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Las instalaciones de conmutación aisladas con gas (GIS) de 170 kV ofrecen una solución compacta para subestaciones.

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Instalación de conmutación (GIS) de 170 kV

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La instalación de conmutación aislada con gas (GIS) de 170 kV es un sistema de conmutación de alta tensión diseñado para redes de transmisión de la clase de 150 kV. Utiliza gas SF₆ o gases aislantes alternativos respetuosos con el medio ambiente como medio de aislamiento principal e integra equipos de conmutación y protección de alta tensión en compartimentos metálicos sellados y conectados a tierra.

Un GIS de 170 kV suele incorporar interruptores automáticos, seccionadores, conmutadores de puesta a tierra, transformadores de corriente, transformadores de tensión, descargadores de sobretensión y barras colectoras aisladas con gas en una solución compacta de subestación.

Funciones principales
·Conmutación de potencia: controla la conexión y desconexión de los circuitos de transmisión de alta tensión.
·Interrupción de corrientes de fallo: Elimina las corrientes de cortocircuito mediante interruptores de alta tensión.
·Aislamiento eléctrico: Proporciona un aislamiento seguro para la inspección y el mantenimiento.
·Protección y medición: Suministra señales precisas de corriente y tensión a los relés de protección y a los sistemas de medición.
·Reducción de espacio: Ofrece una alternativa compacta a las subestaciones AIS convencionales.

Aplicaciones típicas
·Subestaciones de transmisión de 154/161 kV
·Subestaciones de la red eléctrica
·Subestaciones subterráneas e interiores
·Centrales hidroeléctricas
·Grandes proyectos de energía renovable
·Estaciones industriales de recepción de alta tensión
·Subestaciones de tracción ferroviaria
·Subestaciones costeras y en zonas contaminadas

Especificaciones técnicas típicas
·Tensión nominal: 170 kV
·Tensión máxima del sistema: 170 kV
·Frecuencia nominal: 50 Hz / 60 Hz
·Corriente nominal: 1250 A – 4000 A
·Corriente de resistencia de corta duración: 31,5 kA – 63 kA
·Corriente de resistencia de pico: 80 kA – 160 kA
·Tensión de resistencia a impulsos de rayo: hasta 750 kV
·Tensión de resistencia a la frecuencia industrial: hasta 325 kV
·Medio aislante: SF₆ / gas alternativo
·Instalación: en recinto interior o exterior
·Material del recinto: aleación de aluminio / acero inoxidable
·Grado de protección: Compartimentos de gas sellados

Componentes principales
1.) Barra colectora aislada con gas
·Transmite la potencia entre las celdas GIS
·Totalmente encerrada en una carcasa metálica conectada a tierra
·Proporciona una conexión eléctrica compacta y fiable
2.) Interruptor de alta tensión
·Interrumpe las corrientes normales y de fallo
·Utiliza SF₆ o tecnología avanzada de interrupción
·Controlado por sistemas de protección y automatización
3.) Seccionador (DS)
·Proporciona aislamiento eléctrico tras la interrupción del circuito
·Se utiliza para el mantenimiento y las conmutaciones operativas
4.) Interruptor de puesta a tierra (ES)
·Pone a tierra los circuitos aislados
·Garantiza condiciones de mantenimiento seguras
5.) Transformador de corriente (CT)
·Proporciona señales para:
·Protección diferencial
·Protección de distancia
·Protección contra sobrecorriente
·Medición de consumo
6.) Transformador de tensión (VT)
·Proporciona señales de tensión para:
·Relés de protección
·Sistemas de medición
·Sincronización
·Supervisión de la red
7.) Descargador de sobretensiones
·Protege los equipos GIS de los rayos y las sobretensiones de conmutación
·Limita las sobretensiones transitorias
8.) Compartimentos de gas
·Dividen el GIS en secciones selladas independientes
·Permiten el mantenimiento sin necesidad de una parada completa
·Mejoran la fiabilidad del sistema

Principio de funcionamiento
Funcionamiento normal
·Los conductores de alta tensión están encerrados en cámaras metálicas conectadas a tierra.
·El gas aislante proporciona una alta rigidez dieléctrica entre las partes energizadas y tierra.
·La corriente fluye a través de las barras colectoras y los componentes de conmutación encerrados.
Durante condiciones de fallo
·El relé de protección detecta condiciones anómalas.
·El interruptor automático recibe una orden de disparo.
·Se interrumpe la corriente de fallo.
·Los seccionadores aíslan la sección afectada.
·Los interruptores de puesta a tierra descargan y conectan a tierra los equipos aislados.

Ventajas
·Compacto en comparación con los sistemas AIS
·Alta fiabilidad del aislamiento
·Excelente rendimiento en entornos contaminados y costeros
·Menor espacio ocupado por la subestación
·Alta disponibilidad operativa
·Menores requisitos de mantenimiento
·Mayor seguridad para el personal
·Adecuado para entornos interiores, subterráneos y hostiles
·Larga vida útil

Configuraciones típicas de GIS
GIS de barra colectora simple
·Disposición sencilla
·Menor inversión
·Adecuado para subestaciones estándar
GIS de doble barra colectora
·Funcionamiento flexible
·Permite el mantenimiento sin interrupciones importantes del suministro
GIS de barra colectora en anillo
·Mejora la continuidad del suministro eléctrico
·Se utiliza en puntos clave de la red
GIS de «un interruptor y medio»
·Configuración de alta fiabilidad
·Se utiliza en subestaciones de transmisión críticas

Normas aplicables
·IEC 62271-1 – Especificaciones comunes para aparatos de conmutación y control de alta tensión
·IEC 62271-100 – Interruptores de alta tensión de corriente alterna
·IEC 62271-102 – Seccionadores e interruptores de puesta a tierra
·IEC 62271-203 – Aparamenta en envolvente metálica aislada con gas por encima de 52 kV
·IEEE C37.122 – Subestaciones aisladas con gas

Aplicaciones típicas por sector
·Empresas eléctricas: subestaciones de transmisión de 154/161 kV
·Energías renovables: integración en la red de energía eólica y solar a gran escala
·Energía hidroeléctrica: subestaciones elevadoras de generadores y de transmisión
·Plantas industriales: estaciones receptoras de alta tensión
·Ferrocarriles: subestaciones de tracción de alta tensión
·Infraestructura urbana: subestaciones compactas para interiores
·Petróleo y gas: sistemas eléctricos fiables a nivel de transmisión

Características principales
·Tensión nominal: 170 kV
·Apto para sistemas de transmisión de 150/154/161 kV
·Construcción con envolvente metálica y aislamiento por gas
·Incorporación integrada de interruptor de caja (CB), transformador de corriente (CT), transformador de tensión (VT), distribuidor de tensión (DS), sistema de escape (ES) y protección contra sobretensiones
·Dimensiones compactas en comparación con los sistemas AIS
·Alta rigidez dieléctrica
·Excelente resistencia a las condiciones ambientales
·Bajo mantenimiento y alta fiabilidad
·Apto para subestaciones digitales y redes inteligentes
·Diseñado de acuerdo con las normas IEC 62271 e IEEE C37.122