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Gas Aislante SF6.Wilson Astudillo, [email protected]
Wilson Borja, [email protected] Ortega, [email protected]
Byron Carmona, [email protected] Zuñiga, jzuñ[email protected]
Alta tensión IUniversidad Politécnica Salesiana.
Resumen—El presente documento tiene la finalidad de dara conocer las caracterizaras y usos del gas SF6, el cual porcaracterísticas propias presenta una elevada capacidad dieléc-trica, lo cual lo convierte en un gas optimo aislante para laimplementación en plantas GIS, evitando así la generacionalde arco eléctrico el cual puede generar problemas a equiposy personal ya sea en la manipulación de media y alta tensión.
Index Terms—SF6, GIS, Sub estaciones, Arco eléctrico.
I. INTRODUCCIÓN.
El SF6 gas de aislamiento con excelentes propiedades,es incoloro e inodoro con una excelente rigidez dieléctrica.Gracias a su rigidez dieléctrica y a las excelentes propiedadesde aislamiento se emplea como gas de aislamiento paracomponentes de media y alta tensión desde hace décadas. Larigidez dieléctrica del SF6, es muy superior a la del aire (másdel doble) y sometido a presiones de 2 a 4 bares es cincoveces superior. Destacándolo como medio dieléctrico. Estegas debe mantenerse fuera del contacto con la atmosfera yaque contribuye con el efecto invernadero.En 1939 Thomson-Houston patentó el principio de la utilización de SF6 paracables y condensadores de aislamiento.
II. MARCO TEÓRICO.
II-A. Gas SF6.
El Hexafluoruro de azufre o SF6 es un gas que presentaciertas características físico-quimicas que lo resaltan sobreotros gases, fue descubierto por Henri Moissan y Paul Le-beau al experimentar con flúor gaseoso y azufre, entre estascaracterísticas se puede mencionar:[1]
5 veces más pesado que el aire.No toxico, incoloro, inodoro y no inflamable en condi-ciones normales.No contiene componentes peligrosos.Resistencia hasta 500 °C.Químicamente estable.Antivenenoso.Excelente rigidez dieléctrica alcanzando valores de hasta2.5 a 3 veces la rigidez del aire.
Figura 1. Configuración atómica del SF6. [1]
De acuerdo a las características mencionadas el gas SF6presenta una excelente rigidez dieléctrica lo cual lo convierteen un perfecto aislante en los SUICHEOS eléctricos, y es quemediante la ayuda de este gas se evita generación de arcoeléctrico, el cual puede generar grandes problemas tanto parapersonal como para equipos al momento de realizar un cierre oapertura de un sistema ya sea en media, alta o muy alta tensión.Sin embargo no todas las características del gas SF6 sonpositivas, ya que presenta ciertas características que lo hacenperjudicial las cuales deben ser consideradas al momento demanipulación y utilización del gas, entre estas característicasestán:[1], [2]
El gas SF6 es un gas fluorado (gas F) con un altopotencial de calentamiento global.Es uno de los seis gases fluorados obligados a la super-visión.El gas SF6 presenta un nivel elevado de generacióndel efecto invernadero, pudiendo contaminar hasta 22800veces mas que el CO2.
La realización de estudios para conocer el nivel de contami-nación de este gas a sido de mucha utilidad y es que medianteestos se ha podido determinar que la contribución de este gaspara el efecto invernadero es mínima, sin embargo la correctamanipulación y utilización del mismo no esta por de mas, porlo que la utilización del gas SF6 se lo debe realizar en sistemascerrados, evitando el contacto con la atmósfera.
En la actualidad el diseño de equipos eléctricos que con-tienen este tipo de gas cumplen con una serie de normas quegarantizan la seguridad, fiabilidad y eficiencia de los sistemas,y entre las normas a cumplir están:[2]
Equipos eléctricos herméticamente sellados o con fundi-
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ción de calidad certificada.Reducción del uso de gas por cada equipo.Utilización de materiales de alta calidad.
II-B. Usos del gas SF6.
Debido a las características propias que presenta el gas SF6,este es aplicado en diferentes áreas, en los cuales las exigenciasde seguridad son altas:[3]
II-B1. Aplicación en el campo eléctrico: El gas SF6como se menciono anteriormente presenta una alta resistividadeléctrica lo cual lo hace muy atractivo para varias aplicacionesdentro del campo de la electricidad siendo empleado principal-mente como aislante gaseoso en interruptores de media, altay muy alta tensión.
II-B2. Implementación GIS.: La utilización del gas SF6a permitido desarrollar GIS (Subestaciones con aislamientode gas) con mayor nivel de seguridad y eficiencia, y es queen estas estaciones se emplea conmutadores o interruptoresautomáticos basados en la tecnología SF6, cuyos equiposrequieren de un menor espacio físico para su implementación,en consecuencia estos equipos generan un menor indice deperdidas de energía y es que las barras colectoras y las piezasactivas del los equipos son de menor tamaño, por lo que sereduce la perdida de energía, lo cual representa una fuerteventaja sobre equipos con diferente tecnología mejorando asíla eficiencia energética de la red eléctrica.
Figura 2. Equipo de conexión en planta GIS.
Sin embargo el desarrollo de equipos con la tecnología SF6requiere de una mayor cantidad de parámetros de seguridady es que un equipo de estos no puede presentar fugas delgas por lo cual debe ser construido en base a cubiertasmetálicas, ademas para garantizar el adecuado funcionamientodel equipo es necesario la capacitación del personal para elmanejo adecuado del mismo. [4]
II-B3. Transformadores aislados con gas SF6.: El aumen-to de la demanda de potencia en grandes ciudades de Japóncondujo a que hayan tenido que reforzar los sistemas de 154kV y 275 kV para mantener una calidad de servicio. Una delas soluciones fue la utilización de transformadores aisladoscon SF6 para las subestaciones de distribución ubicadas enáreas urbanas altamente pobladas, en grandes edificios y eninstalaciones subterráneas.
La siguiente figura muestra cómo evolucionó en el tiempola potencia y tensión de los transformadores aislados con gasSF6.
Las ventajas de la utilización de transformadores de altatensión y potencia aislados con gas respecto a los transforma-dores en aceite son su diseño compacto y menor peso, bajoruido y la eliminación del peligro de incendio (explosión).[5],[6]
II-B4. Interruptor de potencia SF6.: Los interruptoresde SF6 trabajan con un circuito cerrado de medio aislante,este aislante trabaja a bajos niveles de presión (3-7 bares),únicamente cuando opera el interruptor se aumenta la presiónen el área cercana al arco, es decir en el instante de separaciónde los contactos. [4]
II-B5. Disyuntores en SF6.: Para medios exteriores concaracterísticas de corte y aislamiento eliminando de estamanera cualquier riesgo de incendio.[4]
II-B6. Implementación en el uso medico.: EL gas SF6 enel campo de la medicina permite el aislamiento en equipa-miento científico como son las maquinas de rayos X y losequipos de cirugía.
Se emplea como agente de contraste para ultrasonidos en laformación de imágenes, siendo empleado para la visualizaciónde tumores. [7]
III. ANÁLISIS.
Ahora bien el SF6 tiene una alta importancia para uso enla industria eléctrica por ejemplo: Interruptores de SF6 paramedia y alta tensión. Estos nuevos interruptores comenzarona sustituir progresivamente a los interruptores de aire com-primido. En los interruptores de potencia, el SF6 se utilizacomo medio aislante y de extinción del arco, debido a sualto esfuerzo dieléctrico y baja conductividad térmica. Losinterruptores de alta tensión llenos con SF6 son capaces decortar energía, lo que es imposible de igualar con cualquierotro medio. En las subestaciones encapsuladas en SF6 toda launidad (interruptores, conectores, boquillas, transformadores)está aislada con el gas. Las subestaciones encapsuladas seutilizan donde las restricciones de espacio son importantes, yson prácticamente libres de mantenimiento, por lo que se en-cuentran generalmente en zonas urbanas. Estas subestacionesreducen el campo magnético en forma considerable y eliminanpor completo el campo eléctrico
Figura 3. Porcentaje de uso del SF6 en las respectivas industrias. [6]
En la figura 1 se presenta un porcentaje de las aplicacionesque se da al gas SF6, claramente se ve que el 81 % de los usosse le da en el campo eléctrico, para la fabricación, puesta en
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marcha, y operación de equipos de potencia como interrup-tores de corriente, líneas de transmisión, transformadores ysubestaciones encapsuladas.
IV. CONCLUSIONES.
El uso del gas SF6 es de gran importancia como medioaislante para la reducción del arco eléctrico, minorando deesta manera la disipación de potencia del componente. El GasSF6 tiene una mayor acogida en el campo eléctrico debidoa sus propiedades eléctricas, químicas y físicas. Presenta unaexcelente rigidez eléctrica y una baja conductividad térmicareduciendo la disipación de fenómenos eléctricos al darse elfuncionamiento de los componentes ya sean estos de media oalta tensión. No obstante se debe tener mucho cuidado de queeste gas no entre en contacto con el aire o humedad ya queprovocaría efectos tóxicos en el medio ambiente contribuyendode esta manera con el calentamiento global y a su vez poneen riesgo al factor humano.
Sin embargo las características de este gas son de mayorrelevancia permitido desarrollar equipos eléctricos mas eficien-tes, es decir el indice de perdidas por los equipos eléctricoses mucho menor ademas de que los equipos diseñados son demenor tamaño pero esta tecnología exige un mayor grado deseguridad.
REFERENCES
[1] DILO, “Tratamiento del gas SF6,” pp. 5–6. [Online].Available: http://www.kainos.es/media/PDF/Cat3DILO%20Equipos%20de%20manipulacion%20y%20medida%20gas%20SF6%20catalogo%20completo%202014%20espanol.pdf
[2] “Uso del gas SF6,” pp. 5–6. [Online]. Available:http://www.google.com.ec/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=27&ved=0CDsQFjAGOBQ&url=http%3A%2F%2Fwww.electroluz.com.ar%2Fceldas%2Fcatalogos%2FgasSF6.ppt&ei=xwdfVO73FbSOsQTkjoFQ&usg=AFQjCNHWdStToVFxOuF_WpKt6jX6jp4RDw&bvm=bv.79189006,d.cWc&cad=rja
[3] D.Koch, “SF6 properties and use in MV and HV switchgear,” Seccio1.1-1.3, pp. 4–5. [Online]. Available: http://www2.schneider-electric.com/documents/technical-publications/en/shared/electrical-engineering/breaking-techniques-switchgear/general-knowledge/ect188.pdf
[4] J. Escalada, “Subestaciones electricas de AT aisladasen gas,” Seccion 3, pp. 11–12. [Online]. Avail-able: http://www.ing.unlp.edu.ar/sispot/Libros%202007/libros/sosaesca/GIS%20DE%20ALTA%20TENSION_AAR.pdf
[5] FIME, “Iluminacion y alta tension ,” Seccion 3.4, p. 21. [Online].Available: http://gama.fime.uanl.mx/~omeza/pro/EquipoElectrico.pdf
[6] F. R .Flores and V.Romero, “Aplicaciones SF6 en la industriaelectrica ,” Seccion 1, pp. 230–231. [Online]. Available: http://www.revista.ingenieria.uady.mx/volumen16/aplicaciones.pdf
[7] M. Gerin, “Distribucion Media Tension Disyuntor MT,” pp. 2–3.[Online]. Available: http://www.construmatica.com/archivos/28205/distribucion_electrica_en_media_tension/aparallaje_media_tension/catalogo_disyuntor_mt_gi_e.pdf
![NP2a_EN.wbk_U2.pdf[1] (1).pdf](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/55cf8e7a550346703b9286b5/np2aenwbku2pdf1-1pdf.jpg)
![ETE_Muro_Costero_y_Caleta_Pescadores_Carelmapu[1] (1).pdf](https://img.pdfslide.tips/doc/110x75/563dbaf2550346aa9aa8f356/etemurocosteroycaletapescadorescarelmapu1-1pdf.jpg)
