Curso - Subestaciones Encapsuladas en Sf6

COORDINACIÓN DE PROYECTOS DE TRANSMISIÓN Y TRANSFORMACIÓN Gerencia Técnica

SUBESTACIONES ENCAPSULADAS EN SF6 OCTUBRE DE 2005

CONCEPTOS BÁSICOS

Expositores: Ing. Ignacio Alcocer Moreno

1

Ing. Jorge Quintana Castañeda


Subestación eléctrica de potencia

Definición. Es una instalación que forma parte de un sistema eléctrico constituyendo un nodo en el que convergen y se derivan circuitos para recibir, enviar y/o transformar la energía eléctrica a los diferentes niveles de tensión que requiera la red.

2


Subestación blindada aislada en gas SF6 Definición. Es una subestación en la cual sus equipos y partes vivas, que operan al voltaje del sistema, están contenidos dentro de compartimentos modulares conformados por envolventes metálicas conectadas entre sí y a potencial de tierra, dentro de las cuales el gas SF6 a presión constituye el principal aislamiento y medio de extinción del arco.

3


Breve historia a nivel mundial • En la primera mitad del siglo 20 se sintetiza el SF6 en laboratorio, se investigan sus propiedades químicas y físicas, su posible aplicación en la industria eléctrica y el proceso industrial para su producción. • En 1960 se inician los estudios sobre fundamentos y desarrollo de tecnología asociada al uso del SF6 en equipos eléctricos. • En 1964 se fabrica el primer interruptor monopresión con gas SF6. • En 1968 se termina la fabricación de la primera subestación aislada en gas SF6. • En 1976 se fabrica la primera subestación aislada en gas SF6 con tensión de 550 kV. • En 1983 se fabrica la subestación aislada en gas SF6 más grande del mundo (proyecto Itaipú, Brasil). 4

• En 1986 se fabrica la primera subestación aislada en gas SF6 con tensión de 800 kV.


Central Hidroeléctrica de Itaipú • Una de las centrales hidroeléctricas más grande del mundo. • Proyecto Binacional de Brasil y Paraguay sobre el Río Paraná. • De origen tuvo 12 600 MW de potencia instalada. • 18 unidades generadoras de 700 MW cada una. • Inició con una subestación aislada en gas SF6 con las siguientes características:

5

Tensión nominal: 550 kV

Corriente nominal: 4 000 A

Corriente nominal de interrupción: 63 kA

Cantidad de interruptores: 52

Longitud de barras aisladas con gas SF6: 7 500 m


Experiencia de CFE • CFE tiene más de 20 años de experiencia en el uso y operación de subestaciones aisladas en gas SF6 y cuenta con más de 30 subestaciones de este tipo en operación.

• La aplicación de este tipo de subestaciones se ha enfocado a requerimientos especiales como: Zonas urbanas con poca disponibilidad de espacio. Zonas con alto costo de la propiedad. Zonas de alta contaminación y ambiente corrosivo. Zonas con restricciones ambientales. Instalaciones subterráneas. 6

Otros requerimientos especiales que justifiquen su uso.


Principales proyectos de CFE Subestaciones de 400 kV

7

S.E. Plaza

S.E. San Nicolás

S.E. Laguna Verde

S.E. San Jerónimo

S.E. Monterrey P.V.

S.E. Petacalco

S.E. Aguamilpa

S.E. Hylsa Maniobras

S.E. P.V. Monterrey San Nicolás


S.E. San Jerónimo


S.E. San Nicolás

8


S.E. San Jerónimo

9


S.E. P.V. Monterrey

10



11



12

S.E. Jardín

S.E. Zapopan

S.E. Álamos

S.E. Niños Héroes

S.E. Agua Azul

S.E. Huites

S.E. Huites Agua Zapopan Azul

S.E. Álamos



13

S.E. Pajaritos

S.E. Refinería Madero

S.E. Playa Norte

S.E. Chancanab

S.E. J. B. Lobos

S.E. Poktapok

S.E. Playa Diamante

S.E. Kukulcan

S.E. Las Matas

S.E. Nichup Te

S.E. Boca del Río

S.E. Hunab Ku

S.E. Plaza Dorada

S.E. Condesa

S.E. Lomas del Mar

S.E. Playas

S.E. Faro

S.E. Gómez Palacio

S.E. Contry

S.E. Culiacán Centro

S.E. Cánticas

S.E. Kabah

S.E. Contry

S.E. Poktapok


S.E. Poktapok

14


Proyectos en proceso S.E. Taxco

S.E. Sector Juárez (230 kV) E D IF IC IO 2

S.E. Taxco A

15

S.E. Manzanillo II (400 kV)

S.E. Tecnológico (400 y 115 kV)

S.E. Sector Juárez

E D IF IC IO 1


Ventajas y desventajas Ventajas: 9 Espacio significativamente menor para su

instalación. 9 Mayor grado de seguridad y confiabilidad. 9 Menor probabilidad de fallas. 9 Mínima afectación por factores externos

(contaminación, altitud, presión de viento, etc.). 9 Menores requerimientos de mantenimiento. 9 Equipos con mayor avance tecnológico. 9 Mayor facilidad de transporte e instalación. 9 Menor impacto visual y ambiental. 9 Mayor facilidad en el cableado.

16

9 Menor nivel de ruido audible.


Espacio significativamente menor para su instalación Comparación de predios completos

SALA TABLEROS METAL-CLAD 23 kV

EDIFICIO 2 PLANTA BAJA

TORRE ANTENA

AREA DE JARDÍN

EDIFICIO 1

A S.E. GUADALAJARA NORTE

SALA SF6

S.E. Sector Juárez

A S.E. TESISTÁN

Área: 3 818 m2

% = 9.3 %

6 SALA SF

EDIFICIO 1


EXPLANADA

(ZONA DE AMORTIGUAMIENTO AMBIENTAL)

S.E. La Tuzanía

17

Área: 41 028 m2

S.E. Agua Azul

% = 100 %

Área: 2 783 m2

% = 6.78 %


Espacio significativamente menor para su instalación Comparación de bahías

19.67 A S.E. GUADALAJARA NORTE

SALA SF 6

A S.E. TESISTÁN

5.38

S.E. La Tuzanía

EDIFICIO 1

Área: 8 959 m2

% = 100 % S.E. Sector Juárez Área: 106 m2

% = 1.18 %

17.54

SALA SF

60.70

6

5.38 EDIFICIO 1

S.E. Agua Azul Área: 94 m2

18

147.60

% = 1.05 %


ACCESO

Espacio significativamente menor para su instalación N

CASETA DE CONTROL

S.E. Hylsa Particular S.E. Hylsa Maniobras ACCESO CFE

SUBESTACION EN SF6 400 kV ZONA DE 400 kV FOSA DE ACEITE

ÁREA: 1 020 m2

CASETA DE VIGILANCIA SERV. PROP.

ACCESO CFE ACCESO

19

A.V. R E P U B L I C A M E X I C A N A

A S.E. P.V. MONTERREY

A S.E. SAN NICOLAS


Mayor facilidad de transporte e instalación

20


Menor impacto visual y ambiental

21


Menor impacto visual y ambiental

22


Ventajas y desventajas Desventajas:

S.E. Zapopan

S.E. Zapopan

8 Precio superior del equipo.

8 Mayor problemática para ampliaciones.

8 Dependencia del fabricante de origen.

8 Mayor afectación a la instalación en

caso de falla mayor. 23

S.E. Zapopan

S.E. Zapopan


Arreglos de barras empleados por CFE Tensión de 115 kV • Barra Principal y Barra de Transferencia • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia • Doble Barra y Barra de Transferencia

Tensión de 230 kV • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia

Tensión de 400 kV • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia • Interruptor y medio 24


Barra Principal y Barra de Transferencia LT A S. E. POLVORIN 1C-4,0 km-795 kCM-ACSR L-2

LT A S. E. TAMPICO 1C-9,0 km-266 kCM-ACSR L-1 3AP's

1 TP

LT A S. E. REFINERIA PEMEX 1C-0,05 km-795 kCM-ACSR L-3 3AP's

3AP's CONEXION CABLE-AIRE

CONEXION CABLE-AIRE

CONEXION CABLE-AIRE

CABLE

CABLE

CABLE

CONEXION CABLE-SF6

CONEXION CABLE-SF6

CONEXION CABLE-SF6

3TC's R L

1 TP 3TP's

L

3TC's R

1 TP

3TC's R

L

L

L

L BARRA PRINCIPAL BARRA DE TRANSFERENCIA

L L

R

L R

L

1TC

25

L

R

R 3TC's

L

3TC's CONEXION SF6-AIRE

CONEXION SF6-AIRE

3AP's

3AP's

T-1 1T-3F-30 MVA 115000/13800 V

1TC

T-2 1T-3F-30 MVA 115000/13800 V

S.E. REFINERÍA MADERO SF6 115 kV


Doble Barra y Barra de Transferencia 4AP's

3AP's BANCO 2 (FUTURO) 3TC's 3T-1F-125 MVA 400/115/34,5 kV /

Subestación SF6 115 kV

3TC's 1TC

/

6TC's 3TC's

BANCO 1 4T-1F-125 MVA 400/115/34,5 kV /

3TC's

3TC's 1TC

/

6TC's

3TC's 1TC

3TC's

3TC's 1TC

4AP's

3AP's

TERMINAL SF6-AIRE

TERMINAL SF6-AIRE 3TPI's

3TPI's 3TC's

3TC's R

R 3TC's

L 3TPI's

L

R

L

R

L

L

L B1 115 kV

L

B2 115 kV 3TPI's L

L

L

L

L

R

R

3TC's

3TC's 3TPI's

L

L

L

L

L

L

L

R

R

R 3TC's

3TC's

3TC's 3TPI's

TERMINAL SF6-AIRE

TERMINAL SF6-CABLE

TERMINAL SF6-CABLE

CABLE DE POTENCIA

CABLE AEREO ACSR 1113 KCM-ACSR 2 C/F

CABLE DE POTENCIA

CABLE DE POTENCIA

TERMINAL CABLE-AIRE

TERMINAL CABLE-AIRE

3AP's

3AP's

3AP's

L-4

3AP's

A BANCO T2

L-3

L-2

R 3TC's

3TPI's

3TPI's

3TPI's

TERMINAL SF6-CABLE

TERMINAL CABLE-AIRE

26

BT 115 kV R R

TERMINAL SF6-AIRE

CABLE AEREO ACSR 1113 KCM-ACSR 2 C/F

3TPI's

TERMINAL SF6-CABLE CABLE DE POTENCIA

TERMINAL CABLE-AIRE

3AP's

A BANCO T1

3AP's

L-1


Barra Principal y Barra Auxiliar A S.E. ATEQUIZA 37,5 km-ACSR 1000 kCM

A S.E. ALAMOS 7 km-ACSR 1000 kCM CABLE DE POTENCIA

CABLE DE POTENCIA

CONEXIÓN SF6-CABLE

CONEXIÓN SF6-CABLE

3TP's

3TP's

3TC's

3TC's R L L

R

3TC's 3TP'S R

L L

L L BARRA PRINCIPAL BARRA AUXILIAR

3TP'S

L

R

AMARRE L

L

L

R

R

3TC's

3TC's

TERMINAL SF6-AIRE 3AP's

27

TERMINAL SF6-AIRE

3AP's T-1 1T-3F-60 MVA 230/23 kV

T-2 1T-3F-60 MVA 230/23 kV

S.E. Agua Azul SF 230 kV

6


Barra Principal y Barra Auxiliar A S.E. ESCOBEDO

A S.E. HUINALA C1

3AP's

3 TP's

A S.E. HUINALA C2

3AP's

3AP's

3AP's

CONEXION SF6-AIRE

CONEXION SF6-AIRE

3TC's R L L

3TC's R L L

3 TP's

A S.E. HYLSA

3 TP's

3TC's L L

1TP

CONEXION SF6-AIRE

CONEXION SF6-AIRE

3TC's R L L

3TC's R L L

3 TP's

R BARRA PRINCIPAL BARRA AUXILIAR R L L R

1TP

3TC's

L L R 3TC's CONEXION SF6-AIRE

CONEXION SF6-AIRE 4AP's

3AP's

BCO-9 4T-1F-125MVA 400/115/34,5 kV

S.E. PV Monterrey SF6 400 kV

28

BCO-10 3T-1F-125MVA 400/115/34,5 kV


Normas y especificaciones Publicación IEC 62271-203 Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV. Publicación internacional aplicable a subestaciones aisladas en gas SF6. Incluye, entre otros conceptos: condiciones de operación, capacidades nominales, diseño y construcción, pruebas de prototipo, pruebas de rutina, pruebas en sitio, entre otros. Es de aplicabilidad general. Se complementa con otras publicaciones aplicables a equipos diversos (interruptores, cuchillas desconectadoras, TC’s, SF6, etc.) 29

Versión vigente: 2003-11.


Normas y especificaciones Especificación CFE VY200-40 Subestaciones blindadas aisladas con gas SF6 (hexafloruro de azufre) para tensiones de 72,5 a 420 kV. Establece las características técnicas y condiciones generales de los equipos. Define los requerimientos de control de calidad. Es de aplicabilidad general. Se complementa para cada obra con características particulares. Versión vigente: Agosto 2004. 30


Valores de pruebas dieléctricas y características nominales Tensiones nominales y máximas de diseño (kV) Características nominales de la subestación Tensión nominal Frecuencia nominal

Unidades kV rcm

400/420

230/245

115/123

69/72,5

400

230

115

69

Hz

60

Corriente nominal en barras

A rcm

2000-3150**

2000-3150**

2000-3150**

2000-3150**

Corriente nominal en bahías de salida

A rcm

2000-3150

2000-3150

2000-3150

2000-3150

Corriente de corta duración (1 s)

kA rcm

40

40*

31,5*

31,5*

Corriente dinámica de corto circuito

kA cresta

104

104

82

82

Tensión de aguante al impulso por rayo (1,2 x 50 µs)

kV cresta

1425

1050

550

325

Tensión de aguante al impulso por maniobra

kV cresta

1050

---

---

---

kV rcm

520

460

230

140

Tensión de aguante a 60 Hz (1 min) Nivel de descargas parciales

ρC

Nota

NOTA: El fabricante debe establecer valores de garantía en lo que respecta al valor máximo de descarga parciales en pico Coulombs para cada sub ensamble a ser probado durante las pruebas de rutina y/o prototipo.

31

* Salvo que se especifique otro valor en Características Particulares. ** Se debe indicar en las características particulares la corriente nominal de alta y media tensión.


Características del gas SF6

32

•

Fórmula química: SF6.

•

Gas inerte y químicamente estable.

•

Cinco veces más pesado que el aire.

•

No tóxico, no inflamable, incoloro e inodoro.

•

Producido por reacción directa a 300 °C de azufre fundido y flúor gaseoso.

•

Suministrado como gas licuado a su presión de vapor.

•

Su densidad a 20 °C y 1 atm es de 6,16 g/l.

•

Rigidez dieléctrica de 2,5 a 3 veces superior a la del aire a la misma presión.

•

Temperatura de licuefacción muy baja.

•

Excelente comportamiento para extinción del arco eléctrico.

•

El gas SF6 nuevo debe cumplir con la publicación IEC 60376.

•

El uso y manejo de gas SF6 debe cumplir con la publicación IEC 61634.

•

La verificación del gas SF6 en operación debe cumplir con la publicación IEC 60480.


Rigidez dieléctrica y temperatura de licuefacción del gas SF6 Rigidez dieléctrica

Tensión (kV)

Temperatura de licuefacción

SF6

38 mm

9

Presión relativa (bars)

Densidad (g/l)

8

150

7

41,6 curva de licuefacción

6

Aceite

28

5

100

4

Aire

3 2

50

1 Presión (bars) 0 1

33

2

3

4

5

6

0 -60 -50 -40 -30 -20 -10

0

+10 +20 +30 +40 +50 +60 +70 +80 +90 +100 Temperatura (°C)


Descomposición del gas SF6 por efectos del arco eléctrico SF6

Gas noble, no tóxico

Arco eléctrico Tetrafloruro de azufre, gas tóxico más fluor

SF4 + 2F H2O Fluoruro de tionil, gas tóxico más ácido fluorhídrico

SOF2 + 2HF H2O

Anhídrido sulfuroso, gas tóxico o venenoso más ácido fluorhídrico

34

M

SO2 + 2HF

MFn

Material químico por lo regular en polvo el cual es corrosivo

SiO2

SiF4 + 2H2O

Tetrafloruro de silicio, gas tóxico por inhalación más agua


Grado de toxicidad, Valor Límite Permitido (TLV) Se refiere a las concentraciones máximas permitidas en un ambiente

Nombre del gas

Nomenclatura

TLV (ppm)

Hexafloruro de azufre

SF6

1000

Ácido fluorhídrico

HF

3

Fluoruro de tionil

SOF2

2,5

Tetrafloruro de azufre

SF4

0,1

Anhídrido sulfuroso

SO2

2

para el seguro desempeño de una persona promedio en una jornada de 40 horas por semana.

La naturaleza de los productos generados en el arqueo, depende de la cantidad de humedad, ácidos, y materiales que se encuentran en la vecindad del arco.

35


Riesgos en el manejo del gas SF6 • El SF6 como tal es de mínima afectación para el ser humano, su inhalación, contacto con los ojos y piel no es de alto riesgo, y produce únicamente efectos menores como irritación, hinchazón y sensación de frío, particularmente en su estado líquido. • En estado gaseoso, y únicamente en altas concentraciones dentro de espacios cerrados y sin ventilación, puede producir asfixia por falta de oxigeno durante la respiración por tratarse de un gas con mayor densidad que el aire el cual es desplazado por el SF6. • Los riesgos mayores al ser humano estás dados por los productos derivados de la descomposición del SF6 por efecto del arco, altas temperaturas y presencia de sustancias o impurezas presentes en el gas o en los espacios que éste ocupa, y que contribuyen a la formación de subproductos tanto gaseosos como sólidos en polvo sumamente agresivos y dañinos por su alto grado de toxicidad. • El contacto con estas sustancias puede presentarse de dos maneras, una durante la realización de trabajos de mantenimiento a las partes internas de los compartimentos de gas de una subestación aislada en SF6 y la segunda, aún más grave, es en caso de una ruptura o explosión de algún compartimento o parte de la subestación por falla interna,

36 con expulsión violenta de gases y sustancias, aún con elevadas temperaturas.


Medidas preventivas para la seguridad del personal y las instalaciones Medidas para el personal encargado de dar servicio y mantenimiento a la subestación aislada en SF6 Uso de guantes resistentes a productos químicos Uso de equipos de protección respiratoria Uso de ropa de material resistente a productos químicos Uso de lentes para protección de los ojos Uso de calzado resistente a productos químicos Medidas de seguridad en la subestación aislada en SF6 Prever áreas ventiladas Medidas contra incendio Evitar equipos o instalaciones que produzcan altas temperaturas Salidas de emergencia Evitar acumulación del SF6 en espacios cerrados Instalaciones hidrosanitarias cercanas para atender al personal afectado Disponer de equipos y accesorios adecuados para el manejo del SF6 y sus productos Recipientes y espacio adecuados para el almacenamiento del SF6 y sus productos Otras medidas de seguridad Capacitación al personal para el manejo y desecho del gas y sus productos 37 Control del acceso a personal ajeno a la instalación


Componentes principales de una subestación aislada en gas SF6 1. BARRAS

4

1

2. ENVOLVENTES 3. INTERRUPTOR

7

4. CUCHILLAS DESCONECTADORAS

13

5

5. CUCHILLAS DE PUESTA A TIERRA 6. TC’s 7. TPI’s

10

2

8

12

8. TERMINALES 9. AISLADORES 10. GABINETE DE CONTROL LOCAL 11. COMPARTIMENTO DE GAS

6

9

12. COPLE DE EXPANSIÓN 13. DISPOSITIVO SOBREPRESIÓN

ELEMENTOS DE POCO USO APARTARRAYOS

38

11

3

TPC’s


Partes conductoras

39

Materiales

Cobre

Aluminio

Aleaciones

Contactos plateados en puntos de conexión.

Contactos deslizables.

Otros elementos de expansión y contracción.

Diseño para minimizar efecto corona.

Accesorios para facilitar el desensamble.

Sujeción por medio de aisladores.


Materiales de las envolventes

Aluminio

Acero

40

El aluminio es más ligero que el acero. El acero es más resistente a esfuerzos mecánicos y sobrepresiones internas. El aluminio se afecta más con fallas internas y es más propenso a posibilidad de perforación por arco interno. El acero es más pesado y requiere cimentaciones y obra civil más robustas. El acero es más propenso a la corrosión por agentes externos. Los efectos magnéticos son mayores sobre las envolventes de acero. Para un tiempo mínimo de aguante a la perforación por arco interno, la envolvente de aluminio debe tener un espesor mayor al de una envolvente de acero.


Tipos de envolventes

Los tipos de envolvente en subestaciones aisladas en gas SF6 pueden ser de dos tipos.

41

Monofásicas

Trifásicas




42

Monofásicas

Ventajas: 9 Campo eléctrico perfectamente distribuido.




Monofásicas

9 Campo eléctrico perfectamente distribuido. 9 Elimina la posibilidad de fallas entre fases. 9 Todas las fallas son siempre de fase a tierra. 9 En caso de daño en una de las fases, éste generalmente afecta solo a la fase dañada.

43

Ventajas:

Desventajas: 8 Mayor cantidad de material y dimensiones de las bahías. 8 Requerimientos mayores en cuanto compartimentos, cantidad de gas, y equipo de monitoreo.



Los tipos de envolvente en subestaciones aisladas en gas SF6 pueden ser de dos tipos. Ventajas: 9 Diseño más compacto. 9 Menor cantidad de material y dimensiones de las bahías. 9 Menor número de compartimentos de gas y de equipos de monitoreo. 9 Mayor facilidad de montaje.

Desventajas:

8 Campo eléctrico irregular. 8 Una falla interna siempre genera una falla entre fases. 8 Un daño en la envolvente siempre afectará las tres fases. 44

Trifásicas



La especificación CFE VY200-40 prevé ambas soluciones hasta 145 kV. Para tensiones superiores a 145 kV CFE acepta únicamente envolventes monofásicas. Existen diseños que combinan ambos tipos de envolventes.

45

Monofásicas

Trifásicas


Interruptores • •

• •

De uso normal De uso especial: Switcheo de reactores Switcheo de capacitores Con resistencias de preinserción Fases Separadas o integradas Accionamientos 9 Hidráulico 9 De resorte 9 Combinación

•

46

•

8 Neumático Operación Tripolar o monopolar Posición Vertical u horizontal


Accionamiento Hidráulico Esquema 1.

Circuito de alta presión

2.

Presión atmosférica

3.

Presostato

4.

Válvula de control

5.

Grifo de vaciado

6.

Bomba de aceite

7.

Filtro

8.

Válvula de seguridad

9.

Acumulador de nitrógeno

10. Bobina de apertura 11. Bobina de cierre

47


Accionamiento de resorte Esquema

48

1.

Motor de recargado de resortes

2.

Engranaje

3.

Resorte en espiral

4.

Trinquete de cierre

5.

Leva

6.

Palanca de rodillos

7.

Trinquete de apertura

8.

Resorte de apertura


Accionamiento combinado Esquema

49

1.

Aceite a baja presión

2.

Aceite a alta presión

3.

Bomba de aceite

4.

Pistón

5.

Válvula de cambio de presión

6.

Resorte


Posición del interruptor Interruptor Vertical

Interruptor Horizontal

50


Cuchillas desconectadoras

Aíslan los elementos de la subestación.

Fases separadas o integradas.

Operación local y remota.

51

Accionamiento eléctrico o manual.

Bloqueos mecánicos y eléctricos.

Distintas configuraciones.


Cuchillas de puesta a tierra

Constituyen medios de seguridad para el personal durante mantenimiento.

Operación local y remota.

Tipos de cuchillas de puesta a tierra:

52

Conectan a tierra distintas partes de la subestación.

•

Operación normal (lenta).

•

Operación rápida.

Las cuchillas rápidas cuentan con capacidad de cierre con altas corrientes. Las cuchillas rápidas se instalan a la salida de las bahías y en barras. Existen cuchillas que hacen la función de cuchilla principal + cuchilla de puesta a tierra.


Cuchillas de puesta a tierra

S.E. REFINERÍA MADERO SF6 115 kV

53


Cuchilla principal + cuchilla de puesta a tierra

54

♣ DS Close

♣ DS Open

♣ DS Open

♧ ES Open

♧ ES Open

♧ ES Close


Transformadores de corriente

55

Son del tipo dona. Las barras conductoras constituyen el primario del TC. Pueden ser de relación simple o múltiple. Cada secundario se arrolla sobre un núcleo independiente.

Se recomienda solicitar solo la cantidad de secundarios requeridos. La exactitud se especifica con base en la publicación IEC 60044-1.


Clases de Exactitud y carga nominal para TC’s La Especificación CFE VY200-40 define la clase de exactitud para medición y para protección con base en la publicación IEC 60044-1 como sigue: Tensión nominal del sistema [kV]

Tensión máxima de diseño del equipo [kV]

72,5

69

72,5

85

100

85

100

115

123

115

123

138

145

138

145

161

170

161

170

230

245

230

245

400

420

400

420

Tensión nominal del sistema [kV]


69

Clase de exactitud Para medición

0,2

Carga nominal [VA]

30

Clase de exactitud y carga nominal para medición

Clase de exactitud para protección

50 10P20

100

Clase de exactitud y carga nominal para protección

Hasta abril de 2005, la clase de exactitud y carga se definían con base en la norma ANSI-C57.13

56

Carga nominal [VA]


Transformadores de potencial inductivo (TPI)

Cuentan con un núcleo, un devanado primario y, generalmente, con dos devanados secundarios. Para envolventes monofásicas cada TPI se encuentra en un compartimento propio. Para envolventes trifásicas los TPI’s de las tres fases se encuentran en un compartimento común.

TPI monofásico

Generalmente las tensiones de cada secundario son 115 V con una derivación en 69 V. Generalmente la capacidad térmica del TPI es mínimo de 1000 VA.

La exactitud se especifica con base en la publicación 57 IEC 60044-2.

TPI trifásico


Clases de Exactitud y carga nominal para TPI’s La Especificación CFE VY200-40 define la clase de exactitud con base en la publicación IEC 60044-2 como sigue: Tensión nominal del sistema [kV]


69

72,5

85

100

115

123

138

145

161

170

230

245

400

420

Clase de exactitud

Carga nominal [VA]

0,2

100

Clase de exactitud y carga nominal Hasta abril de 2005, la clase de exactitud y carga se definían con base en la norma ANSI-C57.13

58


Terminales SF6- AIRE Se emplean para llevar a cabo la transición entre las partes conductoras de las salidas de bahías en gas SF6 y los conductores aéreos de los circuitos. El material de las terminales puede ser de porcelana o algún material sintético. Para tensiones superiores a 123 kV, el montaje debe ser preferentemente vertical, o bien, con una inclinación máxima de 30° respecto a la vertical. La distancia de fuga de las terminales deberá especificarse de acuerdo al nivel de contaminación del sitio de la instalación. Las terminales conforman un compartimento independiente a otros, e incluyen accesorios para llenado y drenado, monitoreo de gas y accesorios para montaje. Las terminales incluyen sus correspondientes conectores primarios y de puesta a tierra para sus 59 partes metálicas.


Terminales SF6- CABLE

Se emplean para llevar a cabo la transición entre las partes conductoras de las salidas de bahías en gas SF6 y los cables de potencia de los circuitos. La terminal está formada por un compartimento en gas SF6 que aloja un cono que recibe el cable de potencia debidamente terminado. Este tipo de terminales pueden ser monofásicas (para recibir el conductor de la fase correspondiente) o trifásicas (para recibir los conductores de las tres fases de un circuito). Las terminales conforman un compartimento independiente a otros, e incluyen accesorios para llenado y drenado, monitoreo de gas y accesorios para montaje.

Las terminales incluyen sus correspondientes conectores primarios y de puesta a tierra para sus 60 partes metálicas y la pantalla del cable.


Terminales SF6- ACEITE

Se emplean para conectar de manera directa las partes conductoras de las bahías en gas SF6 con las terminales del transformador sin tramos aéreos. La terminal está conformada por un compartimento en gas SF6 que aloja la boquilla de salida del transformador, acoplándose directamente a la brida de la boquilla. Este tipo de terminales conforman un compartimento independiente a otros, e incluyen accesorios para llenado y drenado, monitoreo de gas y accesorios para montaje. Las terminales incluyen sus correspondientes conectores primarios y de puesta a tierra para sus partes metálicas y la terminal de la boquilla.

Su aplicación está restringida y solo se emplea en casos especiales ya que su uso hace que el transformador sea 61 de diseño especial, con las limitantes que esto conlleva.


Aisladores

Sirven de soporte a las barras conductoras.

Brindan aislamiento entre partes vivas y envolventes, y entre fases.

Tipo: •

Estanco. Delimitan compartimentos de gas.

•

Pasante. Permiten el paso de gas entre compartimentos.

Diseñados para operar con altos gradientes de potencial.

62

Soportan efectos producidos por arco eléctrico y altas presiones.


Gabinetes de control local

Un gabinete de control por bahía.

Controla y monitorea el gas SF6.

Aloja los bloqueos eléctricos entre los equipos.

Interfase entre los equipos de la bahía y los tableros de PCyM de la subestación.

Mímico para operación local y cuadros de alarmas.

Cableado a las bahías por medio de conectores enchufables (excepto para

63

TC’s y TP’s).


Compartimentos Definición. Espacio delimitado por un tramo de la envolvente y por aisladores tipo entanco que contiene un volumen de gas independiente. • Mayor número de compartimentos implica un costo mayor de la instalación. • Una fuga de gas afecta en menor grado a un compartimento de mayor tamaño. • Un compartimento grande implica más trabajo para el retiro, almacenaje y recarga del gas en caso de mantenimiento, así como mayor capacidad del equipo para manejo del gas SF6. • Compartimentos pequeños implican mayor número de equipos de supervisión del gas y accesorios para alivio de presión. • La compartimentación ayuda a que en caso de fuga o falla interna se afecte únicamente a las partes contenidas en un 64 compartimento sin afectar a otros.


Cople de expansión

Permite dilatación y contracción longitudinal de las envolventes.

Facilita el ensamble y desensamble de las envolventes.

Reduce esfuerzos en puntos de apoyo y soportes.

Se emplean principalmente en tramos largos de envolvente.

65 Requiere accesorios para dar continuidad eléctrica a la envolvente.


Dispositivo de sobrepresión

66

Dispositivo de seguridad para la envolvente. Se localizan en cada uno de los compartimentos de gas Opera a presiones superiores a las de operación de la subestación, e inferiores a la presión de ruptura de las envolventes. El gas expulsado se direcciona hacia algún lugar, tratando de minimizar la probabilidad de daño a personal y equipos.


Refaccionamiento y equipos especiales La Especificación CFE VY200-40 establece para subestaciones en SF6 lo siguiente: Lote de partes de repuesto definido en especificación CFE VY200-40.

Partes de repuesto propuestas por el fabricante.

Herramientas y equipos especiales. 67


Lote de partes de repuesto definido en especificación CFE VY200-40 Un aislador de cada uno de los tipos incluidos en la subestación. Una terminal SF6–aire (si se tiene de este tipo en la instalación). Un densímetro para supervisión del gas. Una placa de ruptura del dispositivo de sobrepresión. Una botella de gas SF6 de 40 kg. Un 10% de empaques de cada uno de los tipos utilizados en la instalación. Un 10 % de filtros de absorción (material secante). Un juego de contactos principales para un interruptor de cada tipo y tensión. Un conmutador de contactos auxiliares del mecanismo del interruptor. Un juego de 12 bobinas de disparo para el interruptor. Un juego de 6 bobinas cierre para el interruptor. Un conjunto moto-bomba (para interruptores con mecanismo hidráulico). Un conjunto moto-compresor (para interruptores con mecanismo neumático). Un motor para carga del resorte (para interruptores con mecanismo cargado a resorte). Un manómetro indicador de presión del gas SF6 del compartimento del interruptor.

68 Un manómetro indicador de presión en el mecanismo del interruptor.


Lote de partes de repuesto definido en especificación CFE VY200-40 Un mecanismo completo para cuchillas desconectadoras de cada tipo. Un motor para el mecanismo de cuchillas desconectadoras. Un conmutador de contactos auxiliares del mecanismo de cuchillas desconectadoras. Un mecanismo completo para cuchillas de puesta a tierra de cada tipo. Un motor para el mecanismo de cuchillas de puesta a tierra. Un conmutador de contactos auxiliares del mecanismo de cuchillas de puesta a tierra. Un 10% de componentes del gabinete de control incluyendo relevadores auxiliares, contactores, arrancadores, fusibles, lámparas de señalización, y unidades de los cuadros de alarmas, etc. Grasas y lubricantes necesarios para mantenimiento y/o montaje de por lo menos dos bahías.

Partes de repuesto recomendadas por el fabricante Son aquellas que cada fabricante, con base en su diseño, recomienda en adición a las especificadas por CFE, siendo opcional su adquisición. 69


Herramientas y equipos especiales CFE requiere que el fabricante incluya un juego de herramientas y equipos especiales para el montaje y mantenimiento del equipo, dentro de los cuales se deben incluir los siguientes: Equipos de seguridad para el manejo de gas SF6. Unidad de servicio para transferencia de gas SF6. Equipo para servicio de carga, descarga, filtrado, secado, licuado y regeneración de gas SF6. Un medidor de punto de rocío para el gas SF6. Un detector de fugas de gas SF6. Un medidor del grado de pureza del gas SF6. 70


Pruebas CFE establece en la Especificación CFE VY200-40 que las pruebas a las subestaciones aisladas deberán efectuarse conforme a lo indicado en la norma IEC 62271-203 Gas-insulated metal-enclosed switchgear for rated voltages above 52 kV, incluyendo principalmente las siguientes: Pruebas de prototipo

Pruebas de rutina

Pruebas en sitio

71

Pruebas de puesta en servicio


Pruebas de prototipo Estas pruebas se llevan a cabo en laboratorios reconocidos y/o en la fábrica. Su propósito es verificar el diseño del equipo. Se realizan a un solo equipo o componente denominado prototipo.

72

Pruebas para verificar nivel de aislamiento del equipo y pruebas dieléctricas en circuitos auxiliares. Pruebas de voltaje de radio interferencia (RIV). Pruebas de elevación de temperatura y medición de resistencia del circuito principal. Pruebas de corriente de aguante (pico y corta duración). Pruebas para verificación de capacidades de cierre y apertura. Pruebas de operación mecánica. Pruebas de aguante de envolventes. Verificación del grado de protección de las envolventes.

Pruebas de hermeticidad del gas. Pruebas de compatibilidad electromagnética (EMC). Pruebas adicionales a circuitos de control y auxiliares. Pruebas a particiones. Pruebas de operación satisfactoria a temperaturas límite. Pruebas de desempeño de los aisladores bajo ciclos térmicos y de hermeticidad del gas Pruebas de corrosión de conexiones a tierra. Pruebas bajo condiciones de arco por fallas internas.


Pruebas de rutina Estas pruebas se llevan a cabo en la fábrica. Su propósito es verificar la correcta fabricación del equipo. Estas pruebas se efectúan a todos los equipos y componentes que se suministran. Pruebas dieléctricas en el circuito principal. Pruebas en circuitos de control y auxiliares. Medición de resistencia en el circuito principal. Pruebas de hermeticidad. Revisión visual y de diseño. Pruebas de presión a envolventes. Pruebas de operación mecánica. Pruebas en circuitos auxiliares, equipos y bloqueos en el mecanismo de control. 73

Pruebas de presión en particiones.


Pruebas en sitio Estas pruebas se llevan a cabo en el sitio de la instalación. Su propósito es verificar la correcta instalación y funcionamiento de los equipos y componentes de la subestación. Pruebas dieléctricas en el circuito principal Pruebas dieléctricas en circuitos auxiliares Medición de resistencia en el circuito principal Pruebas de hermeticidad Chequeos y verificaciones Verificación de la calidad del gas 74


Pruebas de puesta en servicio Adicionalmente a las pruebas prototipo, de rutina y en sitio, las cuales deben realizarse conforme a lo indicado en la publicación IEC 62271-203, se deberán efectuar las pruebas para la puesta en servicio de la subestación referidas en el documento Procedimiento para la Puesta en Servicio de Subestaciones de Transmisión y Distribución, las cuales incluyen:

Pruebas preoperativas

Pruebas operativas

75


Supervisión y capacitación

CFE incluye como parte del alcance del fabricante lo siguiente: Brindar servicios de supervisión durante el montaje, pruebas en sitio y puesta en servicio de la subestación. Impartir un programa de entrenamiento para capacitación del personal de CFE que participará durante el montaje, así como en la operación y 76

mantenimiento de los equipos.


Principales fabricantes ABB AREVA GE-HITACHI HYUNDAI MITSUBISHI MERLIN GERIN SIEMENS TOSHIBA 77

VATECH


78


79


80


81


82


83


84


Technical Data for 145kV GIS Rated Voltage Rated Normal Current

3150 [A]

Rated Short-Time Current

40 [kA]

First- Pole- to- Clear Factor

1.3 , 1.5

Power Frequency Voltage

230 / 275 [kV rms]

Lightning Impulse Voltage

550 / 650 [kV peak]

Operating Mechanism

85

123 / 145 [kV]

Motor Spring


Technical Data for 245kV GIS Rated Voltage Rated Normal Current Rated Short-Time Current First- Pole- to- Clear Factor

3150 [A] 40 / 50 [kA] 1.3 , 1.5


460 [kV rms]


1050 [kV peak]

Operating Mechanism

86

245 [kV]

Hydraulic


Technical Data for 550 kV GIS Rated Voltage Rated Normal Current

4000 [A]

Rated Short-Time Current

50 [kA]


710 [kV rms]


1550 [kV peak]

Operating Mechanism

87

550 [kV]

Hydraulic


tensión asignada, 50/60 Hz

kV ef.

72,5

123

145

170

tensión soportada a frecuencia industrial

kV ef.

140

230

275

325

tensión soportada a los impulsos tipo rayo

kV crest. 325

550

650

750

N.A.

N.A.

N.A.

tensión sopor. a las sobretensiones de maniobra kV crest. N.A. corriente en servicio continuo*

juego de barras

A

3150* 3150* 3150* 3150*

llegada/salida

A

3150* 3150* 3150* 3150*

corriente de corta duración admisible

kA ef.-s 50-3

50-3

50-3

50-3

valor de la cresta de la corriente admisible

kA crest. 125

125

125

125

poder de corte asignado en cortocircuito

kA ef.

50

50

50

* a una temperatura ambiente de 55°C

88

50


tensión asignada, 50/60 Hz

kV ef.

72,5

123

145

170

245

300

tensión soportada a frecuencia industrial

kV ef.

140

230

275

325

460

380

tensión soportada a los impulsos tipo rayo

kV crest. 325

550

650

750

1050 1050

N.A.

N.A.

N.A. N.A.

tensión sopor. a las sobretensiones de maniobra kV crest. N.A. corriente en servicio continuo*

850

juego de barras

A

3150* 3150* 3150* 3150* 4000 4000

llegada/salida

A

3150* 3150* 3150* 3150* 3150* 3150*

corriente de corta duración admisible

kA ef.-s 50-3

50-3

50-3

50-3 50-3

50-3

valor de la cresta de la corriente admisible

kA crest. 125

125

125

125

125

125

poder de corte asignado en cortocircuito

kA ef.

50

50

50

50

50

* a una temperatura ambiente de 55°C

89

50


90


91


92


Características particulares

93

•

Forman parte de las especificaciones de la subestación.

•

Complementan a la especificación general CFE VY200-40.

•

Presenta con mayor detalle las características y requerimientos con que debe cumplir en forma específica una subestación.


SUBESTACIONES ENCAPSULADAS EN SF6 OCTUBRE DE 2005

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

Expositores: Ing. Ignacio Alcocer Moreno

94

Ing. Jorge Quintana Castañeda


Consideraciones para el diseño Tipo de instalación Arreglo de barras Cantidad de bahías Tamaño típico de bahías Acometidas de alimentadores Cantidad y tipo de terminales Arreglo y distribución de bahías 95

Dimensionamiento del edificio


Tipo de instalación Tipo interior

Tipo intemperie

96


Arreglos de barras Tensión de 115 kV • Barra Principal y Barra de Transferencia • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia • Doble Barra y Barra de Transferencia

Tensión de 230 kV • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia

Tensión de 400 kV • Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia • Interruptor y medio 97


Cantidad de bahías •

Considerar la cantidad de bahías para líneas de transmisión, equipos de transformación y equipos de compensación, de acuerdo a lo establecido en POISE.

•

Considerar las bahías para alimentadores futuros, para lo cual:

•

98

Es conveniente adquirir desde el principio las bahías requeridas para alimentadores futuros programados.

Si no se adquieren bahías para alimentadores futuros, conveniente dejar previstos los espacios que se requieran.

es

A pesar de que no se tenga indicio de alimentadores futuros, es conveniente dejar espacio suficiente en ambos lados del edificio para eventuales ampliaciones futuras.


Cantidad de bahías 3TC's BANCO 1 4AT-1F-75 MVA 400/230/13,8 kV

6TC's 3TC's

3TC's

1TC

4AP's TERMINAL SF6-AIRE 3TC's

SUBESTACIÓN EN SF6, 400 kV R L L

R

3TPI's

R

3TPI's

AMARRE

BARRA AUXILIAR, 400 kV BARRA PRINCIPAL, 400 kV L

L

L

L

R

3TC's 1AP

9TC's

3TC's

R 3TC's

TERMINAL SF6-AIRE

TERMINAL SF6-AIRE

3AP's

4AP's 2TO's

1RN-1F 1TC 3TPC's 3AP's

99

L

3TC's

4R-1F 16,66 MVAr c/u 2TC

L

A-1 A S.E. TAPACHULA C1


Cantidad de bahías A BANCO DE TRANSFORMACIÓN 1

A S.E. TAPACHULA C1

100

A S.E.TAPACHULA C2 (FUTURO)

Y MANTENIMIENTO

FUTURO

ALIMENTADOR

FUTURO

EQUIPO BARRAS

BANCO

AMARRE

ÁREA PARA MANIOBRAS

EDIFICIO SUBESTACIÓN AISLADA EN GAS SF 6


Tamaño típico de bahías Subestaciones hasta 145 kV Doble Barra (Bahía de Línea) ABB

101

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



102

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



103

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



104

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



105

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



106

HYUNDAI

MITSUBISHI

ALSTOM

SIEMENS



107

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS



108

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS



109

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS



110

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS



111

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS



112

HYUNDAI

SCHNEIDER

ALSTOM

SIEMENS


Acometidas de alimentadores ALIMENTADOR 1

ALIMENTADOR 2

GCL

GCL

GCL

ALIMENTADOR 3

BARRAS AMARRE GCL

GCL

GCL

ALIMENTADOR 4

GCL

EDIFICIO SUBESTACIÓN AISLADA EN SF6

113

BANCO 1

BANCO 2


Cantidad y tipo de terminales

Terminales SF6-AIRE

Terminales SF6- ACEITE

Terminales SF6- CABLE

114


Arreglo y distribución de bahías BANCO DE TRANSFORMACIÓN 1

BANCO DE TRANSFORMACIÓN 2 (FUT)

AMARREBARRAS

EDIFICO SUBESTACIÓN AISLADA EN GAS SF6

115

A S.E. TAPACHULA C1

A S.E. TAPACHULA C2

A S.E. ESCUINTLA (FUT)


Dimensionamiento del edificio (planta) • • • • • •

• • 116

Cantidad de bahías Tamaño típico de bahías Espacios para bahías futuras Espacios para mantenimiento 1100 Espacios para circulación Espacios para gabinetes de control Tamaño del edificio Distanciamiento de terminales

3650

350

573

500


Dimensionamiento del edificio (corte) • •

•

• •

Tamaño típico de bahías Espacio para izaje y maniobras Espacio para grúa y alumbrado Tamaño del edificio Distanciamiento de terminales

117

ESPACIO PARA IZAJE Y MANIOBRAS


Instalaciones complementarias y otros conceptos Sótanos y galerías para cables de potencia. Canalizaciones para cables de control y fuerza. Puertas para acceso de equipo y de personal. Grúa viajera para montaje y maniobras. Instalación eléctrica y sistema de iluminación. Sistema de barrido de gas SF6. Sistema contra incendio. Lumbreras. 118

Diseño arquitectónico del edificio.


Sótanos y galerías para cables de potencia

GALERÍA

119

SÓTANO PARA CABLES DE POTENCIA


Canalizaciones para cables de control y fuerza •

Cableado propio de la bahía y sus equipos

•

Cableado entre la bahía y el gabinete de control local

•

Cableado entre el gabinete de control local y otros tableros (PCyM, control supervisorio, servicios propios, etc.)

120


Puertas para acceso de equipo y de personal •

Puertas para acceso de equipos del tamaño adecuado para la bahía o módulo de mayor tamaño.

•

Puertas para acceso de personal, diseñada con medidas de seguridad en caso de emergencia (tipo cortafuego con barra de pánico).

121


Grúa viajera para montaje y maniobras •

Maniobras de carga y descarga de los elementos de la subestación.

•

Montaje de bahías, gabinetes y tableros.

•

Trabajos de reparación y mantenimiento.

122


Instalación eléctrica y sistema de iluminación •

Interior. Con base en el uso de lámparas de aditivos metálicos.

•

Exterior. Vapor de sodio o aditivos metálicos.

•

De emergencia. Con base en el uso de lámparas incandescentes de 40 Watts.

123


Sistema de barrido de gas SF6 •

Un juego de inyecciónextracción de aire por cada dos bahías de la subestación aislada en gas SF6.

FLUJO LAMINAR

INYECCIÓN DE AIRE

FLUJO LAMINAR

EXTRACCIÓN DE AIRE

124


Sistema contra incendio •

Medidas de sistema contra incendio aplicables al edificio de la subestación aislada en gas SF6

•

Las medidas se definen con base en lo establecido en la Guía CFE H1000-38.

125


Lumbreras •

Para acceso de la sala de la subestación aislada en SF6 hacia sótano de cables o azotea del edificio.

•

Para acceso de equipos y tableros (cuando se tienen instalaciones en otros niveles)

LUMBRERA

SÓTANO PARA CABLES DE POTENCIA DE 230 kV

126


Diseño arquitectónico del edificio •

En zonas urbanas es conveniente que las edificaciones tengan un acabado arquitectónico compatible con el entorno de la zona donde se ubicará la instalación.

•

Lo anterior con el propósito de minimizar el impacto visual de las instalaciones.

127


S.E. Sector Juárez (SF6) Datos de entrada

No. Obra

6K1T1

128

Nombre

Características

S.E. Sector Juárez Bcos. 1 y 2 (SF6) + MVAr

2T-3F-60 MVA 230/23 kV 2A en 230 kV 8A en 23 kV 2 bcos. de capacitores de 3,6 MVAr en 23 kV


Diagramas evolutivos R E D T R O N C A L AREA OCCIDENTAL 2004

SUBDIRECCION DE PROGRAMACION GERENCIA DE PROGRAMACION DE SISTEMAS ELECTRICOS FRESNILLO POT.

A S.E. VICENTE GRO.II

S.L.P.II

1X225MVA 230/115 KV

CAÑADA 2X375MVA 400/230 KV

SAN RAFAEL

TEPIC II

A S.E. ANAHUAC

S.L.P.I 2X100MVA 230/115KV

AGUAS.I

1X24 MW

2X375MVA 400/230KV 2X100MVA 230/115KV

EL POTOSI

2X375MVA 400/230 KV A S.E. PRIMERO DE MAYO MANIOBRAS

P.H. AGUAMILPA 3x320MW

1 X 100MVA 230/115KV

230/115 KV

250 MVAR

2X100MVA 230/115KV

2X100MVA 230/115KV

A P.V. MAZATLAN

CHARCAS I

2X100MVA

ZACATECAS II

CALERA II

LA PILA

1X225MVA 230/115KV

MONTEOSCURO

AGUAS.OTE. 1X225MVA 230/115 KV

P.H.AGUA PRIETA 2x120MW

P.V.S.L.P

AGUAS.POT.

2x350MW 1X100MVA 230/115KV

2X300MVA 400/230 KV 1X375MVA 400/115 KV

ENCARN. DE DIAZ

200 MVAR

1 X 225MVA 230/115KV

1X375MVA 400/230 KV

OP.INIC 115 KV

GUAD.NTE.

S.J. DE LOS LAGOS

1X225MVA 230/69 KV

PTO.

2 X 300MVA 400/230 KV 2 X 100MVA 230/69 KV

2 X 100MVA 230/115 KV

ZAPOPA N

1X100MVA 230/69KV 2X60MVA 230/23KV

ALAMOS

2X60MVA 230/23 KV

GUAD.II

2X125MVA 230/69KV 1X60MVA 230/69/23 KV

MELAQUE

SILAO II

OCOTLAN

COLIMA II

4x300MW 1X225MVA 400/230KV

COLOMO 2X100MVA 230/115KV

1 X 100MVA 230/115 KV

S. JUAN DEL RIO II

2X375MVA 400/230KV

220MW 2X100MVA 230/115KV 1X150 MW TG/CC 1X122.0 MW TG 1X150 MW VAP/CC

1X225MVA 230/115 KV

2 X 375MVA 400/230 KV 2X100MVA 230/115KV

URUAPAN POT. 1X100MVA 230/161 KV 1X100MVA 230/115 KV

2x350MW

A S.E. DONATO GUERRA

OP.INIC.161 KV

APATZINGAN I 2 X 180MVA 400/230KV

4X160 MW , 2X180 MW

IXTAPA POT.

O.I.230 KV

P.H.LA VILLITA 4X73.75 MW 1X100MVA 230/115KV

C.T.PETACALCO

1X100MVA 230/115 KV

6x350MW

I I

A PIE DE LA CUESTA

LAZARO CARDENAS POT. 2 X 375MVA 400/230 KV 1X100MVA 230/115KV

I FERTIMEX OCC.PRE / POISE DE SEP-98 / FOG

1X100MVA 230/115KV

DANU A P.V. TULA

NKS

129

2x146 MW

2X100MVA 230/115KV

TECOMAN POT. 1X100MV 230/115KV A

P.H. ZIMAPAN

MORELIA III

PITIRERA

P.V.MANZANILLO II

A S.E. STA. CATARINA MANIOBRAS

1X225MVA 230/115 KV P.V. SAUZ

CARAPAN II

CD.GUZMAN

2X100MVA 230/115KV

CONIN 1X225MVA 230/115KV

QUERETARO POT.

1X100MVA 230/115 KV

(SWITCHEO)

2X100MVA 230/115KV

2X100MVA 230/115KV

SLM II MANIOB.

2X100MVA 230/115 KV

SALAMANCA II

2X225MVA 400/230KV

QUERETARO I

CELAYA III

ABASOLO II ZAMORA POT.

200 MVAR

TAPEIXTLES

1X225MVA 230/115 KV

1X9,2X16.5 MW 2X100MVA 230/115KV

2X100MVA 230/115KV

MAZAMITLA

P.V.MANZANILLO

2X155,1X300,1X250 MW 2X300MVA400/230KV 2X100MVA 230/115KV

2X100MVA 230/115KV

2X300MVA 400/230KV 2X100MVA 230/69KV

CELAYA II

P.V.SALAMANCA

IRAPUATO II

2X100MVA230/115KV

OP.INIC.115 KV

2X100MVA 230/115KV

SANTA FE

LEON IV 1X225MVA 230/115 KV

2X100MVA 230/115KV

ATEQUIZA

ACATLAN

SAN LUIS DE LA PAZ II

2X100MVA 230/115KV

1X375MVA 400/115 KV

1X100MVA 230/69KV 2X60MVA 230/23KV

2X60MVA 230/161KV 2X100MVA 230/69KV

1X450 MW C.C.

LEON II

2X60MVA 230/23 KV

POTRERILLOS

GUAD.I

2X300MVA 400/230KV 2X100MVA 230/69KV

1X100MVA 230/115 KV

1X100MVA 230/115 KV 1X375MVA 400/230 KV

NIÑOS H.

LAS DELICIAS

LEON III

A. AZUL

2 X 100MVA 230/69 KV

1X60MVA 230/23KV

TESISTAN

VALLARTA POT.

GUAD.OTE.

LINEA DE TRANSMISION DE DOBLE CIRCUITO, TENDIDO DEL PRIMERO

A P.V. TULA

A P.V. VALLE DE MEXICO


Descripción de la Obra La subestación de transmisión Sector Juárez SF6 será una instalación que incluirá: • Dos transformadores trifásicos de 60 MVA cada uno con tensiones nominales de 230/23 kV; • Dos alimentadores en 230 kV para las líneas de transmisión que enlazarán a esta subestación con las subestaciones Guadalajara I y Guadalajara II; • Ocho alimentadores de distribución en el nivel de 23 kV y dos bancos de capacitores de 3,6 MVAr cada uno en el nivel de 23 kV. El nivel de 230 kV estará conformado por una subestación blindada aislada en gas SF6 con un arreglo de barras de Barra Principal + Barra Auxiliar con interruptor de amarre o transferencia, la cuál se instalará en el Edificio 1, en tanto que el nivel de 23 kV estará conformado por un tablero tipo Metal–Clad con arreglo de barra simple, el cuál se ubicará en la planta baja del Edificio 2. 130


Características del sitio

131

Altitud [msnm]

1589

Temperatura máxima extrema [°C]

39,00

Temperatura mínima extrema [°C]

-5,50

Días con heladas por año

10,97

Humedad relativa promedio Mensual del mes más alto [%]

73,00

Intensidad de lluvia [mm/hr]

188

Velocidad máxima de viento [km/h]

150

Coeficiente sísmico para terreno firme tipo I [g]

0,36

Coeficiente sísmico para terreno intermedio tipo II [g]

0,64

Coeficiente sísmico para terreno blando tipo III [g]

0,64

Nivel de contaminación [conforme a Publicación IEC 60815]

Alto


Parámetros eléctricos Tensiones de sistema y niveles de aislamiento Tensión nominal del sistema [kV]

Tensión máxima del sistema [kV]

Tensión de aguante al impulso por rayo [kV]

230

245

1050

23

27

150

Niveles de cortocircuito

132

Nivel de tensión [kV]

Falla monofásica [kA]

Falla trifásica [kA]

230

25

25

23

25

25


Parámetros eléctricos Distancias de fuga mínimas para aislamientos Concepto Distancia de fuga unitaria [mm/kVf-f] Distancia de fuga total de fase a tierra [mm] Concentración de contaminación método de niebla salina [kg/m]

Nivel de tensión 230 kV

23 kV

25

25

6125

675

41-112

41-112

Los valores de distancia de fuga unitaria [mm/kVf-f] están referenciados a la tensión máxima del sistema entre fases [kVf-f]. Los valores de distancia de fuga total especificados [mm] corresponden a la distancia mínima que deberán tener los aislamientos externos de la instalación sujetos al potencial del sistema en un extremo y a tierra en otro, independientemente de que éstos estén formados por uno o más elementos en serie, o bien, formados por varios aisladores tipo disco.

133


Impacto ambiental De acuerdo con las características de la presente Obra, ésta no requiere AUTORIZACIÓN EN MATERIA DE IMPACTO AMBIENTAL. Sin embargo, durante la ejecución de los trabajos, el Contratista deberá cumplir con los lineamientos establecidos en la Norma Oficial Mexicana NOM-113-ECOL-1998, debiendo atender adicionalmente, todas aquellas medidas que por las especificidades de la presente Obra procedan y estén indicadas en el documento “ESPECIFICACIONES AMBIENTALES GENERALES QUE DEBERÁN ACATAR LOS CONTRATISTAS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS”, así como desarrollar, documentar, implantar, difundir y mantener en uso un Sistema de Administración Ambiental que cubra todas las fases del Proyecto: ingeniería, diseño, adquisiciones, construcción, montaje, pruebas y puesta en servicio con base en lo indicado en el documento “LINEAMIENTOS PARA LA ELABORACIÓN DEL SISTEMA DE ADMINISTRACIÓN AMBIENTAL APLICABLE A LA ETAPA DE CONSTRUCCIÓN DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Y SUBESTACIONES ELÉCTRICAS”. Ambos documentos se incluyen en el Volumen I Subestaciones de las Bases de Licitación. El costo asociado a la aplicación de dichas medidas y a la implementación del Sistema de Administración Ambiental deberá ser considerado por los Licitantes en sus Ofertas como una componente de los costos indirectos de esta Obra.

134


Diagrama unifilar simplificado A S.E. GUADALAJARA I

A S.E. GUADALAJARA II

CABLE DE POTENCIA

CABLE DE POTENCIA

CONEXIÓN SF6-CABLE

CONEXIÓN SF6-CABLE

3TPI's

3TPI's

3TC's

3TC's R L

3TPI's

R

3TC's

L

R

L

L

L

L

BARRA PRINCIPAL, 230 kV BARRA AUXILIAR, 230 kV L

AMARRE L L

3TPI's

R

L

R

R

SUBESTACIÓN EN SF6, 230 kV

3TC's

TERMINAL SF6-AIRE T.S.P. 1T 3F 300 kVA 23000/220-127 V

3AP's

3TC's

TERMINAL SF6-AIRE T.S.P. 1T 3F 300 kVA 23000/220-127 V

TRANSFORMADOR 1 1T-3F-60 MVA 230/23 kV

CONEXIÓN BOQUILLA-CABLE

3AP's

TRANSFORMADOR 2 1T-3F-60 MVA 230/23 kV

TERMINALES-CABLE

CONEXIÓN BOQUILLA-CABLE CABLE DE POTENCIA

SECCION ESPECIAL

3TP's

3TP's

TERMINAL-CABLE

TERMINAL-CABLE

6TC's

6TC's

BARRA PRINCIPAL 2, 23 kV

6TC's

SECCION AMARRE DE BARRAS

3AP's

6TC's

6TC's

6TC's

6TC's

6TC's

3TC's

6TC's

3TC's

BARRA PRINCIPAL 1, 23 kV

TABLERO METAL CLAD 23 kV

3CF

3AP's

9TC's

3CF

TERMINAL-CABLE

TERMINAL-CABLE

9TC's

TERMINAL-CABLE

6TC's

TERMINAL-CABLE

TERMINALES-CABLE CABLE DE POTENCIA

L-1

135

L-2

L-3

L-4

BANCO DE CAP. 1 3,6 MVAr

L-5

BANCO DE CAP. 2 3,6 MVAr

L-6

L-7

L-8


Ubicación geográfica La subestación Sector Juárez (SF6) se ubicará en el predio correspondiente a los lotes I, II, fracción de los lotes III, IV y V, manzana D, delimitado por la Avenida Patria y las Calles Islas Malvinas e Isla Perín, en el fraccionamiento El Sauz, municipio de Guadalajara, Estado de Jalisco.

Terreno para

S.E. SECTOR JUÁREZ

N

Coordenadas aprox.: Latitud: 136 Longitud:

20° 75’ 102° 93’.

CROQUIS DE LOCALIZACIÓN GEOGRÁFICA


Trayectoria de la LT Sector Juárez Entq. Guadalajara I-Guadalajara II S.E. SECTOR JUÁREZ

S.E. GUADALAJARA I

137


ISLA

PE R

IN

ISLA S

MAL

VINA S

Plano de Levantamiento Topográfico

DIF JALISCO

138

TERRENO PARA S.E. SECTOR JUÁREZ SUPERFICIE = 3,817.690 M2 PROP. COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD

AV. PATRIA


Fotografías del predio de la subestación

139


Opciones para acomodo de edificaciones

N

PER ÍN

IS L A

SM

ALV IN

AS

ISL A

ISL

ISLA SM

ALV INA S

AV. PATRIA

140

AV. PATRIA

N

AP ERÍ

N


Arreglo de la subestación S SERUBEST V. P ACI RO Ó N PIO S BAN CAP COS DE A DE CITOR 23 k ES V

PL DIEANTA SEL

TÚN

732 5 EL D

EC ABL ES

T-2

662 4

EDIFICIO 2

EST A CI ON AM

IEN TO


382 2

TORRE ANTENA

TANQUE COLECTOR DE ACEITE AREA DE JARDÍN

EDIFICIO 1 CASETA DE VIGILANCIA

SALA SF6

141

7688

N


Edificio 1 (Planta Subestación Aislada en gas SF6)

N

GCL

142

GCL

GCL

GCL

GCL

GCL

Y MANIOBRAS

SALA SF6

AREA PARA MANTENIMIENTO

BAHIA FUTURA

BAHIA FUTURA

BAHIA FUTURA

LUMBRERA PARA ACCESO A SÓTANO

EDIFICIO 1


N.P.T.

N.P.T. +20

GCL

Edificio 1 (Corte Subestación Aislada en gas SF6)

+50


143

Corte A-A


GCL

Edificio 1 (Corte Subestación Aislada en gas SF6)


144

Corte B-B


CONSOLA DE INGENIERÍA

1

Edificio 2 (Sala de Control y Sala de Tableros Metal-Clad)

8 2

3

4

1

5

2

3

1

4

8

1

8

7

6

5

2

4

3

6

5

3

4

5

9

Planta Alta (Sala de Control)

10

5

2

3

7

9

4

2

11

6

7

12

13

14

15

1

Planta Baja (Sala Metal-Clad) 9

145

10

11

12

13

14

15


Edificio 2 (Planta Sala de Control) CONSOLA DE INGENIERÍA

1

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

SUBE 8 2

OFICINA

3

4

5

1

EQUIPOS DE CONTROL (FRENTE)

BAÑO

1

2

3

4

2

3

4

5

9

EQUIPOS DE COMUNICACIÓN (FRENTE)

6

5

7

TABLEROS DE PCyM (FRENTE) 125 VCD 360 A-H BANCO DE BATERIAS No. 1

125 VCD 360 A-H BANCO DE BATERIAS No. 2

48 VCD BCO. BAT.

TABLEROS DE PCyM (FRENTE)

48 VCD MODULAR

8

125 VCD CARGADOR 125 VCD CARGADOR 125 VCD CARGADOR

10

11

12

13

TABLEROS DE SERVICIOS PROPIOS (FRENTE) 1

2

3

4

5

6

7

14

15 LUMBRERA PARA MANIOBRA

ACCESO CABLES

146

9

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES


Edificio 2 (Planta Sala de Tableros Metal-Clad) ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

SUBE

8

7

6

5

4

3

2

9

10

11

12

13

14

15

ACCESO CABLES

147

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

1

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES


Edificio 2 (Corte Sala de Control y Sala de Tableros Metal-Clad)

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

ACCESO CABLES

EXTRACTOR

PLANTA ALTA

+20

PLANTA BAJA

N.P.T.


Corte C-C 148


Edificio 2 (Corte Sala de Control y Sala de Tableros Metal-Clad) AZOTEA

PLANTA ALTA

LUMBRERA PARA MANIOBRA

+20

PLANTA BAJA

N.P.T.

149

Corte D-D


+20 N.P.T.

150

Corte E-E

SERVICIOS PROPIOS

SECCIONES DE PROTECCIÓN

SECCIONES DE PROTECCIÓN

SECCIONES DE CONTROL

Edificio 2 (Corte Sala de Control y Sala de Tableros Metal-Clad)


Anteproyecto arquitectónico S.E. Sector Juárez

151


GRACIAS POR SU ATENCIÓN

152

Curso - Subestaciones Encapsuladas en Sf6

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