Subestación Encapsulada en SF6

Por Emmanuel Bautista, GIS Field Service Engineer de Alstom Grid México. http://www.alstom.com/grid/

Hoy en día las grandes ciudades tienen requerimientos eléctricos superiores y el espacio juega un papel importante, por lo que las subestaciones encapsuladas en gas SF6 se convierten en la mejor solución por sus características de área, volumen y funcionalidad.

Una subestación encapsulada en SF6 (GIS, Gas Insulated Switchgear) es el conjunto de dispositivos y aparatos eléctricos inmersos en el gas dieléctrico Hexafluoruro de Azufre (SF6), blindados en envolventes de aleación de aluminio. En su interior, los compartimientos se unen y colindan por medio de dispositivos barrera. La principal función de una GIS es conmutar, separar, transformar, medir, repartir y distribuir la energía eléctrica en los sistemas de potencia. En tanto, el Hexafluoruro de Azufre (SF6) es un gas inerte artificial que tiene excelentes propiedades de aislamiento, así como una estabilidad térmica y química excepcionalmente alta. Estas características le han conferido un amplio uso como medio aislante tanto en Alta como en Media Tensión, mostrando en ambos casos un rendimiento y una fiabilidad muy elevada. Un poco de historia En 1933, se inició el uso del mando de interruptor de potencia a base de resorte, y a lo largo de 50 años se desarrolló un sistema moderno de accionamiento con funcionamiento optimizado. Desde 1965 se han desarrollado subestaciones encapsuladas, obteniendo una buena experiencia de servicio. En la actualidad existen más de 10.000 celdas instaladas alrededor del mundo. Figura 1. Gráfica de rigidez dieléctrica del SF6/aire. Ruptura de voltaje del gas SF6 en función de la distancia entre placas de electrodos, a varias presiones del gas. Hoy en día las subestaciones encapsuladas presentan distintas características que las diferencian claramente de sus antecesoras: • Para realizar una operación se requería un esfuerzo dinámico en piso de 20000 daN, mientras que en la actualidad solo demanda 1300 daN. • El contenido de gas SF6 en el compartimento del interruptor es 80% menor que en las primeras generaciones. • Los diseños recientes han logrado reducir la superficie y espacio ocupados (entre un 30% a 60%). • El diseño modular permite compartimentar la subestación para aprovechar una variedad de configuraciones y ampliaciones. • El período estándar de mantenimiento es de 12 a 18 años de la vida útil del equipo. • La extensa vida útil de las instalaciones y los largos períodos de mantenimientos dan como resultado favorable un bajo costo del ciclo de vida.   El Interruptor de Potencia Considerado como el elemento más importante dentro de la red eléctrica, el Interruptor de Potencia está dotado de un moderno sistema de auto-soplado, con doble movimiento de contactos principales. Una operación apertura/cierre del accionamiento acelera los contactos de aproximadamente 80 kg. de masa, a velocidades que van de los 3 a los 14 m/s, logrando un frenado en un corto lapso hasta el reposo. Los mecanismos de accionamiento son fabricados bajo la norma IEC 60694,60056 y 60517, con un ensayo operativo de más de 30 ciclos para la orden Cierre-Apertura (C-O). Mecanismo de accionamiento a resorte Es el mando electromecánico acoplado al interruptor, que proporciona la energía suficiente para efectuar la operación de cierre-apertura. Conclusiones • Con el avance tecnológico se ha logrado que los equipos GIS sean económicos y sencillos. • Su diseño flexible permite un fácil acceso para su instalación, verificación y mantenimiento. • Proporcionan mayor confiabilidad, seguridad y operatividad, que una solución convencional. • Sus dimensiones reducidas las convierten en la mejor solución para utilizarlas en ciudades y/o instalaciones industriales. • Su costo cada vez más reducido y su alta adaptabilidad, le pronostican una alta utilización en los próximos años. Extinción de arco eléctrico La extinción del arco eléctrico se logra mediante el auto-soplado, proceso que consiste en comprimir (1) una masa de gas SF6 en el interior del sistema (2), hasta la separación de los contactos de arqueo y la extinción del arco eléctrico en el interior de la tobera (3).