de puesta a tierra con comando manual. 2.15.3.4 Celda para Equipo de seccionamiento:



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Figura 20 “Celda para Equipo de seccionamiento”, Tomado del catálogo celdas de media tensión, scheneider, el futuro de las celdas automatizadas y con control externo. Equipamiento • Seccionador Tripolar sin carga tipo deslizante, para 13,2 kV – 16kA. Con

comando manual con seguro a perno en posición abierto. 2.15.4 Celdas GIS: Celdas metal enclosed con atmósfera en SF6: Son celdas modulares de media tensión, desarrolladas para una aplicación fácil y flexible con reducidos componentes, que proporcionan fiabilidad, calidad y seguridad en la distribución eléctrica. Reduciendo el número de componentes y con la utilización optimizada de nuevos materiales se ha logrado desarrollar un producto ecológico y fácil de utilizar. Son celdas por compartimientos aisladas en gas (GIS) con diseño de última generación, proporciona soluciones técnicas a largo plazo para distintas aplicaciones cumplen con los parámetros de seguridad, ergonomía y consideraciones medioambientales. Estas celdas constituyen una solución compacta para una red de distribución completamente automatizada. Gracias a la tecnología de sensores y a los recientes avances en relés de protección, cumplen con las más altas exigencias en hospitales y aeropuertos.



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Figura 21 “celda GIS”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 75. Las celdas están conformadas por las siguientes partes: • Compartimiento de barras. El Compartimiento de barras está situado en la

parte superior de la celda. Contiene las barras principales que unen eléctricamente las celdas contiguas.

• Compartimiento de interruptor-seccionador. Las celdas están equipadas con un interruptor-seccionador en SF6 de tres posiciones, con envolvente de resina de epoxica, provisto de ventanas de inspección e indicador de densidad de gas bajo demanda y un indicador de presión de SF6.

• Compartimiento de cables. El 85 % del espacio de la celda se reserva para la conexión de cables de potencia, permitiendo la utilización tanto de cables unipolares como tripolares con simples terminales atornillados. El espacio es adecuado también para accesorios como autoválvulas, transformadores de corriente, segundo seccionador de puesta a tierra, etc. La puerta dispone de ventana de inspección y bloqueo de seguridad estándar. Tres placas obturadoras individuales situadas en el suelo sirven de entrada de cables, con soportes para la fijación adecuada de los

1

2

4

3

1. Compartimiento de Barras

2. Compartimiento de interruptor seccionador

3. Compartimiento de cables 4. Compartimiento de manos, enclavamientos y baja tensión



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mismos. Las placas y el zócalo frontal de la celda se pueden retirar para facilitar la instalación de los cables.

• Compartimiento de mando, enclavamientos y B.T. Detrás de la puerta de Baja Tensión (que sirve como panel de control) se encuentra el mecanismo de mando con indicador de posición y la unidad de enclavamientos mecánicos. Se pueden instalar accesorios tales como:

o Contactos auxiliares. o Bobina de apertura. o Mecanismo de disparo de emergencia. o Indicadores capacitivos de tensión. o Bloqueos a llave y la motorización del interruptor.

El espacio ha sido concebido para albergar además circuitos de control e instrumentos de medida, así como relés de protección. Existe otro tipo de celdas en donde hay un segundo compartimiento idéntico al primero que permite la instalación de accesorios adicionales. La parte superior de la celda incluye el compartimiento de barras, el interruptor que a su vez sirve como seccionador, el mando y el Compartimiento B.T., estando separada de la parte inferior y del Compartimiento de cables. De esta forma es posible llevar a cabo tareas de mantenimiento, reparación y actualización en la unidad inferior de la celda sin necesidad de interrumpir el servicio. 2.15.4.1 Celda de interruptor seccionador: Se utiliza normalmente como entrada, anillo o bifurcación. La unidad básica está equipada con un interruptor seccionador de corte en SF6. El interruptor puede adoptar una de las 3 posiciones siguientes: “cerrado”, “abierto” o “puesto a tierra”, impidiendo así una maniobra incorrecta. El acceso al Compartimiento de cables sólo es posible en la posición de puesta a tierra. El indicador de posición del interruptor satisface los requerimientos de las normas IEC 129 A2, que determinan que tales indicadores de posición abierto y de puesta a tierra deben ser visibles a través de ventanas de inspección situadas detrás de la puerta del Compartimiento BT. La inspección de las conexiones de cable e indicadores de falta, puede ser fácilmente realizada a través de la ventana de la puerta frontal. El mecanismo de enclavamiento único, fabricado como dispositivo estándar, asegura la comprobación de los cables con total seguridad.



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Figura 22 “Celda de interruptor seccionador”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 89 Equipamiento básico La unidad superior, contiene: • Interruptor-seccionador de tres posiciones • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Compartimiento integrado de baja tensión • Unidad de enclavamientos • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT • Unidad inferior, conteniendo:

o Envolvente del Compartimiento de cables o Entrada y soporte de cables

Accesorios de celda • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Dispositivo de motorización del mando • Transformadores de corriente • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Autoválvulas • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos



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2.15.4.2 Celda de interruptor seccionador con fusible: Principalmente utilizada para protección de transformador. La celda está equipada con un interruptor-seccionador aislado en SF6, de tres posiciones y seccionador de tierra. Los fusibles se ponen a tierra a través del seccionador integrado en su parte superior y el seccionador de tierra adicional que se equipa en la parte inferior de los mismos. El mecanismo que se utiliza se basa en un doble resorte con disparo automático por fusión de fusibles. El acceso al Compartimiento de cables sólo es posible en la posición de puesta a tierra. El indicador de posición del interruptor satisface los requerimientos de las normas IEC 129, que determinan que tales indicadores de posición abierto y de puesta a tierra deben ser visibles a través de ventanas de inspección situadas detrás de la puerta del Compartimiento BT. La inspección de las conexiones de cable e indicadores de falta, si existen, puede ser fácilmente realizada a través de la ventana de la puerta frontal. Figura 23 “Celda de interruptor seccionador con fusible”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 99 Equipamiento básico Unidad superior, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Compartimiento integrado de baja tensión • Unidad de enclavamientos • Dispositivo de disparo por fusión de fusibles, con indicador mecánico • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT Unidad inferior, conteniendo:



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• Seccionador de puesta a tierra tipo EF • Envolvente del Compartimiento de cables • Base portafusibles • Entrada y soporte de cables Accesorios de celda • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Disparador de emergencia • Bobina de disparo • Dispositivo de motorización del mando • Transformadores de tensión • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.15.4.3 Celda de conexión directa a barras: Esta celda permite la conexión directa de cables a las barras, y está equipada con bridas de amarre para los cables. La celda permite la instalación de transformadores de corriente. En el caso de no incluir seccionador de puesta a tierra, la puerta frontal es fija y sólo se puede abrir con la ayuda de una herramienta. Figura 24 “Celda de conexión directa a barras”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 103 Equipamiento básico Unidad superior derecha, conteniendo:



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• Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Unidad de enclavamientos • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT Unidad superior izquierda, conteniendo: • Compartimiento integrado de baja tensión para componentes secundarios • Envolvente del Compartimiento de barras • Unidad inferior, conteniendo: • Seccionador de puesta a tierra • Envolvente del Compartimiento de cables • Entrada y soporte de cables • Accesorios de celda • Interruptor automático de vacío o SF6 • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • Transformadores de corriente • Transformadores de tensión • Transformadores toroidales para cables • 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Dispositivo de motorización del mando • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.15.4.4 Celda de Interruptor Automático La celda de interruptor automático está diseñada para el control y protección de líneas de distribución, redes, motores, transformadores, bancos de condensadores, etc. La celda se puede equipar con un interruptor en vacío o de SF6. El interruptor está montado sobre guías y fijado a las barras. Para lograr la función de seccionamiento se instala un interruptor seccionador de tres posiciones con puesta a tierra, entre el interruptor y las barras. La puerta de acceso está bloqueada mecánicamente con el interruptor-seccionador, y sólo es posible abrirla en la posición de puesta a tierra, para



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asegurar la seguridad del personal. La celda está diseñada para ser equipada con transformadores de corriente y tensión. Figura 25 “Celda de interruptor automático”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 108. Equipamiento básico Unidad superior derecha, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Unidad de enclavamientos • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT Unidad superior izquierda, conteniendo: • Compartimiento integrado de baja tensión para componentes secundarios • Envolvente del Compartimiento de barras Unidad inferior, conteniendo: • Seccionador de puesta a tierra • Envolvente del Compartimiento de cables • Entrada y soporte de cables Accesorios de celda • Interruptor automático de vacío o SF6 • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • Transformadores de corriente • Transformadores de tensión • Transformadores toroidales para cables



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• 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Dispositivo de motorización del mando • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.15.4.5 Celda de Seccionamiento: Es utilizada conjuntamente con la celda de remonte de barras. La versión con un ancho estándar está equipada con un interruptor-seccionador de tres posiciones para el seccionamiento de barras. El seccionador de puesta a tierra se fabrica siempre de forma estándar.

Figura 26 “Celda de seccionamiento”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 115. Equipamiento básico Unidad superior, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Compartimiento integrado de baja tensión • Unidad de enclavamientos • Barra de tierra BT Unidad inferior, conteniendo: • Envolvente del Compartimiento de barras



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• Accesorios de celda • Interruptor automático de vacío o SF6 • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Dispositivo de motorización del mando • Transformadores de corriente • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.15.4.6 Celda de unión barras: La celda de remonte de barras enlaza el barraje con la parte inferior de una celda de seccionamiento de interruptor automático o interruptor-seccionador. Esta celda, se puede utilizar como celda de medida con espacio para tres transformadores de corriente y tres de tensión. La tapa frontal es fija y no se puede retirar sin utilizar una herramienta; dispone de ventana para inspección. Figura 27 “Celda de unión de barras”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 119 Equipamiento básico Unidad superior, conteniendo: • Soporte de barras (sustituto del interruptor seccionador) • Envolvente del Compartimiento de barras



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• Compartimiento integrado de baja tensión • Barra de tierra BT Unidad inferior, conteniendo: • Envolvente con barras de remonte • Tapa inferior Accesorios de celda • Transformadores de corriente • Transformadores de tensión • Seccionador de puesta a tierra con indicador mecánico de posición • 2NA+2NC contactos auxiliares para el seccionador de puesta a tierra • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante 2.15.4.7 Celda de seccionamiento con interruptor automático La celda de seccionamiento con interruptor automático es utilizada conjuntamente con la celda de remonte o unión de barras. Está equipada con un interruptor-seccionador de tres posiciones aislado en SF6, con interruptor automático para el seccionamiento de barras. El interruptor automático puede ser de corte en vacío o en SF6. El interruptor está montado sobre guías deslizantes y fijado a las barras. La puerta de acceso está bloqueada mecánicamente con el interruptor-seccionador y sólo es posible abrirla en la posición de puesta a tierra para asegurar la seguridad del personal. Admite la posibilidad de incluir transformadores de corriente y tensión. Figura 28 “Celda de seccionamiento con interruptor automático”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 123



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Equipamiento básico. Unidad superior derecha, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Envolvente del Compartimiento de barras • Unidad de enclavamientos • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT Unidad superior izquierda, conteniendo: • Compartimiento integrado de baja tensión para componentes auxiliares • Envolvente del Compartimiento de barras Accesorios de celda • Interruptor automático de vacío o SF6 • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles • Transformadores de corriente • Transformadores de tensión • 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Dispositivo de motorización del mando • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Seccionador de puesta a tierra • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.15.4.8 Celda de medida y seccionamiento: Se utiliza principalmente cuando se requiere medida en media tensión. Se compone de un interruptor automático montado sobre guías deslizantes y dos interruptores– seccionadores independientes de tres posiciones. Los interruptores-seccionadores se sitúan a cada extremo de las barras seccionadas, con el interruptor automático entre ellos. Los transformadores de corriente y tensión se disponen a la derecha del interruptor y a continuación del mismo. Los interruptores-seccionadores se enclavan mecánicamente con la puerta frontal de la celda de forma que el acceso al compartimiento de cables sólo es posible cuando ambos interruptores están en posición de puesta a tierra.



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Figura 29 “Celda de medida y seccionamiento”, Tomado del catálogo celdas de media tensión GIS cime Michoacán, guía para el diseño y construcción de instalaciones en media tensión, Pág. 129 Equipamiento Básico. Unidad superior izquierda, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Compartimiento integrado de baja tensión • Unidad de enclavamientos • Juego tripolar de barras • Barra de tierra BT Unidad superior derecha, conteniendo: • Interruptor-seccionador de tres posiciones SF6 • Mando para SF6 con indicador mecánico de posición • Compartimiento de baja tensión integrado • Unidad de enclavamientos Juego tripolar de barras Unidad inferior, conteniendo: • Envolvente del Compartimiento de barras Accesorios de celda • Interruptor automático de vacío o SF6 • Indicadores de presencia de tensión con zócalo para indicadores

portátiles



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• 2NA+2NC contactos auxiliares para cada posición • Densostato de control del gas con contacto de alarma • Transformadores de corriente • Transformadores de tensión • Canal de evacuación de gases • Canaleta para cables de control • Resistencia anticondensación • Barra de tierra pasante • Barra de tierra de aparatos 2.16 TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS 2.16.1 Conceptos generales: Los transformadores de instrumentos son equipos eléctricos que transforman magnitudes eléctricas primarias (corrientes y tensiones) en otras secundarias del mismo tipo, apropiadas para los aparatos conectados (instrumentos de medida, contadores, relés de protección, registradores, etc.). Está conformado por un arrollamiento Primario: es al que se le aplica la corriente o tensión a medir y un arrollamiento Secundario es al que se conectan los instrumentos de medida, contadores, etc. Los transformadores de instrumentos cuentan con parámetros que los caracterizan unos de otros, las principales características son: • Clase: es la designación breve aplicable a valores limite, dentro de los

cuales deben quedar los errores de medida, cuando ésta se efectúa bajo las condiciones previstas (Ejemplo: clase 0,5; 1)

• Carga nominal: es la relativa a transformadores de corriente o tensión, a la que se refieren las determinaciones sobre limites de error para un factor de potencia = 0,8.

• Potencia nominal. En los transformadores de corriente es el producto resultante de multiplicar la carga nominal por el cuadrado de la corriente nominal por el secundario, y en los de tensión, el producto resultante de multiplicar la carga nominal por el cuadrado de la tensión nominal en el secundario. La potencia nominal se indica en VA en la placa de característica.

• Relación de transformación nominal Kn. En el caso de los transformadores de corriente es I1n/ I2n, y en los de tensión U1n/ U2n. Ejemplo 100/ 5 A; 6000/ 100 V.



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2.16.2 Transformadores de corriente: Son transformadores da baja potencia, cuyos arrollamientos primarios están intercalados en la línea, mientras que los arrollamientos secundarios quedan prácticamente en cortocircuito a través de los equipos de medida, contadores, relés, etc. conectados. Estos transformadores separan los circuitos de medida y protección de la tensión del primario. Los correspondientes a media tensión, normalmente cuentan con varios arrollamientos secundarios con núcleos totalmente separados magnéticamente con las mismas o diferentes curvas de características. Pueden, por ejemplo, disponer de dos núcleos de medida de diferente precisión o ser ejecutados también con núcleos de medida y protección con distintos factores nominales de sobrecorriente. Sus principales características son: • Las corrientes secundarias normalizadas son 1 y 5 A. • La corriente nominal térmica de breve duración Ith, es el valor de la

corriente máxima soportada en el primario de 1 segundo de duración, estando el secundario cortocircuito.( valor eficaz en kA).

• La corriente nominal térmica permanente es 1,2 veces la nominal • La corriente dinámica nominal Idyn, es el valor de la amplitud de la

primera onda de la corriente, cuyos efectos mecánicos pueden ser soportados por un transformador de corriente con el arrollamiento secundario en cortocircuito, sin sufrir daños. (valor de pico en kA).

• Referente a la clase, los devanados para fines de medida (se identifican con la letra M), la clase indica el limite del error porcentual de la corriente para la corriente nominal; los devanados para fines de protección (se identifican con la letra P) el limite porcentual de error total para la corriente limite nominal de error en el primario.



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0 5 10

5

10

Fg<-5%

Fg>-15%

Núcleo de protección 5P10

Núcleo de MedidaKL1M5

I1

I2

Figura 30 “Componentes del transformador de corriente”, Tomado del catálogo de configuración y elementos constructivos de celdas de media tensión, celdas ABB Grafica 1 “Error de corriente de un transformador”, Tomado del catálogo configuración y elementos constructivos de celdas de media tensión de compra, celdas ABB

Terminales primarios

Arrollamiento primario

Arrollamiento secundario

Terminales secundarios Núcleo de hierro

Resina epoxica

Placa de características

I1: Corriente en el primario I2: Corriente en el secundario



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•Factor de sobrecorriente nominal, es un numero establecido por el que debe multiplicarse la corriente nominal del primario para obtener la corriente nominal limite de error. •El error de corriente Fi de un transformador de corriente:

( )1

12 **100I

IKnIFi −= En %

Fi= Error de corriente en % I1= Corriente primaria en A I2= Corriente secundaria en A Kn= Relación de transformación nominal. •El error de desfase (δi) es la diferencia de fases entre la corriente del secundario y la del primario, los sentidos de partida se establecen tal que en caso de ausencia de errores en el transformador resulte una diferencia de 0°. El error de desfase (δi) se indica en minutos y se considera positivo cuando la magnitud secundaria anteceda a la primaria. • Error total. Es el error del equipo para una corriente nominal límite de error y para la carga nominal de -15%. •Error en caso de sobrecorriente. Los núcleos de medida y los núcleos de protección se comportan de distintas manera en caso de sobrecorriente. Para la conexión de equipos de medida, se desea protegerlos contra sobrecargas. En cambio para la conexión de relés de protección, los transformadores deben presentar solo errores de transformación limitados, incluso en casos de sobrecorrientes. Para la corriente nominal limite de error en el primario y para la carga nominal, el error toral será -5% (5P) y -10%(10P). 2.16.3 Transformadores de tensión: Son transformadores de pequeña potencia que trabajan prácticamente en vacío. Aíslan la tensión nominal del primario de los circuitos conectados de medida y protección y transforman la tensión a medir en tensiones secundarias aptas para su medida, manteniendo la fidelidad de sus valores absolutos y desfases. Cada transformador de tensión tiene un arrollamiento primario y uno secundario. Para ciertas aplicaciones pueden tener más de un secundario, pero siempre con un solo núcleo de hierro. Aunque teóricamente podrían ser autotransformadores; para instalaciones de media y alta tensión son



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utilizados transformadores para lograr aislamiento galvánico entre los equipos de potencia y los de mando, control y medición. La tensión nominal (primaria o secundaria) es el valor indicado en la placa de características del transformador (valor eficaz); los valores de tensión nominal primarias utilizadas normalmente son 6, 15,20,30,60 kV y los valores secundarios 100 y 110 V, siendo 100V el mas utilizado. Factor de tensión nominal es un múltiplo de la tensión nominal, al que pueden someterse, considerando su calentamiento, durante un tiempo limitado (1.5 para redes aterrizadas y 1.9 para redes aisladas); la relación de transformación nominal Kn, es la relación existente entre la tensión nominal del primario y la del secundario. Se da en forma de fracción no simplificada, por ejemplo 6000/100 V. La corriente limite térmica en el secundario (valor eficaz en A) es soportada por el arrollamiento secundario, de forma permanente para la tensión nominal en el primario, sin que se sobrepase la temperatura admisible en ninguna de las partes del transformador; la carga de breve duración, es el máximo valor admisible de la suma de todas las fuerzas, que actúan simultáneamente sobre un terminal del primario de un transformador de tensión (mecánicas, valor nominal en N); se compone de la carga de servicio y de las fuerzas electrodinámicas, fuerzas de conexión y desconexión. El error de tensión Fu, para una tensión dada en los terminales del primario U1, es la diferencia porcentual entre la tensión en los terminales secundarios U2, multiplicada por la relación de transformación nominal Kn, y la tensión en el primario.

( )1

12 **100U

UKnUFu −= En %

Fu= Error de tensión en %; U2= Tensión en el secundario en V U1= Tensión en el primario en voltios Kn = relación de transformación. Error de desfase (δu): es el desfase entre U2 y U1 dado en minutos de ángulo. Se considera positivo si la magnitud en el secundario antecede al primario.



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El límite de error de acuerdo con su precisión, los transformadores de tensión están divididos en clases que definen los limites de error aplicables. La potencia nominal de un transformador de tensión es la potencia aparente en VA para la tensión nominal en el secundario y la carga nominal.

Figura 31 “Componentes del transformador de tensión”, Tomado del catálogo de configuración y elementos constructivos de celdas de media tensión, celdas ABB

Terminales Primarios

Placa Característica

Terminales secundarios

Núcleo de hierro

Zócalo Metálico

Bloque de resina colada Arrollamiento

primario

Arrollamiento secundario



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3. RETROFIT EN INTERRUPTORES EN CELDAS DE MEDIA TENSIÓN

Definimos Retrofit como el cambio o la renovación de los elementos activos en las celdas de media tensión, con el objetivo de poder disponer de las prestaciones técnicas de hoy, sin realizar mayores modificaciones en la celda, sustituyendo, previa adaptación de conexiones, solo la parte activa, es decir, el interruptor que es en definitiva el equipo que soporta el mayor desgaste.

La rehabilitación para los interruptores conforma una serie de actividades de emergencia o programadas que tienen como fin mejorar o modernizar principalmente los sistemas de aislamiento, de control y de protección; es necesaria para aquellos equipos con un alto índice de fallas o bien para los que estén cercanos al final de su vida útil.

Para determinar a cuál interruptor se le realiza el retrofit se debe tener un procedimiento de mantenimiento predictivo mediante pruebas de diagnóstico fuera de línea y en línea sólo para algunas subestaciones que pretenden determinar el estado actual de las partes que conforman el interruptor, para programar en tiempo y forma la rehabilitación y modernización. El propósito es evitar fallas mayores que pudieran afectar el suministro de energía eléctrica a la red para su transmisión y distribución.

Los principales beneficios que proporciona una correcta rehabilitación es el incremento de la confiabilidad en el equipo, la extensión de vida útil, la recuperación de sus parámetros de diseño y, por tanto, el aumento de la disponibilidad. Dentro del ámbito de la rehabilitación o retrofit existe una tendencia hacia la aplicación de nuevas tecnologías, lo cual constituye una modernización del equipo; con esto es posible mejorar inclusive sus características originales de funcionamiento como en interruptores de más de cuarenta años en servicio con aislamiento en aire, que se modernizarán empleando aislamiento en vacío o en SF6.

En cuanto a los ahorros que se consiguen con el procedimiento de Retrofit, son sustanciales, pues implican la reducción de costos muy elevados por pérdidas económicas en salidas de servicio no programadas, altos costos de mantenimiento por aumento en la frecuencia de salidas no planeadas del interruptor, incremento del uso de repuestos y las horas-hombre de



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mantenimiento, entre los principales factores relacionados con la disponibilidad y la confiabilidad del equipo.

Cada proyecto de rehabilitación o modernización requiere de un estudio costo-beneficio específico para cada caso en particular, así como de un seguimiento en la recuperación de la inversión, que en ocasiones puede tener una duración de varios años, por lo que se debe estimar en función de la estadística de fallas, al igual que con base en la disponibilidad actual del equipo y su periodo de amortización.

Muchos de los interruptores de las celdas de media tensión de Codensa operan desde hace más de treinta años, algunos han sufrido esfuerzos severos por las condiciones propias de operación o por fallas del sistema al que están instalados; también se han detectado fallas en sus diseños originales y en la calidad de fabricación de los materiales, por lo que en diversas ocasiones se han tenido que realizar reparaciones puntuales y cambios parciales en sus parte.

En Codensa existen bases de datos en los que se encuentra la información precisa de falla de todos los interruptores de media tensión, con esta información se tiene un diagnóstico de la condición de los interruptores, mediante técnicas de mantenimiento predictivo. A través de ellas obtuvieron una base de datos que ha permitido conocer con buena aproximación la expectativa de vida de estos equipos, lo que posibilita programar en tiempo y forma su rehabilitación.

Básicamente se pueden describir dos tipos de Retrofit, el estándar y retrofit de renovación total.

3.1 RETROFIT ESTÁNDAR

Este tipo de retrofit se entiende como la sustitución de un interruptor de serie y diseño antiguo de determinada marca que se remplaza y adapta al sistema existente por otro interruptor de la misma marca pero con tecnología actual y de punta, lo que representa una evolución natural del equipo.

3.2 RETROFIT DE RENOVACIÓN TOTAL



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La segunda posibilidad es que el interruptor sea de otra marca, entonces la adaptación es diseñada, ejecutada y ensayada con un interruptor de otra marca diferente con sus respectivas adaptaciones a carros extraíbles de otras marcas, habiéndose reutilizado además de los carros, las contactos de tulipán o el contacto que sea necesario para su conexión a la barra existente, cambio de partes móviles y procediéndose al rediseño de los enclavamientos y seguridades originales. 3.3 FUNCIÓN BÁSICA DEL RETROFIT

Al efectuar el retrofit, básicamente se utilizará el de renovación total, ya que generalmente los interruptores antiguos ya no tienen versiones modernas porque la empresa que los fabricó ya no existe o sencillamente porque son de tecnología anterior.

Debido a esto, el proceso de retrofit, consiste básicamente en los siguientes procedimientos: • Reemplazar cámaras de rupturas. • Reemplazar contactos. • Solucionar problemas de filtraciones de SF6. • Reemplazo de loza. • Reemplazo de partes y piezas de mecanismos de operación. • Modernización de unidades de disparo. • Conversión a vacío de interruptores de aire. • Cambio de montaje fijo a extraíble (draw-out). • Aumento de la capacidad de interrupción (repotenciación). 3.4 APLICACIÓN DEL RETROFIT PARA INTERRUPTORES DE M.T. DE

CODENSA Los interruptores de Codensa a los que se le realizará el retrofit, se le efectuará el cambio completo del interruptor y su posterior adaptación al barraje existente en el tren de celdas, ya que se hará el cambio del interruptor antiguo por uno nuevo y de una marca diferente. A continuación se describen los parámetros básicos que se tendrán en cuenta para realizar un buen retrofit.



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3.4.1 Características del nuevo interruptor: Los interruptores de media tensión, utilizan el gas de hexafluoruro de azufre (SF6) o vacío como medio de extinción del arco eléctrico y también como medio aislante. La interrupción en gas SF6 se efectúa sin cortes del arco ni generación de sobretensiones; estas características garantizan una larga vida eléctrica del interruptor automático y limitan los esfuerzos dinámico, dieléctrico y térmico en la instalación. Los polos del interruptor, que constituyen la parte interruptiva, son sistemas de presión sellados de por vida (normas IEC62271-100 y CEI 17-1) y no precisan mantenimiento. El mando mecánico, es de acumulación de energía con disparo libre y permite maniobras de apertura y cierre independientemente del operador. El mando y los polos están fijados en una estructura metálica, la cual también sirve de soporte al movimiento cinético de accionamiento de los contactos móviles. Los interruptores automáticos en versión extraíble están fijados sobre un carro que permite su inserción y extracción en un marco o en el contenedor. El interruptor cuenta con una estructura compacta y ligera que garantiza una gran robustez y una óptima fiabilidad mecánica 3.4.1.1 Características básicas: • No hay recebado después de la interrupción • Veloz rearme de las propiedades dieléctricas del medio de extinción • Interrupción hasta el 30% del poder de corte nominal incluso a cero de

presión relativa. • Polos sellado a vida • Ensayo de verificación de soporte del gas realizado tres veces sobre cada

aparato • Dimensiones compactas • Versión fija y extraíble • Mando con acumulación de energía con dispositivo antibombeo • Bloqueos mecánicos de seguridad contra maniobras incorrectas • No necesita mantenimiento • Dispositivo de control de la presión del gas SF6.



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3.4.1.2 Normas y homologaciones: Los interruptores deben cumplir con las normas IEC 62271-100, CEI 17-1. y con los siguientes ensayos para garantizar la seguridad y fiabilidad de los aparatos en servicio en todas las instalaciones: • Ensayos tipo: calentamiento, mantenimiento del aislamiento a frecuencia industrial e impulso atmosférico, resistencia a la corriente de breve duración y de cresta, durabilidad mecánica, poder de establecimiento y corte de las corrientes de cortocircuito; • Ensayos individuales: aislamiento con tensión a frecuencia industrial en los circuitos principales, aislamiento de los circuitos auxiliares y de mando, medición de la resistencia de los circuitos principales, funcionamiento mecánico y eléctrico. A los interruptores se les efectúa los ensayos de acuerdo con las prescripciones de la Norma IEC 62271- 100, Estos ensayos garantizan la idoneidad para su uso en celdas de media tensión, con ciclos de recierre rápido. 3.4.1.3 Seguridad del servicio: Se debe disponer de una gama de bloqueos mecánicos y eléctricos, estos se deben diseñar para prevenir maniobras incorrectas y garantizar la máxima seguridad del operador durante la inspección de las instalaciones. 3.4.1.4 Accesorios: Los interruptores deben disponer de una amplia gama de accesorios, los cuales permiten cubrir cualquier requisito de una instalación. De poseer un mando de tipo único, permitiendo la unificación de los accesorios, reduciendo los tipos de repuestos y facilita el pedido y la identificación de los mismos. El uso, mantenimiento y servicio del aparato se han simplificado y requieren un menor consumo de recursos. 3.4.2 Adaptación del interruptor fijo al carro de inserción: Lo que se busca básicamente es la adaptación del interruptor de última tecnología a los contactos propios del barraje de media tensión el que se localiza en la parte posterior de la celda; para esto se adapta un carro que encaje perfectamente con las distancias que tiene el barraje existente pero al mismo tiempo, el carro se pueda acoplar fácilmente con los contactos de salida de potencia sin necesidad de efectuar ningún cambio sobre el interruptor que se va a utilizar para el retrofit.



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Figura 32 “Interruptor”, tomado del catalogo Tableros de MT aislados en Aire

Power, ABB Pág. 16 El carro está formado por una base con guías para la inserción del interruptor y por una pared de fondo a la cual se sujetan los monobloques aislantes con los contactos de potencia. En la pared del fondo se encuentran las pantallas metálicas que se accionan automáticamente con el interruptor durante la maniobra de inserción. Las partes fijas se deben fabricar sin chapas laterales y sin tornillos que sobresalgan lateralmente para permitir la inserción en celdas prefabricadas de anchura igual a la parte fija. La base con las guías y la pared de fondo con los monobloques y las pantallas normalmente se ensamblan por separado para facilitar las operaciones de almacenaje. Las partes fijas se deben fabricar con chapa galvanizada. Todas las partes se ensamblan con la ayuda de herramientas comunes y con un uso limitado de tornillos. Los terminales de los contactos de potencia son plateados y están preparados para la conexión de las derivaciones mediante pernos.



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Interruptor nuevo

Carro de acople

Contactos de potencia propios del interruptor

Cortinas deslizantes

H

Contactos de potencia con distancia H, para hacer contacto con el barraje de M.T. existente en las

ld

Figura 33 “Interruptor de inserción”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi 3.4.3 Equipamiento básico: Las versiones básicas de los interruptores son siempre tripolares y equipadas con: • Mando manual • Indicador mecánico de resortes de cierre cargados / descargados • Indicador mecánico del interruptor abierto /cerrado • Pulsador de cierre • Pulsador de apertura • Contador de maniobras • Juego de diez contactos auxiliares del interruptor abierto/cerrado. • Palanca para la carga manual de los resortes de cierre. • Terminales de conexión • Placa de bornes para los circuitos auxiliares. • Contactos de seccionamiento • Cordón con conector (sólo macho) para circuitos auxiliares • Contacto de puesta a tierra en el carro • Bloqueo para prevenir la inserción para corrientes nominales diferentes • Palanca de extracción / inserción • Electroimán de bloqueo en el carro



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3.4.4 Arreglo de terminales de potencia: Para cada barraje siempre existirá un tipo de conector de potencia diferente, por esta razón es indispensable realizar las diferentes adecuaciones, para que no existan problemas posteriores. Los arreglos de terminales de potencia son los siguientes: 3.4.4.1 Contactos de terminal fijo: Figura 34 “Contactos de Terminal fijo”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi 3.4.4.2 Contacto de Tulipán: Figura 35 “Contactos de tulipán”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi



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3.4.2.3 Contactos de seccionamiento de pinza: Figura 36 “Contactos de seccionamiento de pinza”, Tomado del manual del comprador interruptores para feeders, lago electromecánica, interruptores mitsubishi



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4. REVAMPING EN INTERRUPTORES EN CELDAS DE MEDIA TENSIÓN

Definimos Revamping en celdas de media tensión, al proceso de colocación de un interruptor nuevo, dentro de una caja blindada o contenedor deslizante, que cumpla con todas las especificaciones de resistencia de arco interno y colocarlo en el cubículo del interruptor en una celda antigua; esto, sin necesidad de modificar la celda existente. Todo el trabajo se efectúa directamente sobre el interruptor pero nada sobre la celda. La estructura mecánica esta conformada por las caras frontales y laterales, las cuales son de chapa de acero, el bastidor de estas cajas blindadas está formado por perfiles de acero. Todas las paredes y tabiques de chapa de acero para la construcción de estas cajas se atornillan a estos elementos.

Figura 37 “Componentes principales de celdas de media tensión”, Tomado del catalogo Celda de media tensión, Contenedor para interruptores y contactores de media tensión, ABB, Pág. 2 El resto de los elementos como por ejemplo las cortinas deslizantes están realizados en chapas de acero galvanizado. Las paredes pintadas con aplicación del sistema de pintura en polvo epoxi, cumpliendo con el color estándar de Gris Ral exigido por Codensa. Las cajas a prueba de arco interno, están diseñadas para alojar los interruptores extraíbles, su uso facilita la realización de cuadros blindados de media tensión. Cumplen con las Normas IEC 62271-100/CEI17- 1 e IEC 60298/CEI 17-6.



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Figura 38 “Contenedor deslizante”, Tomado del catalogo configuración básica de celdas de media tensión, Siemmens, pág. 35. Las cajas blindadas o contenedores deslizantes deben ser diseñados y construidos para ser prácticos y ofrecer al usuario la máxima seguridad en su utilización, el diseño y su posterior construcción debe cumplir con las siguientes especificaciones: • Construcción estandarizada para un tren de celdas. • Dimensiones y pesos reducidos • Predisposición para todos los acoplamientos mecánicos y eléctricos • Bloqueos mecánicos y electromecánicos • Inserción y extracción con puerta cerrada 4.1 CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE CAJAS BLINDADAS O

CONTENEDORES DESLIZANTES A PRUEBA DE ARCO INTERNO.

Cubículo de baja tensión

Cubículo de barras

Cubículo del Interruptor

Caja blindada deslizante a prueba de arco interno

Interruptor nuevo

Cortinas deslizantes



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El arco interno es un cortocircuito a través del aire. Cuando el aislamiento entre dos conductores energizados colapsa, o cuando algún componente no puede soportar la tensión aplicada, se produce un accidente por arco interno.

Otra posibilidad es el contacto involuntario, ocasionado por un operario mientras maniobra el equipo o realiza tareas de mantenimiento en módulos donde el corte de suministro eléctrico no es posible. Como consecuencia de esto puede producirse una explosión, debido a la gran cantidad de energía liberada.

Los accidentes por arco interno ocurren en áreas de las instalaciones donde existen tableros de distribución antiguos, principalmente en el interruptor, donde sus componentes ya están deteriorados o el aislamiento ya está en grave estado de deterioro.

Las cajas blindadas o contenedores deben ser a prueba de arco interno, es decir deben estar en la capacidad de soportar la explosión que se genera cuando se forma el arco; cuidando la vida de las personas que manipulan estos equipos y de lo activos que se encuentran alrededor.

Esto no significa necesariamente que los equipos de maniobra no se afecten con el arco, pero si debe garantizar que al surgir la explosión, no vuelen partes de las celdas o equipos que pongan en riesgo la seguridad de los operarios.

Para que un equipo de media tensión (celdas de MT, barrajes, etc.), sea aceptado a prueba de arco interno debe cumplir con cinco criterios: Criterio Nº 1: Las puertas, tapas, etc., correctamente aseguradas, no deben abrirse. Criterio Nº 2: Cualquier parte del tablero que pudiera causar daño, no debe salir despedida (esto incluye elementos voluminosos, u otros con bordes agudos, como ventanillas de inspección, flaps para alivio de presión, tapas removibles, etc., tanto de material metálico como plástico). Criterio Nº 3: Los arcos no deben producir agujeros en la parte exterior libremente accesible de los gabinetes. Criterio Nº 4: Los indicadores (placas de algodón negras) dispuestos verticalmente (en todos los lados del tablero que puedan ser accesibles para las personas, a 30 cm. de distancia del mismo), no deben ser combustibles. Criterio Nº 5: La puesta a tierra para las partes accesibles del tablero debe permanecer efectiva.



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Los criterios anteriores tienen en cuenta básicamente los efectos de la sobrepresión interna que actúa sobre la estructura, cubiertas, puertas, etc.; y los efectos térmicos de los arcos; pero no cubre el 100 % de los efectos que pueden ser de riesgo, como por ejemplo, gases tóxicos. Para el diseño de los tableros, además de los citados criterios, se debe tener en cuenta las siguientes premisas: • Luego de la presencia del arco, debe ser posible extraer el módulo

afectado sin inconvenientes, aún con tensión aplicada. • Los materiales plásticos utilizados en la construcción deben tener

propiedades que contribuyan a la auto-extinción del arco. • El estrés térmico y mecánico ejercido en el módulo extraíble por el arco

debe quedar confinado al lugar de origen del arco. • Los gases emitidos no deben ser venenosos. • Tanto el arco como sus consecuencias no deben poner en peligro a la

vida humana. Para que una caja blindada o contenedor deslizante cumpla con los requerimientos de resistencia mecánica ante un arco interno, se debe mirar desde los siguientes puntos de vista: Desde el punto de la seguridad personal: • Los gases originados ante este evento serán conducidos hacia la parte

superior del tablero, y saldrán al exterior del mismo por las chimeneas o salidas de gases allí previstos para esta circunstancia

• Ninguna persona debiera ser lastimada o quemada por elemento alguno. • Los gases mencionados no deben ser venenosos. Desde el punto de la seguridad operativa: • Los efectos del arco debieran quedar limitados al lugar en el cual éste se

originara. • En todo momento, los módulos vecinos y todo el tablero debieran seguir

trabajando normalmente. • El módulo afectado debiera poder extraerse normalmente. • En el peor de los casos, podría llegar a ser necesario reemplazar al

mismo.



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• En caso de requerir el tablero cierta limpieza en el lugar donde se originara el arco, la misma se debería poder realizar en forma programada, y sin apuro.

• La sobrepresión originada por eventuales arcos eléctricos se proyecta hacia arriba con la ayuda de descargadores de sobrepresión colocados en el recinto del interruptor de potencia.

Como conclusión las cajas blindadas o contenedores a prueba de arco interno deben ofrecer máxima seguridad y continuidad operativa, para el proceso, y altísimo nivel de confiabilidad, para el personal (operación y mantenimiento). 4.2 ENCLAVAMIENTOS Todos los enclavamientos a la conexión y a los desplazamientos se logran mecánicamente y sin esfuerzos. A través de los enclavamientos se impiden esfuerzos no admisibles en los componentes mecánicos, palancas de accionamiento para seccionador de puesta a tierra y la manivela de la caja o contenedor deslizante.

Figura 39 “Enclavamientos” tomado del catalogo Tableros de MT aislados en

Aire Power, ABB Pág. 8



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La protección para el personal de mantenimiento y la seguridad del servicio se alcanzan a través de los siguientes enclavamientos:

• Por motivos de seguridad todas las condiciones de funcionamiento se dan solo a puerta cerrada.

• La posición de seccionado de la caja deslizante se logra a través del accionamiento manual con manivela.

• Se conecta y desconecta manualmente el interruptor de potencia tanto en la posición seccionado como en la de servicio.

• Comprobación de falta de tensión en los cables mediante detectores capacitivos con indicaciones en el frente de la celda.

• El carro de protección puede ser trasladado de la posición de seccionado a la de servicios sólo si el selector de baja tensión esta insertado y la puerta cerrada.

• El selector del interruptor sólo puede ser trasladado de la posición de seccionamiento a la de servicio sólo si el selector de baja tensión esta insertado y la puerta cerrada.

• El selector del interruptor solo puede ser desconectado si la caja blindada o contenedor deslizante se encuentra en la posición seccionado o de prueba.

• La caja blindada o contenedor deslizante sólo puede ser transportado de la posición des servicio a la de prueba y viceversa con el interruptor desconectado y la puerta cerrada.

• La puerta no puede ser abierta si la caja blindada o contenedor deslizante se encuentra posiciones intermedias o de servicio, en esta situación tampoco puede extraerse el selector de baja tensión.

• La caja blindada o contenedor deslizante no puede ser desplazado de la posición de prueba si el seccionador de puesta a tierra está conectado.

• El seccionador de puesta a tierra puede ser conectado sólo si la caja blindada o contenedor deslizante se encuentra fijado a la posición de prueba o extraído.

Posiciones de la caja blindada o contenedor deslizante extraíble: se puede encontrar en las siguientes posiciones:

• Posición de servicio: En esta posición se establece la vinculación de las barras colectoras principales con el cable o barras de salida a través del interruptor, el selector multipolar esta conectado.

• Posición de seccionamiento o de pruebas: El selector multipolar de baja tensión puede desconectarse.



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5. CELDAS A PRUEBA DE ARCO INTERNO, REQUERIMIENTOS PROPIOS DE CODENSA S.A. ESP.

5.1 CARACTERISTICAS GENERALES Y CONSTRUCTIVAS 5.1.1 Características generales: El conjunto de celdas (uso interior), se montan en una Sala de Control y tienen acceso a cada compartimiento, para permitir una adecuada manutención de todos sus componentes; las celdas están construidas en plancha de acero galvanizada y todas las partes metálicas de la estructura están efectivamente conectadas a la barra de tierra. Las celdas son auto soportadas, para montaje con pernos de anclaje sobre fundación de concreto; además, tienen la suficiente rigidez para soportar los esfuerzos producidos por el transporte, instalación y operación, incluyendo sismos y cortocircuitos. El acceso a los compartimentos de las barras principales y cables de salida de circuitos son por la parte posterior e independientes; el compartimiento de cables de salida de circuitos, tienen rejillas metálicas de seguridad, para impedir el acceso directo de personas a los cables de media tensión. El ingreso y salida de los cables de media tensión es por la parte posterior inferior, el diseño de las celdas tiene ductos desde el compartimiento de baja tensión a la parte inferior de la celdas, para instalar cables de control; el acceso de los cables de media tensión tiene una lámina en acrílico o baquelita en la base de la celdas, la cual impida el acceso de animales desde los cárcamos hacia las celdas. La entrada y salida de cables de control (Interconexión entre celdas) contempla la posibilidad de accesos tanto por la parte inferior como por la parte superior de las celdas. Los elementos de lectura y maniobra instalados en el frente de cada celda, están ubicados a una altura apropiada para un operador situado frente a las celdas sin que requiera del uso de elementos especiales para visualizar u operar los diferentes dispositivos de las Celdas.



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En los compartimientos que posean orificios por los cuales se insertan herramientas, manillas, palancas, etc., los mismos queden obstruidos en ausencia de dichas herramientas. Para efectos de operación adecuada del interruptor y equipos asociados, se ubica una calcomanía reflectiva de color amarillo, en donde se indica los principales pasos o instrucciones para operar adecuadamente y de forma segura los equipos: la información de la calcomanía incluye: • Instrucciones paso a paso para la extracción y puesta en operación del

interruptor. • Instrucciones para operar la cuchilla de puesta a tierra. • Recomendaciones y advertencias para la operación de las celdas. En el compartimiento de baja tensión de las celdas, se ubica una placa de identificación metálica donde se indique la siguiente información la cual debe ser complementaria a las solicitadas en la norma IEC 60298: • Orden de compra. • Fabricante • Nivel de tensión nominal de las celdas. • Nivel de cortocircuito de las celdas. • Fecha de fabricación. • Normas aplicadas en la fabricación. • Nivel Básico de Aislamiento al Impulso (BIL) Las celdas están pintadas en color RAL 7032. La pintura es epóxica y horneable; el total de la capa de recubrimiento es mínimo de 50 µm y todas las capas de pintura garantizan una adherencia mínima de cada una de las capas de 400 libras/pulg2, garantizada y probada según la norma ASTM D4541 en su última versión. 5.1.2 BIL (Nivel Básico de Aislamiento al impulso): Los niveles de tensión de Codensa son: • Voltaje nominal del sistema: 11,4/13,2 kV • Clasificación de construcción interna: MT2 • Bil a 1000 metros sobre el nivel del mar: 95 kV • Bil a 2600 metros sobre el nivel del mar: 75 kV



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• Nivel de cortocircuito (ka) simétrico / asimétrico pico: 25/63 5.1.3 Grado de protección: El grado mínimo de protección de las celdas es IP4X o mayor de acuerdo con la norma IEC 60529. 5.1.4 Separaciones metálicas entre compartimientos: Al extraer un equipo de Media Tensión, existen barreras metálicas (“shutters”) que impiden cualquier contacto con partes energizadas, además existen compartimientos separados al menos por: • Cada interruptor o equipo de maniobra, • Elementos a un lado del equipo de maniobra (por ejemplo: Cables de

potencia) • Elementos al otro lado del equipo de maniobra (por ejemplo : Barras) • Equipos de baja tensión (por ejemplo : relés) • Cuando las celdas son de doble barra, cada conjunto de barras debe ir en

compartimiento separado. 5.1.5 Arco Interno: Las celdas son a prueba de arco interno y cumplen con los seis criterios indicados en la norma IEC 60298 apéndice AA descritos en el capítulo 1: • Norma: IEC 60298 • Corriente máxima de corta duración (1 seg.): 40 kA • Prueba interna del arco, criterios 1 al 6: 40 kA. Las pruebas de arco interno, tienen certificados del ensayo tipo, emitidos por una institución independiente y debidamente certificada e indican además, sobre cuál criterio de aceptación se ha valorado dicha prueba. Los protocolos de la prueba deberán presentarse como parte de la documentación de la oferta; la prueba de arco interno no podrá tener más de 10 años. Como elemento adicional se colocan dispositivos ópticos detectores de arco interno, con excepción de los compartimientos de baja tensión y de los compartimientos de terminal de cable, puesto que estos últimos cuentan con protección de apertura instantánea del interruptor en caso de falla. El adosamiento de dos Celdas ya sea por pared compartida o doble pared metálica, posee propiedades tales que aseguren la no propagación de daños



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originados por fallas producidas por arcos internos, de un recinto de una celda a otra. 5.2 DESCRIPCIÓN DE CELDAS POR SU FUNCIÓN 5.2.1 Celda de Entrada o Acometida: Permite la conexión desde el Transformador de Potencia a la barra principal de las Celdas Metal Clad a prueba de arco interno. Contiene todos los elementos de maniobra, protección, medida y control adecuados para la operación, agrupados en los distintos compartimientos: Interruptor, Seccionadores, cables de entrada, baja tensión, transformadores de voltaje, barras, etc. El compartimiento de terminal de cable de entrada de transformador, incorpora un seccionador rápido de puesta a tierra, detectores de voltaje, transformadores de corriente de medición y protección. Dicho compartimiento esta dimensionado de forma tal que los terminales de conexión de los cables queden totalmente incluidos dentro del compartimiento. 5.2.2 Celda Acopladora: Tiene como función permitir el acoplamiento de las barras principales de las Celdas Metal Clad con otro conjunto de barras principales asociadas a transformadores de potencia diferentes, con capacidades e impedancias (Z p.u.) iguales o similares. Contiene todos los elementos de maniobra, protección, medida y control adecuados para la operación, agrupados en los distintos compartimientos. El compartimiento de Baja tensión tiene todos los elementos de protección, asociados a la Celdas Acopladora. 5.2.3 Celdas de Salida: Permite la conexión de cada Alimentador y/o Banco de condensadores desde las Celdas MetalClad. El compartimiento de Baja tensión deberá contener todos los elementos de protección, control y medida relacionados a la Celdas de Salida. El compartimiento de terminal de cable de salida de alimentador, incorpora un seccionador rápido de puesta a tierra, detectores de voltaje, transformadores de corriente de medición y protección. Dicho compartimiento esta dimensionado de forma tal que el terminal de conexión de los cables quede totalmente incluido dentro del compartimiento.



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Las celdas de salida cuentan con selector de dos (2) posiciones para la activación o desactivación de la función de recierre (Recierre activado – Recierre desactivado); el selector esta ubicado en la puerta del compartimiento de baja tensión e identifica mediante plaqueta, la posición en que se encuentre el selector, se puede incluir esta función en los reles que se tengan incorporados en las celdas. 5.2.4 Celdas para Transformadores de Servicios Auxiliares (SS/AA): El conjunto total de celdas considerará las posiciones para la conexión de los Transformadores de Servicios Auxiliares, las celdas son idénticas a la celdas de salida o con seccionadores bajo carga con fusibles y seccionadores de puesta a tierra accesible y con banderola de advertencia para el reemplazo de los fusibles. Según algunos requerimientos, es necesario suministrar el Transformador de Servicios Auxiliares (SS/AA) encapsulado en resina epóxica, de la potencia y voltaje necesarios para cada subestación. 5.2.5 Celdas de Medición: Esta celda tiene el sistema de medición de tensión para la barra o para las dos barras cuando se tenga un sistema de barra principal y una barra de transferencia. Contiene tres transformadores de potencial (PT) monofásicos; tiene sistema de carretilla o de bandeja deslizable para poder retirarlo bajo las condiciones de enclavamiento, cuando los requerimientos de mantenimiento así lo demanden. 5.2.6 Banco de condensadores: En caso que en una celda de salida exista o esté previsto la conexión de un banco de condensadores MT, se deberá implementar en la celda el control de dicho banco. Asociado a la lógica de control se debe suministrar e instalar en el compartimiento de BT los siguientes equipos: • Unidad digital de medida, con display e indicación de parámetros

eléctricos en A, V, W, kWh, KVARH, F.P. No requiere comunicación ni registro. Se requiere simplemente para supervisar medidas.

• Botones de cierre y apertura con indicación asociada (La posición se lleva al centro de control).

• Temporizador de 10 minutos para evitar el cierre inmediato de los condensadores después de una apertura.



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• Reles auxiliares. El control básicamente consiste en cerrar y abrir un seccionador bajo carga asociado al banco. Dicha operación estará supeditada a enclavamiento con el interruptor de la celda y temporización de 10 minutos, para evitar un cierre del banco sin descarga previa. Los reles deben tener la opción de incorporar un mímico en el cual se pueda realizar el mando local y la señalización del interruptor de la celda de salida y del interruptor del banco de condensadores, con pulsadores y leds integrados en la unidad. El equipo deberá contar con pulsadores para mando del interruptor ABRIR - CERRAR y con posiciones LOCAL-REMOTO. De esta manera se eliminarían los pulsadores eléctricos convencionales y las lámparas de indicación. 5.3 ALAMBRADO DE CONTROL 5.3.1 Borneras: Todas las borneras ubicadas en las celdas tienen un cómodo acceso para la verificación del cableado y posterior conexionado de los circuitos externos en obra, las canalizaciones están protegidas mediante canaletas con tapas desmontables; se debe proveer como mínimo un 20% de borneras de reserva, de cada tipo, para uso en las celdas de media tensión. Las regletas de terminales están correlativamente numeradas y son accesibles desde el frente de cada celda en el compartimiento de baja tensión. Las borneras para circuitos de corriente son seccionables e incluyen puentes que permitan cortocircuitarlas. Asimismo, incluyen los alvéolos 5.3.2 Conductor: El aislamiento del cable de control es de tensión nominal 0,6/1 kV, según IEC 60502, la sección de los cables para circuitos de control es de 2,5 mm², y para circuitos de corriente es 4 mm². El cable de control utilizado para el alambrado del gabinete de control es de cobre flexible de 19 hebras como mínimo, temperatura de operación clase 90ºC. El aislamiento del conductor es libre de halógenos, resistente a la llama y la humedad. No se acepta aislamiento de PVC. El alambrado se dispone ordenadamente y terminará en bloques de conexiones, este debe soportar por medios adecuados para prevenir que presente caídas.



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Los conductores de los sistemas de control, protección, señalización, tensión y corriente están identificados en ambos extremos con marquillas de material sintético tipo aro, de marcación indeleble con caracteres de color negro. Cada extremo (dos marquillas) identifica el punto de origen y el punto de destino de la conexión (marcación directa y cruzada) de la siguiente manera: • Marquilla de color amarillo: Identifica el punto de conexión final o de

destino. • Marquilla de color blanco: Identifica el punto de origen o inicio de la

conexión. El cable dependiendo de su color se debe utilizar de la siguiente manera: • Rojo: Circuitos secundarios de corriente • Azul: Circuitos secundarios de tensión • Negro: Circuitos de corriente alterna (auxiliares) • Verde-amarillo: Conductores de tierra • Blanco: Circuitos de alarma y señalización • Gris: Circuitos de control y demás 5.4 MÍMICO Se define el mímico para Codensa de la siguiente manera: • Color NEGRO para el nivel de tensión MT1: 34.5 kV • Color AMARILLO para el nivel de tensión MT2: 11.4/13.2 kV • Color ROJO para el nivel de tensión AT: 115/57.5 kV Los mímicos son de un material resistente al paso del tiempo y su fijación garantiza una adhesión adecuada y permanente a la celda. En el mímico de indicación de puesta a tierra, indica la dirección hacia donde se acciona la cuchilla de P.T. 5.5 BARRAS Las celdas de Media Tensión tienen un conjunto de barras de fase y una barra de tierra, horizontales a través de todo su largo. Estas barras se disponen de tal manera que permitan conexiones futuras en ambos extremos; las barras, uniones y derivaciones de fase están completamente aisladas en fábrica utilizando material aislante epóxico o superior retardante



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a la llama. En las uniones y derivaciones se provee de cubierta aislante removible. Las barras de fase y tierra son de cobre de alta conductividad, plateadas en las uniones, derivaciones y terminales. Se diseñan para las capacidades de transporte y cortocircuito indicadas para cada subestación. La ubicación de las fases en los compartimientos de entrada y salida de cable están de izquierda a derecha o de arriba hacia abajo en el orden 1-2-3 o RST, las barras disponen de puntos que permitan su conexión a tierra mediante elementos portátiles de puesta a tierra; la barra de tierra se dispone de forma que permita la conexión de prensas de puesta a tierra u otros dispositivos en todas las celdas. El diseño de las barras y sus soportes considera las expansiones de las mismas debido a los efectos térmicos por las corrientes de carga normal y de cortocircuito, así como los esfuerzos dinámicos de un cortocircuito trifásico simétrico máximo. Los colores para la identificación de las Barras principales son los siguientes: • Fase A: Rojo • Fase B: Amarillo • Fase C: Azul • Tierra : Verde Al estar el barraje aislado con funda termoencogible, se utiliza cinta para la identificación del barraje con los colores especificados, en puntos adecuados para su fácil visualización. Las barras están diseñadas de tal forma que se permita su conexión y desconexión por cada celda. En el punto de unión y/o derivación se instala una cubierta aislante tipo caperuza moldeada. 5.6. EQUIPOS DE PROTECCIÓN Y MEDIDA 5.6.1 General: Los relés de protección instalados en las celdas, cuentan obligatoriamente con un sistema de gestión de protecciones; adicionalmente tienen interconectados entre si vía puerto de comunicaciones aislado de interferencias electromagnéticas y bajo protocolo DNP3.



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Tienen una terminal concentradora, habilitada con los requerimientos de hardware (módem) y software necesarios para su consulta remota (vía teléfono y fibra óptica) desde la oficina de protecciones de Codensa; desde dicha oficina, es posible efectuar la consulta de eventos, medidas y cambiar parámetros del relé, lo cual será probado en la puesta en servicio de las celdas. En algunas celdas existe la opción de relés digitales microprocesador que tengan incorporado un mímico en el cual se realiza mandos locales integrados en la unidad y que cuenten con su respectiva señalización. Este equipo cuenta con pulsadores para mando del interruptor ABRIR – CERRAR, con pulsadores para el manejo de las posiciones LOCAL-REMOTO y tienen la posibilidad de habilitar o deshabilitar la función de recierre en los circuitos de salida; de esta manera se eliminan los pulsadores eléctricos convencionales y las lámparas de indicación. 5.6.2 Características de los Relés de protección: Los Relés de Protección cumplen con las características generales y particulares de las siguientes especificaciones: • Relés de Sobrecorriente Multifunción. • Relés de Protección para Bancos de Condensadores de Media Tensión. • Relés Diferenciales para Transformadores de Potencia. • Relés de Sobretensión homopolar. • Relés de Protección para Desbalance de Corrientes. • Relés de Protección por Sobre/Bajo Voltaje. • Relés de Protección por Sobre/Baja Frecuencia. 5.6.3 Requerimientos de Protección y Medida: Se indican a continuación los requerimientos generales de protección y medida para cada tipo de Celdas. 5.6.3.1 Celdas de Entrada: • Relé de protección multifunción, con funciones de sobrecorriente de fase,

residual, instantáneo y temporizado, bajo voltaje y medidas. • Relé diferencial para Transformador y Relé 86T para bloqueo con

reposición manual. Estos relés esta en un gabinete independiente en algunas subestaciones.

• Relé 86B y 87B para bloqueo con reposición manual y con contactos auxiliares (Solo en Barras de 115 y 230 kV).



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5.6.3.2 Celda Acopladora: • Relé de protección multifunción, con funciones de sobrecorriente de fase,

residual, instantáneo, temporizado y falla de interruptor. 5.6.3.3 Celdas de Salida: • Relé de protección de sobrecorriente de fase, residual, instantáneo y

temporizado, baja frecuencia, reconexión, falla interruptor, direccional homopolar y medidas; en el caso de la Celdas de Banco de Condensadores deberá contemplar la función desbalance de neutro.

5.6.3.4 Celdas de Medida: • Relé de protección de sobretensión homopolar y medidas. 5.7 INTERRUPTORES

Figura 40 “Interruptor” Tomado del catalogo Interruptor de media tensión aislado en gas para distribución primaria, ABB, Pág. 2



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Los interruptores son extraíbles y de energía acumulada por resorte accionado por motor, tripolares, con mecanismos de cierre y apertura operados eléctricamente. El resorte es cargado automáticamente después de completada una operación de cierre o apertura. Con respecto al nivel de cortocircuito de los interruptores, se requieren 25 kA (simétricos), lo que corresponde a una corriente asimétrica pico de 62,5 kA (2.5 Is). Por lo anterior es de suponer que la celdas en la cual va ubicado el interruptor debe soportar una corriente que, como mínimo será la que soporta el interruptor (25 kA simétricos), 40 kA asimétricos eficaces (1.6 Is) y 62,5 kA asimétricos pico. Estos valores tienen una duración de 1 segundo. la secuencia de operación requerida para los interruptores es: O - 0.3 seg - CO - 180 seg - CO Los contactos fijos de los compartimientos de los interruptores cuentan con un sistema de obturación, conformado por una cortina metálica de accionamiento automático con el desplazamiento de la parte móvil. Cada interruptor se suministra con una bobina de cierre y dos de apertura, las cuales son accionadas independientemente por comandos local o remoto. Los circuitos de cierre y apertura tienen incorporados los respectivos enclavamientos de posición del interruptor. Todos los contactos auxiliares del interruptor son del tipo secos, libres de potencial y eléctricamente independientes. La cantidad y tipo de contactos auxiliares varia dependiendo de la filosofía de control de cada subestación, pero se tiene estimado un promedio de diez normalmente abiertos y diez normalmente cerrados Los interruptores se pueden operar en las posiciones de servicio y prueba, además los interruptores se pueden extraer a la posición de prueba con la puerta cerrada. El mecanismo de accionamiento para la inserción y la extracción del interruptor cuenta con un dispositivo, que no obligue al operador a efectuar esfuerzos mayores para ejecutar la operación deseada. Este mecanismo tiene además una señal positiva de fin de carrera para evitar daños al interruptor.



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Para insertar o retirar los interruptores de las Celdas proveen de un carro hidráulico, con un Sistema de enganche a las celdas para permitir la maniobra. En algunas subestaciones se tiene siempre un carro de repuesto. Son visibles en su frente sin la necesidad de abrir puertas, a lo menos los siguientes indicadores y controles: • Indicación mecánica del estado del interruptor (abierto-cerrado). • Indicación del estado del resorte (cargado-descargado) • Pulsadores de cierre y apertura del interruptor. Se emplean interruptores termomagnéticos independientes para proteger los circuitos de control de cierre, apertura, y comando de motor. La filosofía de control que tiene Codensa para las celdas de media tensión, requiere la implementación de supervisión del circuito de disparo, por lo que la unidad de protección incluye dicha función y por lo tanto se tiene dicha función mediante un relé independiente (función 74). 5.8 SECCIONADORES 5.8.1 Seccionadores rápidos de puesta a tierra: Los seccionadores de puesta a tierra cuenta con el poder de cierre conforme al nivel de cortocircuito establecida para la instalación. Son trifásicos con accionamiento manual desde el frente de la celda. Sus cuchillas son fácilmente observadas por un operador, tanto en su posición cerrada como en su posición abierta. Dicha observación se efectúa a través de mirillas a prueba de arco interno ubicadas en la tapa del compartimiento correspondiente. Se provee de iluminación para visualizar el estado de las cuchillas. Los seccionadores poseen al menos cuatro (4) contactos NA y cuatro (4) contactos NC; que actuarán en las posiciones extremas. Existe un enclavamiento mecánico que impida cerrar el seccionador de puesta a tierra bajos las siguientes condiciones: • El interruptor se encuentra en servicio • El interruptor se encuentra en posición de prueba y existe una tensión en

los cables de M.T. (retorno de tensión), para lo cual el proveedor de las



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celdas debe supervisar la tensión en la salida de los cables de M.T. por medio de Divisores capacitivos de tensión u otro equipo

El mecanismo de operación de la cuchilla de puesta a tierra puede operarse sin la necesidad de abrir la puerta y su señalización local (abierta-cerrada) siempre esta visible y debidamente identificada (Eléctrica y mecánicamente); cuenta también con señalización remota (abierta-cerrada). La varilla y/o manivela de operación de la cuchilla de puesta a tierra, esta diseñada en un material tal que garantice la operación del accionamiento durante la totalidad de su vida útil. 5.9 TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTACION Los Transformadores de Voltaje y Corriente son del tipo encapsulados en resina epóxica, además los terminales primarios y secundarios tienen marcas de polaridad. Los terminales secundarios estarán alambrados a una regleta de terminales accesible y tiene las siguientes características: 5.9.1 Transformadores de corriente: (TT/CC) Tienen las características eléctricas del circuito primario en que van ubicados; tienen la misma capacidad nominal de cortocircuito que el circuito primario. Los terminales de los TT/CC, deberán ser cortocircuitables, en algunas subestaciones existen los transformadores de corriente tipo toroidal seccionable. 5.9.2 Transformadores de tensión: (TT/VV) Son del tipo extraíble, tienen una plataforma o carro que permite su fácil retiro de las celdas para su revisión, mantenimiento o reemplazo; están protegidos en el lado primario por fusibles de alta tensión. Estos fusibles son de fácil reemplazo con las celdas energizadas. El secundario de los TT/VV deberá está protegido con interruptores termomagnéticos con capacidad de ruptura adecuada y con contactos auxiliares. Los transformadores de voltaje tienen un sistema que permite descargarlos a tierra, accionado con el retiro de los mismos.



84


5.10 CARACTERISTICAS DE OTROS ELEMENTOS Y/O COMPONENTES

5.10.1 Calefactores: Se instalan calefactores blindados en cada uno de los compartimientos de las celdas, en caso de que el calefactor no sea autorregulado, cada uno de ellos tiene asociado un termostato para la regulación de su temperatura El calefactor está protegido mecánicamente para evitar roturas por golpes accidentales; el circuito de calefacción incluye protección termomagnética con contacto auxiliar de alarma y señalización por ausencia de tensión. 5.10.2 Detectores capacitivos indicadores de presencia de tensión: Se instalan aisladores soportes tipo detectores capacitivos para todas las fases en las acometidas de los cables, estos detectores capacitivos tienen indicadores luminosos tipo Neón que se ubican en el frente de las celdas. 5.10.3 Detectores ópticos de arco interno: En algunos trenes de celdas se instalan detectores ópticos, los que se montan en los compartimientos de Media tensión. 5.10.4 Pararrayos o descargadores de sobretensión: En las celdas de salida se instalan descargadores de sobretensión tipo interior en el cubículo de salida de los cables de potencia y deberán cumplir con la norma IEC6099-4 y IEC6099-1 en su última versión. 5.10.5 Transductores: Para la transmisión remota de las señales análogas, cuando sea solicitado se emplean transductores del tipo estado sólido para un rango de operación de -10ºC a 50ºC. La salida de transductores es alambrada a regleta de terminales para uso del cliente. La definición de los rangos de salida en mA para los valores de voltaje, corriente y potencia medidos es determinadas por las especificaciones en cada tipo de celda. 5.10.6 Higróstato: Actúa de acuerdo a un valor determinado de Humedad. 5.11 INSPECCIÓN TECNICA Las Celdas de Media Tensión están sometidas a pruebas de rutina por el fabricante, estas se efectúan en las instalaciones del fabricante, o en algún laboratorio aprobado.



85


El fabricante entrega todos los antecedentes acerca de los materiales y dispositivos empleados en la construcción de cada equipo, este proporciona todas las facilidades para tener acceso a los procesos de fabricación, durante las horas de trabajo. El fabricante da aviso, de la fecha de inicio de las pruebas finales, enviando el cronograma de los mismos Al finalizar todas las pruebas de recepción, el fabricante entrega un informe completo y certificado de las mismas. 5.12 PRUEBAS DE RECEPCION EN FÁBRICA Las pruebas de recepción en fábrica se realizan de acuerdo a las recomendaciones de la Norma IEC 60298 y se efectúan a las celdas completamente armadas y previamente probadas por el fabricante. Se consideran las siguientes pruebas en la recepción de fábrica: 5.12.1 Pruebas generales: Estas se efectúan al tren de celdas armadas y con la disposición con las que se diseñaron: • Verificación dimensional e inspección general • Verificación de Alambrado • Prueba de aislación con 2500V por 1 min. a los circuitos de baja tensión. • Prueba de aislación con tensión a frecuencia industrial a los circuitos de

Media Tensión. • Prueba funcional de los dispositivos y/o elementos auxiliares eléctricos. • Pruebas mecánicas y verificación de enclavamientos. • Verificación de pintura y galvanizado. • Prueba de resistencia al circuito principal. • Verificación de terminales y marquillas • Firmeza de conexiones 5.12.2 Pruebas al seccionador: • Pruebas a seccionador de P.T. • Resistencia de Aislamiento • Resistencia de bobinas de enclavamiento • Señales de posición • Verificación de terminales y marquillas • Firmeza de conexiones



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5.12.3 Pruebas a los transformadores de corriente: • Resistencia de aislamiento. • Pruebas de relación de transformación. • Factor de potencia. • Verificación de terminales y marquillas • Firmeza de conexiones

5.13.4 Pruebas a los transformadores de tensión: • Resistencia de aislamiento. • Pruebas de relación de transformación. • Verificación de terminales y marquillas • Firmeza de conexiones 5.12.5 Pruebas a interruptor: • Resistencia de contactos. • Resistencia de aislamiento • Medición de tiempos de operación de cierre y apertura • Medición del consumo del motor en cierre y apertura • Medición de corriente de todos los componentes eléctricos • Medida de resistencia ohmica de bobinas de cierre y apertura • Medida de aislamiento de todos los componentes eléctricos • Comprobar ciclo de operación • Factor de potencia • Tensión aplicada • Pruebas dinámicas • Tensión mínima de operación de las bobinas de cierre y apertura • Verificación de terminales y marquillas • Firmeza de conexiones Con ocasión de las pruebas de recepción en fábrica, el proveedor entrega los protocolos de pruebas de rutina de interruptores, transformadores de voltaje, de transformadores de corriente, de seccionadores y de los relés. 5.13 REPUESTOS El fabricante siempre recomienda y cotiza por separado los repuestos necesarios para el mantenimiento y operación de las celdas, a continuación



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se describen el listado de repuestos que Codensa siempre solicita para sus celdas de media tensión:

DESCRIPCIÓN CANT. Interruptor en vacío/SF6 17,5 kV - 630 A / 2000A 2(1s,1e)Bobina de Apertura en 125 Vcc para Interruptor en vacío 4 Bobina de Cierre en 125 Vcc para Interruptor en vacío 4 Motor de Carga de Resorte en 125 Vcc para Interruptor en vacío 1 Juego de contacto de potencia para conexión interruptor-barraje (macho - hembra) 1

Fusible lado AT Transformador de tensión 3 Juego bornera enchufable para conexión del carro interruptor a la celdas (pin macho - hembra) 2

Conmutador para control y comando del interruptor 2 Conmutador local - remoto 3 Tabla 2 “Repuestos para celdas de media tensión”, Tomado del catálogo Normas técnicas corporativas, grupo endesa, chilectra 5.14 TABLA DE RESUMEN En la siguiente tabla se resume las características técnicas de las celdas de entrada, de salida, de unión barras o de acople y la celda de medida.

CARACTERISTICAS UNIDAD SOLICITADO

Norma de Fabricación IEC Tensión Nominal kV 17,5 Clase de Aislamiento - BIL - kV 110 Frecuencia Nominal Hz 60 Corriente Nominal Barras A 2000 Instalación Interior Barra Auxiliar No Cumple Especificación Sísmica Si Grado de Protección Celdas IP 20 A prueba de Arco Interno Si Color Gris RAL Barras por Fase 3 Cantidad de Barras Principales y sección / mm2 s/n diseño Material Cobre



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Capacidad corriente nominal A 2000 Voltaje Control (Continuo / Alterno) Volts 125 / 120

CELDAS DE ENTRADA O ACOMETIDA Cantidad configuración S/EDimensiones (largo x ancho x alto) mm. 2500/1000/2500 Interruptor Cantidad 1 Tensión nominal kV 17,5 Corriente nominal A 2000 Corriente Cortocircuito kA 25 Medio de extinción Vacío /SF6 Vacío/SF6 Motor resorte Si Corriente bobina Apertura/cierre A 5 Consumo Motor W 200 Número de Contactos NA/NC 6 / 6 Seccionador rápido de Puesta a Tierra Sí/No No Corriente Cortocircuito kA 25 Transformador de Corriente Sí/No Si Cantidad 3 Corriente Nominal Primaria A 2000 Corriente Cortocircuito kA 25 Cantidad de Núcleos 3 Cantidad de Núcleos de Precisión 1 Relación 2000/5 Burden VA 10 Clase de precisión 0,5 Cantidad de Núcleos de Protección 2 Relación 2000/5 Burden VA 10 Clase de precisión 5P20 Factor térmico Nominal In 1,2 Multi-relación Sí/No Si

CELDAS ACOPLADORA Cantidad configuración S/EDimensiones (largo x ancho x alto) 2500/1000/2500 Interruptor Tensión nominal kV 17,5



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Corriente nominal A 2000 Corriente Cortocircuito kA 25 Medio de extinción Vacío/SF6 Motor resorte Si Corriente bobina Apertura/cierre A 5 Consumo Motor W 200 Número de Contactos NA/NC 6

CELDAS SALIDA Cantidad configuración S/E Interruptor Cantidad 1 Tensión nominal 17,5 Corriente nominal 630 Corriente Cortocircuito 25 BIL 110 Vacío /SF6 Motor resorte Si Corriente bobina Apertura/cierre A 5 Consumo Motor W 200 Número de Contactos NA/NC 6/6 Norma de fabricación Tensión nominal kV 17,5 Corriente nominal A 2000 Seccionador rápido de Puesta a Tierra Si Corriente Cortocircuito kA 24 Transformador de Corriente Cantidad 3 Corriente nominal A 300 Corriente Cortocircuito kA 25 Cantidad de Núcleos 3 Cantidad de Núcleos de Precisión 1 Relación 250/5 Burden VA 10 Clase de precisión 0,5 Cantidad de Núcleos de Protección 2 Relación 300-200/5 Burden VA 10



90



Clase de precisión 5P20 Factor térmico Nominal In 1,2 Multi-relación Si Cables de potencia Terminales 3 o 6 Cantidad y Sección por Fase 1

CELDAS DE SERVICIOS AUXILIARES Cantidad configuración S/E Dimensiones 2500/1000/2500 Idéntica a Celda de Salida Si Transformador de Servicios Auxilares (SS/AA) No

CELDA DE MEDIDA Cantidad 2 Dimensiones 2500/1000/2500 Transformador de Voltaje Si Cantidad 3 Extraíbles Si Fusible lado AT Si Cantidad de Núcleos 2 Relación 99 Burden 10 Clase de precisión 3P- 0.2 - 3P Potencia térmica nominal No Aplica Alambrado Sección Circuitos Control mm2. 1,5 Sección Circuitos Corriente mm2. 2,5 Espesor Chaqueta Aislante mm. Libre halógenos Si Libre PVC Si Retardante a la llama Si

ACCESORIOS Detectores ópticos de arco interno No Aisladores soportes capacitivos de voltaje Si Ducto Expansor de gases Si Carro de inserción y extracción del interruptor Si Cantidad 2 Carro de inserción y extracción del TT/PP's Si



91



Cantidad 1 Carro de Puesta Tierra de Barras Principales No Calefactores en compartimientos Si Relés Protección y Equipos de Medida Si Sistema de Control Si Pararrayos. No Luces de indicación Si Tensión Nominal 120 Tipo Multiled Si Termomagnéticos:Corriente Continua Si Voltaje nominal V 125 Intensidad nominal A 6 Capacidad de ruptura kA 5 Transductores de Medida No Reles Auxiliares Si Swicth de Control Si Fabricante-Modelo Enclavamientos Especiales Si

PRUEBAS A REALIZAR a) Verificar dimensiones e inspección general Si b) Verificación de Alambrado Si c) Aislamiento: 2500V por 1 min. Circuitos baja tensión. Si d) Aislamiento a frecuencia industrial a circuitos MT. Si e) Prueba funcional a elementos auxiliares eléctricos. Si f) Pruebas mecánicas y verificación de enclavamientos. Si g) Verificación de pintura y galvanizado. Si h) Pruebas a interruptor según norma Corporativas Si i) Pruebas a Seccionadores según norma Corporativas Si j) Pruebas a Pt´s completas Si k) Pruebas Ct´s completas Si Tabla 3 “Resumen características técnicas de las celdas”, Tomado del catálogo Normas técnicas corporativas, grupo endesa, chilectra



92


6. ANÁLISIS ECONÓMICO

En este capítulo se hace referencia a los diferentes costos económicos que tiene el proceso de Retrofit, Revamping o la compra de celdas nuevas de media tensión; la comparación se efectúa con interruptores y celdas de entrada de 15 kV nominales. Para tener una referencia precisa se realiza la comparación económica con diferentes fabricantes o proveedores de servicios de Retrofit y Revamping. Los valores están dados en dólares americanos (US$), con un valor de cambio de COL $2300 / 1 Dólar. El total incluye los diferentes impuestos de obligatorio pago:

• Nacionalización (20%) • Pólizas (1.5%) • A.I.U. (25%) • Mano de obra (10%).

El subtotal son precios netos de fábrica, los cuales están representados en las gráficas. 6.1 COSTOS DE RETROFIT:

DESCRIPCIÓN ELEMENTO AREVA LAGO SIEMENS ABB

COSTO PROM

Reles Rele de cierre. 261 250 283 257 263 Rele de apertura. 262 250 280 247 260 Rele de mínima tensión. 240 259 290 266 264 Exclusor mecánico de intervención del Rele de mínima tensión con señalización eléctrica.

170 166 164 167 167

Señalización eléctrica del Rele de mínima tensión

190 200 184 190 191

Contactos auxiliares y de señalización Grupo de 15 contactos auxiliares del interruptor: 4 de cierre y 5 de apertura

140 161 153 144 150



93


Contacto transitorio con cierre momentáneo durante la apertura del interruptor.

100 94 100 104 100

Contacto de posición del interruptor extraíble

100 97 94 101 98

10 Contactos reenviados del interruptor extraíble (instalados en el carro del interruptor

190 200 184 190 191

Accesorios Moto reductor de carga resortes. 117 110 117 105 112 Protección moto reductor. 90 83 90 97 90 Dispositivo de control SF6 con tres LED.

30 31 43 24 32

Mando a motor Moto reductor para la carga de los resortes

117 110 117 105 112

Protección magneto térmica 90 83 90 97 90 Señalización eléctrica resortes cargados del mando.

30 31 43 24 32

Señalización eléctrica resortes descargados del mando.

30 31 43 24 32

Bloqueos y enclavamientos Bloqueo del pulsador de apertura (con o sin candado).

100 107 104 103 104

Bloqueo del pulsador de cierre (con o sin candado).

100 107 104 103 104

Bloqueo a llave para el interruptor abierto (llaves iguales o diferentes).

100 107 104 103 104

Imán de bloqueo del mando. 20 21 24 13 20 Imán de bloqueo del carro. 20 21 24 13 20 Enclavamiento para interruptores fijos (para aparatos fijos convertidos en seccionables)

140 143 135 130 137

Enclavamiento mecánico de seccionamiento puerta

140 143 135 130 137

Puesta a tierra del interruptor extraíble Contacto de puesta a tierra en el carro

130 133 125 120 127

Dispositivo de control del gas



94


Presóstato de dos niveles. 107 117 120 130 119 Presóstato de dos niveles más dispositivo de control SF6 de doble nivel con tres LED

123 130 140 145 135

Rele de apertura suplementario apertura del interruptor y bloqueo del cierre.

250 230 261 229 243

Presostato de dos niveles más dispositivo de control SF6 de doble nivel con tres LED:

117 117 120 130 121

Tabiques aislantes. Bloqueos de los pulsado-res de apertura y de cierre.

190 185 184 200 190

Contactos externos de Interruptor Contactos Mariposa 464 530 559 504 514 Ventanas deslizantes 257 289 234 240 255 Contactos de Posición Interruptor 117 163 163 164 152 Accionamientos mecánicos 195 194 193 200 196 Contactos de Barraje 464 530 559 504 514 Barraje de Tren de Celdas Modificación de Barrajes 1.030 990 1.105 1.163 1.072 Aislamientos de Barraje 855 880 990 910 909 SUB-TOTAL 7.076 7.293 7.658 7.376 7.351 IMPUESTOS DE OBLIGATORIO PAGO NACIONALIZACION 20% 1.415 1.458 1.531 1.475 1.470 POLIZAS 1.5% 106 109 114 110 110 A.I.U. 25% 1.769 1.823 1.914 1.844 1.837 MANO DE OBRA 10% 707 729 765 737 735 TOTAL 11.074 11.414 11.985 11.543 11.504

Tabla 4 “Costos de RETROFIT en celdas de media tensión”



95


7.07

6

7.29

3

7.65

8

7.37

6

7.35

1

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

AREVA LAGO SIEMENS ABB COSTO PROM

COMPARACIÓN COSTO DE RETROFIT X MARCA

COSTO ANTES DE IMPUESTOS COSTO TOTAL

Grafica 2 “Análisis de costos del RETROFIT en celdas de media tensión”

6.2 COSTOS DE REVAMPING:

DESCRIPCIÓN ELEMENTO AREVA LAGO SIEMENS ABB COSTO PROM

Caja a prueba de Arco Interno Lámina en Coal Roll 261 285 317 335 300 Perillas 130 130 130 134 131 Bisagras de seguridad 203 210 209 200 206 Mirilla de seguridad 100 106 94 104 101 Mano de Obra 1.006 990 1.130 985 1.028 Carro de deslizamiento. Carro para entrada del interruptor

262 294 256 264 277

Interruptor de 15 kV Ampollas de Vacío 15 kV - 630 A

394 390 403 406 398

Bobina de Apertura en 125 Vcc para Interruptor en vacío

103 110 104 120 109



96


Bobina de Cierre en 125 Vcc para Interruptor en vacío

103 110 104 120 109

Motor de Carga de Resorte en 125 Vcc para Interruptor en vacío

130 150 140 117 134

Juego de contacto de potencia para conexión interruptor-barraje (macho - hembra)

117 105 106 130 115

Fusible lado AT Transformador de tensión

59 57 59 66 60

Juego bornera enchufable para conexión del carro interruptor a la celda (pin macho - hembra)

206 256 204 250 229

Conmutador para control y comando del interruptor

110 119 106 117 113

Conmutador local - remoto 100 100 99 94 98 Reles Rele multifunción central ubicado en la parte superior de la celda marca Arteche

410 410 410 414 411

Rele de cierre. 261 250 283 257 263 Rele de apertura. 262 250 280 247 260 Rele de mínima tensión. 240 259 290 266 264 Exclusor mecánico de intervención del Rele de mínima tensión con señalización eléctrica.

170 166 164 167 167


190 200 184 190 191


140 161 153 144 150


100 94 100 104 100


100 97 94 101 98



97



190 200 184 190 191

Accesorios Moto reductor de carga resortes.

117 110 117 105 112

Protección moto reductor. 90 83 90 97 90 Dispositivo de control SF6 con tres LED.

30 31 43 24 32


117 110 117 105 112


30 31 43 24 32


30 31 43 24 32


100 107 104 103 104


100 107 104 103 104


100 107 104 103 104


140 143 135 130 137

Enclavamiento mecánico de seccionamiento con la puerta

140 143 135 130 137


130 133 125 120 127

Dispositivo de control del gas



98


Presóstato de dos niveles. 107 117 120 130 119 Presóstato de dos niveles más dispositivo de control SF6 de doble nivel con tres LED

123 130 140 145 135


250 230 261 229 243


117 117 120 130 121


190 185 184 200 190

Contactos externos de Interruptor Contactos Mariposa 464 530 559 504 514 Ventanas deslizantes 257 289 234 240 255 Contactos de Posición Interruptor

117 163 163 164 152

Accionamientos mecánicos 195 194 193 200 196 Contactos de Barraje 464 530 559 504 514 Barraje de Tren de Celdas Modificación de Barrajes 1.030 990 1.105 1.163 1.072 Aislamientos de Barraje 855 880 990 910 909 SUB-TOTAL 10770 11115 11529 11262 11169 IMPUESTOS DE OBLIGATORIO PAGO NACIONALIZACION 20% 2.154 2.223 2.306 2.252 2.234 POLIZAS 1.5% 162 167 173 169 168 A.I.U. 25% 2.693 2.779 2.882 2.816 2.792 MANO DE OBRA 10% 1.077 1.112 1.153 1.126 1.117 TOTAL 16.855 17.395 18.043 17.625 17.479

Tabla 5 “Costos de REVAMPING en celdas de media tensión”



99


1077

0

1111

5

1152

9

1126

2

1116

9

02000400060008000

100001200014000160001800020000


COSTOS DEL REVAMPING EN CELDAS DE MT


Grafica 3 “Análisis de costos del REVAMPING en celdas de media tensión”

6.3 COSTOS DE CELDAS NUEVAS

ELEMENTO AREVA LAGO SIEMENS ABB COSTO PROM

CELDA DE ENTRADA O ACOMETIDA Caja a prueba de Arco Interno Lámina en Coal Roll 463 460 404 456 446 Perillas 230 250 220 241 235 Bisagras de seguridad 203 210 209 200 205 Mirilla de seguridad en Policarbonáto

200 206 193 204 201

Mano de Obra 1.805 1956 2.030 2.117 1.977 Carro de deslizamiento. Carro para entrada del interruptor 262 294 256 294 277 Interruptor de 15 kV Ampollas de Vacío 15 kV - 630 A 394 390 403 406 398 Bobina de Apertura en 125 Vcc para Interruptor en vacío

103 110 104 120 109



100


Bobina de Cierre en 125 Vcc para Interruptor en vacío

103 110 104 120 109

Motor de Carga de Resorte en 125 Vcc para Interruptor en vacío

130 150 140 117 134

Juego de contacto de potencia para conexión interruptor-barraje (macho - hembra)

117 105 106 130 115

Fusible lado AT Transformador de tensión

59 57 59 66 61

Juego bornera enchufable para conexión del carro interruptor a la celda (pin macho - hembra)

206 256 204 250 229

Conmutador para control y comando del interruptor

110 119 106 117 113

Conmutador local - remoto 100 100 99 94 98 Reles Rele multifunción central ubicado en la parte superior de la celda marca Arteche

410 410 410 414 411

Rele de cierre. 261 250 283 257 263 Rele de apertura. 262 250 280 247 260 Rele de mínima tensión. 240 259 290 266 264 Exclusor mecánico de intervención del Rele de mínima tensión con señalización eléctrica.

170 166 164 167 167


190 200 184 190 191


140 161 153 144 150


100 94 100 104 100


100 97 94 101 98



101



190 200 184 190 191

Accesorios Moto reductor de carga resortes. 117 110 117 105 112 Protección moto reductor. 90 83 90 97 90 Dispositivo de control SF6 con tres LED.

30 31 43 24 32


117 110 117 105 112


30 31 43 24 32


30 31 43 24 32


100 107 104 103 104


100 107 104 103 104


100 107 104 103 104


140 143 135 130 137

Enclavamiento mecánico de seccionamiento con la puerta

140 143 135 130 137


130 133 125 120 127

Dispositivo de control del gas Presóstato de dos niveles. 107 117 120 130 119



102


Presóstato de dos niveles más dispositivo de control SF6 de doble nivel con tres LED

123 130 140 145 135


250 230 261 229 243


117 117 120 130 121


190 185 184 200 190

Contactos externos de Interruptor Contactos Mariposa 464 530 559 404 514 Ventanas deslizantes 257 289 234 240 255 Contactos de Posición Interruptor 117 163 163 164 152 Accionamientos mecánicos 195 194 193 200 196 Contactos de Barraje 464 530 559 504 514 Barraje de Tren de Celdas Barraje en cobre 1.261 1.130 1.590 1.590 1.393 Aislamientos de Barraje 957 910 990 963 955 Contactos de potencia de salida Transformadores de Medida Transformador de Voltaje 855 875 904 910 886 Transformador de Corriente 870 910 957 1.030 942 Pararrayos. 663 707 704 757 708 Luces de indicación 130 131 163 157 145 Transductores de Medida (CT'S) 455 434 494 507 473 Conductores Cable libre de Alógenos 690 710 730 704 709 Cable de Potencia 594 604 610 592 600 SUB-TOTAL 16.561 17.017 17.753 17.859 17.298 IMPUESTOS DE OBLIGATORIO PAGO NACIONALIZACION 20% 3.312 3.403 3.551 3.572 3.460 POLIZAS 1.5% 248 255 266 268 260 A.I.U. 25% 4.140 4.254 4.438 4.465 4.325



103


MANO DE OBRA 10% 1.656 1.702 1.775 1.786 1.730 TOTAL 25.918 26.632 27.783 27.949 27.071

Tabla 6 “Costo de celdas de media tensión nuevas”

16

.561

17.0

17

17.7

53

17.8

59

17.2

98

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000


COSTOS CELDAS NUEVAS DE MT


Grafica 4 “Análisis de costos de celdas de media tensión nuevas”

6.4 ANALISIS DE COSTO PROMEDIO ENTRE REVAMPING, RETROFIT

Y CELDAS NUEVAS.

De acuerdo a lo visto en las tablas de costos unitarios de las diferentes alternativas, a continuación se realizara un análisis financiero, donde se visualizaran las diferencias en costos y la garantía de las alternativas para realizar una selección adecuada de las mismas.

ALTERNATIVA COSTO ANTES DE IMP COSTO TOTAL DESVIACIÓN

RETROFIT 7.351 11.504 35%REVAMPING 11169 17.479 58%CELDAS NUEVAS 17.298 27.071 100%

Tabla 7 “Análisis de desviación de costos”



104


De acuerdo a la tabla 10, se puede concluir que el costo de realizar RETROFIT, versus el realizar celdas nuevas es del 58%, mientras que el REVAMPING la desviación es del 35%; la diferencia del RETROFIT vs el REVAMPING es del 34%.

7.35

1 1116

9 17.2

980

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

RETROFIT REVAMPING CELDAS NUEVAS

DIFERENCIA DE COSTOS DE CELDAS DE MT

COSTO ANTES DE IMP COSTO TOTAL

Grafica 5 “Diferencia de costos por alternativa”

En esta gráfica se observa los valores promediados en dólares americanos de las diferentes actividades que existen para la modernización de celdas de media tensión en subestaciones de potencia, es claro que la alternativa más económica es el RETROFIT pero esta no cumple con la Norma de Arco Interno, la cual por seguridad del los operadores debe ser tenida en cuenta para su evaluación. La diferencia del REVAMPING con la metodología anteriormente descrita, es que este si cumple las Normas de Arco Interno y adicional se adapta físicamente a la infraestructura existente, por tanto es una alternativa a tener en cuenta para la evaluación de un proyecto de modernización.



105


La alternativa de instalación de celdas nuevas que equivale a un 34% de sobrecosto frente al REVAMPING, tiene puntos a favor como son los bajos costos de mantenimiento que se deben hacer a las mismas, pero hay que tener en cuenta la periodicidad de los ciclos. Hay que tener en cuenta que en el caso del REVAMPING y el RETROFIT, implica la adaptación de los equipos nuevos de última tecnología en celdas antiguas que en algunos casos presentan desviaciones estructurales, aumentando la dificultad de realización de estas metodologías.



106


7. CONCLUSIONES

Al efectuar un análisis detallado de los beneficios y los problemas de los diferentes sistemas y basados en la experiencia que se ha tenido, se puede llegar a las siguientes conclusiones: • Retrofit: Se ha realizado en varios interruptores de celdas de media

tensión, se han encontrado problemas principalmente en el acople entre el barraje existente en el tren de celdas y el interruptor al cual se le efectuó el Retrofit, igualmente se han presentado problemas en los contactos de posición, en algunos casos estos no dan las señales necesarias al relé multifuncional o al equipo de comunicaciones del centro de control.

• Revamping: Este es un procedimiento que en Colombia no se ha

utilizado. Países como Argentina lo utilizan frecuentemente, se presentan problemas de acople con el barraje existente y en muchos casos se cambia el barraje completo para evitar este inconveniente. Edesur utiliza este sistema con buenos resultados, ya que se cambia todo el interruptor, se cambia todo el sistema de protección multifuncional y barraje, utilizando el cableado y la carcasa metálica completa representando una gran economía, además la celda queda cumpliendo con los requisitos de Arco Interno.

• Celdas Nuevas: Se compra todo el tren completo de celdas de media

tensión, por lo tanto por economía de escala se logra un ahorro económico. Es la solución más costosa pero es la más eficiente; solo es quitar las celdas viejas, utilizar la mitad de espacio y montar el tren nuevo. Actualmente fábricas como Areva tienen un precio competitivo, lo que aprovecha Codensa para cambiar todas las celdas antiguas, este procedimiento lo ha utilizado en subestaciones como San Fazon, La Paz, Fontibón y Muzú entre otras. Actualmente Codensa tiene un plan de modernización de celdas de media tensión bastante grande, en el cual las celdas antiguas se cambiarán por celdas nuevas.



107


8. RECOMENDACIONES

Teniendo en cuenta las conclusiones a las que se ha llegado, después del estudio técnico económico, y la comparación que se hizo de los diferentes proveedores de las técnicas de Revamping, Retrofit o de Celdas nuevas, las recomendaciones principales que se pueden hacer son:

• Si se hace un inventario total de las celdas que necesitan ser

repotenciadas, la mejor opción es la compra de celdas nuevas, ya que a pesar de ser la opción mas costosa, es la mas eficiente ya que no tiene problemas de acople, cumple con la normatividad de Arco Interno, se cumple con los requerimientos de seguridad, confianza y calidad; se ahorra tiempo y dinero en el mantenimiento de las celdas; y además se puede obtener una negociación al hacer una compra de varias unidades.

• Si la decisión es realizar la repotenciacion de las celdas la mejor opción

es el Revamping, que aunque es mas costoso que el Retrofit presenta menos inconvenientes, cambiando el interruptor y el barraje y el sistema de protección multifuncional, aprovechando la carcasa y el cableado, queda cumpliendo con los requisitos de Arco Interno. Este proceso se recomienda aplicarlo en Colombia para las diferentes empresas distribuidoras de energía.

• Pese a ser el procedimiento mas económico, el Retrofit ya se ha dejado

de utilizar en muchas distribuidoras de energía, sin embargo podría ser una opción muy económica en alguna eventualidad de Codensa S.A. ESP., que lo ha realizado en S/E que requieren de una rápida solución en celdas con tecnología de soplado magnético para las cuales no se tiene interruptor habilitado y además el numero de requerimientos no es mayor a dos unidades.



108


9. BIBLIOGRAFÍA

a. www.sacheargentina.com b. www.galpenergia.com c. www.jonach.com d. www.endesa.com e. www.electroluz.com.ar f. CIME Michoacán, Guía para el Diseño y Construcción de Instalaciones

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Documents

Estudio técnico y financiero para la compra de equipos