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Contenido 1

INTRODUCCION ........................................................................................................... 2

2

Hexafluoruro De Azufre (Sf6) ....................................................................................... 3 1

Características Físicas Y Químicas.................................................................................... 4

2

Comportamiento Del SF6 En Estado Estable ................................................................... 6

3

Comportamiento Del SF6 Bajo Falla. ............................................................................... 6

4

Propiedades Dieléctricas. ................................................................................................ 7

5

Aplicaciones Eléctricas. .................................................................................................... 8

6

Comparación Del SF6 Con Respecto Al Aire. .................................................................. 10

7

Subestaciones e Interruptores De Potencia. ................................................................. 10

8

Descripción De Las Subestaciones Y Tecnologías. ......................................................... 11 

Subestaciones eléctricas. ............................................................................................ 11



Tecnología de Subestaciones. ..................................................................................... 11

9

Subestaciones AIS. ......................................................................................................... 11

10

Subestaciones GIS. ......................................................................................................... 11

11

Subestaciones Hibridas. ................................................................................................. 12

12

Componente Especial Para Subestaciones GIS De SF6. ................................................. 13



Interruptores de Potencia de SF6. ............................................................................... 13



Aislador Conico de Resina. .......................................................................................... 15



Junta de Expansión. ..................................................................................................... 16

13

Módulos. ........................................................................................................................ 17



Módulos de interruptores ........................................................................................... 17



Módulos constructivos de interruptor con dos cámaras de corte. ............................. 18



Módulos de seccionadores.......................................................................................... 18



Módulos de transformadores de medición................................................................. 19



Módulos de descargadores de sobretensiones .......................................................... 20



Modulos de empalme. ................................................................................................ 21

14

Subestaciones Eléctricas De Alta Tensión Aisladas En Gas............................................ 24

15

Conclusiones .................................................................................................................. 26

16

Bibliografía ..................................................................................................................... 26

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1 INTRODUCCION El hexafloruro de azufre (SF6). Es un excelente gas dieléctrico para aplicaciones de alto voltaje. Ha sido usado extensamente en interruptores de circuito de alto voltaje y otros dispositivos de distribución empleados por la industria de energía. El hexafluoruro de Azufre es considerado un compuesto fluorinado (FFC) que tiene una vida atmosférica de hasta 50 000 años. Por tanto, puede contribuir esencialmente al calentamiento del planeta. En las grandes ciudades densamente pobladas y países en constante crecimiento, cada día es más grande la demanda de energía eléctrica y sistemas de alta tensión, lo que hace imprescindible la instalación de subestaciones eléctrica adecuadas para esas tensiones. Este proceso de transmisión y distribución de la energía eléctrica depende de los equipos y elementos que conforman las subestaciones, en las cuales hace muchos años se ha utilizado el aire y el aceite como medios aislantes. Sin embargo los avances tecnológicos y las normas mundiales exigen hoy en día la inminente necesidad de reducir costos en materia de mantenimiento y dimensiones por los espacios cada vez más escasos. Es aquí cuando cobran un papel muy importante las subestaciones encapsuladas en gas o GIS ya que por requerir espacios reducidos para su funcionamiento ofrecen la solución ideal. Por lo anterior es importante efectuar un estudio para analizar las razones de utilizar una subestación aislada en gas (GIS). Este trabajo recepcional ofrece un panorama más amplio de las ventajas que ofrece una subestación aislada en gas (GIS) a comparación de una subestación aislada en aire (AIS).

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2 Hexafluoruro De Azufre (Sf6) El hexafluoruro de azufre (SF6) es un gas cuya molécula está conformada por un átomo de azufre rodeado simétricamente por seis átomos de flúor en estado saturado. Esta estructura específica hace que la molécula del SF6 sea estable e inerte. Además, este gas no reacciona con otras sustancias, no es tóxico ni inflamable y no oxida lubricantes ni metales. El hexafluoruro de azufre es un compuesto inorgánico denominado con la fórmula SF6. Es un gas incoloro, inodoro, no-tóxico y no-inflamable (bajo condiciones normales). El SF6 posee geometría octahedral, consistente en seis átomos de flúor enlazados a un átomo central de sulfuro. Es una molécula hipervalente. Típicamente encontrada en gases no polares, es poco soluble en agua, en cambio es soluble en solventes orgánicos no polares. Es generalmente transportado como un gas licuado por compresión. Su densidad es de 6.13 g/L en condiciones al nivel del mar. Es usado principalmente como sustancia dieléctrica para aislar medios de altos voltajes (1 kV o superiores). El hexafluoruro de azufre (SF6) es un gas cuya molécula está conformada por un átomo de azufre rodeado simétricamente por seis átomos de flúor en estado saturado. Esta estructura específica hace que la molécula del SF6 sea estable e inerte. Además, este gas no reacciona con otras sustancias, no es tóxico ni inflamable y no oxida lubricantes ni metales. Una de las más notables características de este compuesto es que es 5 veces más denso que el aire, por lo tanto puede ser almacenado en un recipiente abierto sin que este se escape de él (parecido al agua). •

La fórmula química del gas hexafloruro de azufre es : SF6 Peso molecular y composición química:

•

Solubilidad:

•

Constantes críticas:

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1 Características Físicas Y Químicas. El hexafluoruro de azufre es un gas incoloro e inodoro, no toxico, no flamable esta formado por la unión de elementos químicos muy activos como los son el azufre y el fluor, su estructura química permite que sea un compuesto estable con una gran electronegatividad proporcionada por el fluor, esta propiedad se refiere a la capacidad que tiene un elemento para aceptar electrones, situación que va de la mano con la capacidad para extinguir arcos eléctricos, puede calentarse hasta 500°C sin sufrir descomposicisión, normalmente los iones de SF6 se combinan para formar de nuevo el gas despúes del arco. Este gas es uno de los mas pesados su densidad a 20 °C es de 6.164 Kg/m3,casi cinco veces mas que el aire, su peso molecular es 146.06, es insoluble en agua y poco soluble en alcohol etilico. Debido a su alta densidad su calor especifico es 3.7 veces mayor que el aire, teniendo una excelente transferencia de calor, lo que es un importante criterio para su aplicación en alto voltaje. Quizá la mas importante propiedad es su rigidez dieléctrica que es casi tres veces la del nitrogeno a temperaturas elevadas, a 30 lb/in2 es la misma que la del aceite aislante. A esta propiedad se le adjudica también su habilidad para extinguir arcos. Su estructura es de un octaedro (ver figura 14.5) en el cual sus seis esquinas están ocupadas por átomos de flúor, el flúor es el elemento más electronegativo que se conoce. El SF6 no existe en la naturaleza se produce por reacción directa a 300 ° C. El SF6 no reacciona con el hidrógeno, cloro, oxígeno, los ácidos, los álcalis y el amoniaco. En interruptores de potencia, otra gran ventaja del SF6 es que al contrario del aceite no deja depósitos de carbón amorfo. El punto de fusión es de –50.8° C a 2.21 bars y a –63.8° C se sublima. Aunque su conductividad térmica es un décimo de la de helio, su alto peso molecular y su baja viscosidad permiten la transferencia de calor por convección con mayor efectividad que otros gases comunes. Un sistema eléctrico con ambiente de SF6 puede ser cargado con diez veces más potencia que un medio ambiente aislado en aire. La estructura molecular del hexafluoruro de azufre es la de un octaedro regular, encontrándose sus vértices ocupados por los átomos de flúor. La sección eficaz de

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colisión de la molécula de gas SF6 es 4.77 Å. Los seis enlaces son covalentes, de aquí se explica la estabilidad excepcional de este gas: a) El gas SF6 puede calentarse sin decepción hasta 500°C. b) No es inflamable. c) Es insoluble en el agua. d) No es atacado por los ácidos. e) El hidrógeno, cloro y oxígeno no ejercen acción sobre el gas SF6. El hexafluoruro de azufre se puede considerar como un gas particularmente inerte hasta una temperatura de unos 500°C. En contacto con algunos materiales de construcción, es térmicamente estable a una temperatura arriba de la cual el aceite aislante comienza a descomponerse y oxidarse. Sin embargo, se ha observado que la presencia de ciertos materiales a temperaturas superiores a 200°C, disminuye las propiedades dieléctricas del gas SF6. Este es un gas halógeno cuya estructura molecular está formada por un átomo de azufre central, unido a seis de flúor dispuestos en los vértices de un octaedro mediante enlaces covalentes. Su molécula es simétrica e inerte químicamente, presentando además una gran estabilidad debida a la elevada energía de formación. Las propiedades generales más importantes que debe poseer el hexafluoruro de azufre para su aplicación en los Interruptores y que cumpla con su función de aislante eléctrico, refrigerante y un agente para extinguir el arco eléctrico son las siguientes: • Alta rigidez dieléctrica. • Estabilidad química. • Estabilidad Térmica. • Baja temperatura de licuefacción. • No inflamabilidad. • Alta conductividad térmica. • Inerte. • Habilidad para extinguir el arco Eléctrico. El SF6 es el único gas que posee las propiedades físicas, químicas y dieléctricas favorables para la extinción del arco eléctrico, motivo por el cual se analizan brevemente sus propiedades más sobresalientes. Ventajas • Después de la abertura de los contactos, los gases ionizados no escapan al aire. • Por lo que la apertura del Interruptor no produce casi ruido. • Alta rigidez dieléctrica. • El SF6 es estable. El gas expuesto al arco se disocia en SF4, SF2 y en fluoruros metálicos, pero al enfriarse se recombinan de nuevo en SF6.

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• La alta rigidez dieléctrica del SF6 lo hace un medio ideal para enfriar al arco, aun a presiones bajas. • La presión requerida para interrupción del arco es mínima en comparación con los neumáticos. • Buena conductividad térmica. • Tiempo de extinción del arco mínimo. Desventajas • A presiones superiores a 3.5 Bars y temperaturas menores de -40 °C, el gas se licua. • Como el gas es inodoro, incoloro e insípido, en lugares cerrados hay que tener cuidado de que no existan fugas de gas. • Requiere de equipo especial para realizar inspección para detectar fugas. • Los productos del arco son tóxicos y combinados con la humedad producen ácido fluorhídrico, que ataca la porcelana y el cemento de sellado de las boquillas. 2 Comportamiento Del SF6 En Estado Estable Durante la formación y extinción de un arco eléctrico en un interruptor, el SF6 se ioniza y se recombina para formar de nuevo gas. SF6+ e ---> SF 6 O como combinación disociativa: SF6+ e - ---> SF5+F Sin embargo, en los equipos de desconexión actuales, los vapores metálicos generados en los electrodos al momento de interrumpir el arco eléctrico, reaccionan con el Flúor del gas SF6 formando gases de descomposición que son muy activos y reaccionan con la humedad en el gas, para formar compuestos altamente tóxicos y corrosivos. 3 Comportamiento Del SF6 Bajo Falla.

La formación de los productos de descomposición depende del área, intensidad, duración del arco eléctrico, contenido de humedad, contenido de impurezas y los materiales de fabricación de la cámara del arqueo. En una cámara de extinción de un interruptor se encuentran normalmente los siguientes materiales: cobre, plata, tungsteno, aluminio, teflón, resina epóxica, alúmina, etc. Los productos de descomposición iniciales en el interior de la cámara son: fluoruros metálicos, tetrafluoruro de azufre (SF4) y monofluoruro de azufre (S2F2).

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El tetrafluoruro de azufre y el S2F2 son extremadamente reactivos con el agua y el oxígeno para formar oxifluoruros de azufre. El (SF4) reacciona con el oxígeno para formar tetrafluoruro de tionilo SOF4 ó con el agua para formar el fluoruro de tionilo (SOF2) los que se identifican rápidamente por su olor a azufre. El SOF2 y el SOF4 pueden reaccionar nuevamente para formar el fluoruro de sulfurilo SO2F2. El monofluoruro de azufre se puede disociar a difluoruro de azufre (SF2) ó hidrolizarse a fluoruro de tionilo. El SF2 se puede transformar a tetrafluoruro de azufre o hidrolizarse a fluoruro de tionilo. Además hay que observar que por cada reacción de hidrólisis hay la formación de ácido fluorhídrico HF, el cual es ácido extremadamente corrosivo. En un sistema muy húmedo el SOF2 se puede hidrolizar nuevamente para formar SO2 Los fluoruros metálicos son sólidos en forma de polvo blanco que puede ser: hexafluoruro de tungsteno (WF6), trifluoruro de aluminio (ALF3) y fluoruro de cobre (CuF2); los que también pueden hidrolizarse. Por lo descrito anteriormente se observa la necesidad de evitar la humedad y el oxígeno dentro de un interruptor y de contar con métodos de análisis que nos determinen el contenido de estos compuestos de gas. Cuando el hexafluoruro se somete a un arqueo eléctrico, con la presencia de humedad y oxígeno se forman floruros de tionilo y floruros de sulfurilo, que se identifican por un olor fétido, cuando se detecta un olor fuerte en un equipo fallado, se debe acordonar el area, para evitar el acceso , el personal autorizado deberá usar guantes de hule, mascarillas con filtro y absorvente para polvos, asi como ropa y lentes de seguridad. Si se observa la presencia de polvos blancos se debe evitar el contacto de estos con la piel,. durante los trabajos, no debe tocarse la cara, particularmente los ojos,se debe cuidar de la higiene personal para evitar la ingestión accidental del polvo. La siguiente tabla resume los límites de tolerancia en la atmosfera para una exposición de ocho horas de los productos de la descomposición del gas SF6. 4 Propiedades Dieléctricas. El gas SF6 es electronegativo (tiende a traer electrones libres), tiene buenas propiedades para extinguir el arco eléctrico, sus pérdidas dieléctricas son demasiado pequeñas y su rigidez dieléctrica es alta.

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No obstante, que la rigidez dieléctrica del gas SF6, varia con el material, forma y tamaño de los electrodos, se considera que en un campo eléctrico tiene una variación de 2.4 veces mayor que la del aire a una presión de tres atmósferas (44.08 1b/pulg.²), la cual aumenta con el incremento de presión y es igual a la del aceite aislante a una presión aproximada de 2 kg/cm² (a 20°C). El gas SF6 puede interrumpir corrientes del orden de 100 veces a las que interrumpe el aire. La constante dieléctrica del gas SF 6 es aproximadamente 1.0 y debido a que la molécula no tiene momento bipolar está propiedad no cambia con la frecuencia. La rigidez dieléctrica del gas SF6 no se afecta grandemente por la presencia de aire. Se considera que un contenido de aire tan alto como el 10% en el gas SF 6 se afecta la rigidez dieléctrica alrededor del 2%. En la figura siguiente gráfica se ilustra el efecto del aire sobre la rigidez dieléctrica del gas SF6. 5 Aplicaciones Eléctricas.

•

•

Aislamiento de sistemas eléctricos. El sistema de aislamiento con SF6 proporciona más flexibilidad de diseño, particularmente para el diseño de interruptores con recipiente sin corriente. Corte de arco eléctrico. Su estudio térmico permite describirlo como que está formado por un plasma de SF6 disociado, de forma cilíndrica, constituida por un núcleo a una tempera-tura muy elevada en función de la corriente cortada, envuelto de una vaina de gas más frío. El núcleo y la

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vaina están separados por una zona de transición de temperatura ligada a la temperatura de disociación de la molécula. Debido a que el gas SF6 posee excelentes características dieléctricas, gran estabilidad térmica, buena habilidad para extinguir el arco eléctrico, siendo un compuesto inerte y estable químicamente, etc., tiene diversas aplicaciones como un aislante gaseoso y está siendo usado actualmente en la industria e instituciones de investigación en equipos, tales como: • • • • • •

Interruptores de muy alta tensión. Buses de fase aislada. Mini-subestaciones. Cuchillas desconectadoras. Tubos de microonda. Equipo de rayos x.

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6 Comparación Del SF6 Con Respecto Al Aire.

7 Subestaciones e Interruptores De Potencia. Los sistemas eléctricos de potencia son indispensables en el mundo actual. La electricidad es el principal segmento energético y por tanto su transporte, reparto y distribución son temas clave a considerar. La tecnología eléctrica y sus avances han permitido que las subestaciones hayan evolucionado a lo largo de los años debido a la demanda de la electricidad. Esto influye directamente en la necesidad de tener ciertos puntos de generación los cuales necesitan un flujo elevado de energía para evitar la pérdida causada por la alta resistencia de los extensos conductores, usando así altos voltajes para disminuir el amperaje. El uso de altas tensiones se ha convertido en motivo de investigación y especialización para establecer nuevos sistemas para el aislamiento, protección y diseño de las subestaciones. Por ello, el avance en este campo implicaba directamente mejoras en las subestaciones. En otras palabras, existen una gran cantidad de subestaciones diferentes con particularidades tanto en la tecnología como en la disposición y naturaleza propias de la instalación. Por tanto, investigaremos las subestaciones de gas hexafluoruro de azufre.

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8 Descripción De Las Subestaciones Y Tecnologías. 

Subestaciones eléctricas.

Una subestación eléctrica es un conjunto de equipos eléctricos destinados a dirigir la energía eléctrica, en un punto de la red, en el que confluyen generalmente generadores, líneas y transformadores, al combinarse con equipos de control, medición, protección y regulación, dan un acoplamiento cuyas funciones son transformar tensiones y derivar circuitos de potencia. 

Tecnología de Subestaciones.

Existen dos tecnologías completamente diferentes, una aislada en aire de manera tradicional y otra aislada en SF6. A partir de ellas surgió el concepto de tecnología híbrida que tiene características comunes a ambas. 9 Subestaciones AIS. Son tradicionalmente las más utilizadas. Los equipos, cables y barras se encuentran aislados en aire. Además, por este motivo cada dispositivo se encuentra de manera individual y separado del resto. Los tamaños de los dispositivos y barras resultan mucho mayores en conjunto, ya que las distancias de seguridad a tener en cuenta son mucho mayores. Como se muestra en la siguiente imagen. 10 Subestaciones GIS. Como solución a los problemas de aislamiento se diseñaron las subestaciones blindadas con el equipo y las barras aisladas en gas. Los tamaños son menores, pero al ir todo encapsulado se tienen que cumplir otros requisitos de presión del gas, sellado de las cámaras, etc; diferentes a los que se pueden encontrar en la tecnología AIS.

La diferencia más importante entre las GIS y las AIS es que el volumen ocupado por una GIS está entre el 3 al 8% del que le corresponde a una AIS de la misma tensión nominal y para las mismas funciones. Cuando se trata de superficies, el área ocupada por una GIS está entre el 3 al 12% del que le corresponde a una AIS de la misma tensión nominal y para las mismas funciones.

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La reducción de la superficie que se logra con las GIS se hace más evidente para tensiones mayores y puede alcanzar hasta 30 veces menos que una AIS para el caso de Subestaciones de 800 kV. Por lo cual es una buena opción para empresas particulares o en ciudades.

11 Subestaciones Hibridas. Este tipo de subestación modular presenta características de ambas tecnologías AIS y GIS. Las barras siguen estando aisladas en aire pero el equipo viene integrado en un único compartimento aislado en gas tipo GIS. Así se puede compactar una fase de una subestación de intemperie aislada en aire en un elemento sencillo y de mucho menor tamaño.

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Se puede utilizar para un rango de tensiones de entre 72.5 kV y 550 kV, para servicio exterior. Cada módulo está compuesto por un interruptor, seccionadores, elementos de medida de tensión y corriente. Para el diseño del interruptor, de los seccionadores y de los seccionadores de puesta a tierra se utiliza la tecnología de las subestaciones blindadas. Los transformadores de medida y protección convencionales son sustituidos por transformadores toroidales para la medida de corriente y transformadores capacitivos para la medida de tensión.

12 Componente Especial Para Subestaciones GIS De SF6. Las subestaciones eléctricas GIS de SF6, además de los componentes comunes de las subestaciones eléctricas, se conforman del siguiente componente especial: 

Interruptores de Potencia de SF6.

Un interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito eléctrico, de igual forma se les denomina interruptores de operación con carga (flujo de corriente), los cuales están diseña-dos para operar bajo cargas nominales y los que operan para interrumpir corrientes de falla. Sus estados son lo siguientes:

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Los interruptores que utilizan hexafluoruro de azufre como medio aislante y para extinción del arco; en comparación con el aire a la misma presión, tiene una rigidez dieléctrica hasta tres veces mayor.

Cada equipo de alta tensión, incluyendo las barras principales o colectoras, está encapsulado independientemente en un compartimiento metálico provisto de un ambiente de gas SF6 a presión mayor que la atmosférica. Se forman así módulos individuales por equipo, que luego se interconectan mecánica y eléctricamente entre sí para formar distintas configuraciones. Los módulos individuales corresponden a: • • • • • • • • • • • • • •

Módulo de juego de barras principales o colectoras. Módulo de interruptor. Módulo de seccionador de barras. Módulo de seccionador de línea. Módulo de seccionador de puesta a tierra. Módulo de seccionador de aislamiento. Módulo de transformador de corriente. Módulo de transformador de tensión. Módulo de transformador de tensión de barras. Módulo de descargador de sobretensiones. Módulo de prolongación (recto, ángulo). Módulo de empalme con cable subterráneo. Módulo de empalme con línea aérea. Módulo de empalme con máquinas (transformador/autotransformador de potencia, reactor, etc.).

Los distintos módulos de equipos y juegos de barras principales o co-lectoras se conectan entre sí utilizando bridas selladas y atornilladas.

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Entre módulos se utilizan aisladores cónicos de resina que a la vez que soportan las barras conductoras, ofrecen una barrera estanca al gas SF6. Se evita así la contaminación del gas en toda la Subestación en los casos de apertura de interruptores sobre fallas, al tiempo que también evi-tan la propagación de una falla al resto de la Subestación.



Aislador Conico de Resina.

Las envolventes metálicas pueden ser de aluminio utilizado en la gran mayoría de los casos- o acero. El aluminio, además de disminuir el peso de toda la Subestación, ofrece una buena resistencia a la contaminación ambiental y a la descomposición del gas SF 6 por efecto del arco eléctrico. Estas envolventes de aluminio no necesitan, por esta causa, ninguna protección interior, lo que además evita el riesgo de crear partículas inde-seables. Para compensar las dilataciones térmicas y las tolerancias de montaje se disponen entre los distintos módulos, en especial los correspondientes a prolongaciones, de juntas de dilatación del tipo fuelle que permiten dichas expansiones y evitan el escape del gas interno. Los conductores internos de alta tensión de los distintos módulos se realizan con barras de sección circular de cobre o aluminio. Se conectan entre sí mediante contactos de presión que aseguran la continuidad eléctrica, al tiempo que absorben la expansión térmica y eventuales desalineamientos angulares, evitando así la transmisión de esfuerzos a los aislado-res que las soportan.

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Todas las envolventes de los distintos módulos se conectan a tierra en ambos extremos, debiendo asegurarse su continuidad a través de toda la Subestación. Al circular corriente por la barra conductora, se induce en la envolvente metálica una tensión de forma similar a lo que ocurre en un transformador de corriente. Al tener la envolvente puesta a tierra, circulará por ella una corriente similar en valor pero de sentido opuesto a la que circula por la barra conductora, considerándose así que las envolventes se encuentran a potencial de tierra. Módulos de juego de barras (barras principales o colectoras) Como se indicó, están formadas por una barra conductora de aluminio o cobre, de sección circular y soportadas por aisladores situados a lo largo de la envolvente metálica. El volumen entre la barra conductora y su envol-vente permanece con gas SF 6 a presión mayor que la atmosférica (distin-tos valores según cada fabricante).



Junta de Expansión.

Hasta la tensión nominal de 145 kV existen envolventes tripolares (las tres fases dentro de un mismo encapsulado). A partir de esa tensión, son unipolares (fases separadas). Las GIS unipolares o de fases separadas son más voluminosas que las tripolares o de fases juntas. También las tripolares tienen un mantenimiento más sencillo al facilitar la entrada del personal asignado a esas funciones, tienen menos partes móviles y por ser una sola envolvente en lugar de tres, la posibilidad de fugas de gas es menor. Además, los flujos magnéticos de cada una de las tres fases se compensan, ahorrando así pérdidas de energía.

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Corte típico de un campo (celda) de un GIS de doble juego de barras, disposición monopolar y salida con cable subterráneo. (1) interruptor, (2) (3) (4) componentes del mando del interrutor, (5) seccionador de barras I, (6) barras principales I, (7) seccionador de barras II, (8) barras principales II, (9) seccionador de línea, (10),(11),(12) seccionador de puesta a tierra, (13) transformador de corriente, (14) transformador de tensión, (15) terminal del cable subterráneo, (16) unidad de control del gas, (17) unidad de control del interruptor, (18) tablero de comando y control local. 13 Módulos. 

Módulos de interruptores

Los interruptores utilizados en las GIS modernas utilizan el mismo principio que los interruptores utilizados en las AIS: autocompresión. Ante un cortocircuito, el gas SF 6 presente como elemento de corte, se recalienta como consecuencia del contacto con la energía desarrollada por el arco eléctrico. Aumenta así la presión en el interior del cilindro de contacto, sumándose a la presión de separación propia de su mecanismo de accionamiento. Esta razón hace que no haga falta que el sistema de accionamiento sea el único encargado de aportar la energía necesaria para generar una presión capaz de extinguir el arco eléctrico. De este modo, los accionamientos modernos son simples y basados en la acumulación de energía en resortes.

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Módulos constructivos de interruptor con dos cámaras de corte.

Los interruptores modernos de alta tensión utilizan accionamientos de carga de resortes hasta 500 kV. En tensiones superiores se utilizan accionamientos electrohidráulicos, constructivamente muy compactos, y con un control simplificado de las válvulas. Según el fabricante y la configuración adoptada, los interruptores se instalan en posición horizontal o vertical. En la posición horizontal, mediante el uso de un carrito apropiado y suministrado por el fabricante, puede extraerse para mantenimiento el contacto móvil con mayor facilidad.

Módulo constructivo de barras principales. (1) envoltura, (2) descarga de sobrepresión, (3) compensador, (4) barra conductora, (5) aislador cónico, (6) contracontacto fijo. 

Módulos de seccionadores.

Los seccionadores adoptan diversas formas constructivas y algunos fabricantes combinan las funciones del seccionador con su cuchilla de tierra en un solo aparato de tres posiciones. Resulta así que el contacto móvil tiene tres posiciones: (a) se une al contacto fijo, (b) permite unir la barra conductora con el contracontacto de la cuchilla de tierra y (c) en una posición neutra donde no se cierran el seccionador y la cuchilla de tierra. Este diseño posibilita un enclavamiento recíproco de ambas funciones.

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El contracontacto de la cuchilla de tierra se extrae aislado de la envoltura metálica para fines de medición. Los polos de un seccionador están acoplados mecánicamente y así son movidos simultáneamente mediante un accionamiento motorizado o en forma manual externa. Los seccionadores de puesta a tierra soportan las corrientes de cortocircuito máximas de diseño del sistema.

Módulo constructivo de seccionador. (1) aislador cónico de soporte, (2) eje aislante, (3) eje motor, (4) envoltura, (5) contracontacto fijo, (6) perno de contacto móvil, (7) varilla dentada interior. 

Módulos de transformadores de medición.

Los transformadores de corriente son de tipo inductivo y se pueden instalar en cualquier punto de la GIS, ya que su primario está constituido por la barra conductora de alta tensión. Los transformadores de tensión pueden ser de tipo inductivo o capacitivo, siempre inmersos en una atmósfera de gas SF 6. Los terminales secundarios de los transformadores de medición se extraen de la envoltura metálica a través de una placa de paso perfectamente estanca al gas, quedando eléctricamente accesibles en la caja de bornes, lugar desde donde, además, se pueden cambiar las relaciones de transformación en el caso de los transformadores de corriente.

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Módulo constructivo de transformador de corriente. (1) envoltura, (2) barra de tracción, (3) núcleos, (4) paso de cables de BT, (5) barra conductora de AT.

Módulo constructivo de transformador de tensión. (1) transformador, (2) envoltura, (3) barra conductora de AT, (4) aislador cónico.  Módulos de descargadores de sobretensiones Normalmente se instalan fuera del GIS en los puntos donde las líneas aéreas se conectan a la Subestación. No obstante, también pueden insta-larse en módulos aislados en gas SF 6 que forman parte integrante de la Subestación GIS.

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Módulo constructivo de descargador de sobretensiones. (1) aislador cónico, (2) envoltura, (3) electrodo de control de campo, (4) cuerpo activo, (5) tubo aislante. Los descargadores de sobretensiones -de óxido de zinc- tienen en su envoltura metálica un registro que permite abrir la barra conductora interna para realizar ensayos de la Subestación. Por la parte inferior, además de la existencia de terminales para el monitoreo del gas, se instalan los disposi-tivos de control propios. 

Modulos de empalme.

Los módulos de empalme o conexión unen los campos (celdas) de las Subestaciones GIS con otros equipos externos: líneas aéreas, transformadores de potencia o reactores, cables subterráneos, etc.

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Módulos constructivos para montaje de aisladores pasantes gas / aire. (1) envolvente, (2) módulo a 90°, (3) adaptador, (4) módulo a 45°, (5) aislador de porcelana, (6) borne para conexión aérea. Asimismo, son el pasaje del aislamiento en gas SF 6 de las GIS a otro medio de aislamiento: aire (líneas aéreas), aceite (transformadores de po-tencia). Permiten junto con los módulos de unión o prolongación rectos, en ángulo, en _T_, etc., la realización de diversas configuraciones, con una mayor versatilidad y facilidad que las utilizadas en las AIS. Los módulos de empalme o conexión para líneas aéreas, que contem-plan aisladores gas / aire, se diseñan en función de la coordinación de la aislación, las distancias eléctricas mínimas y el grado de polución existen-te en el lugar de implantación de la GIS. Los módulos de empalme o conexión para cable permiten la conexión de las GIS con cables subterráneos de alta tensión de cualquier tipo y sección. También se pueden conectar varios cables en paralelo (2, 3, ca-bles por fase) cuando se trata de intensidades nominales que superan las secciones comerciales de los cables y, por lo tanto, debe adoptarse el cri-terio de utilizar más de un cable por fase.

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Módulo constructivo para conexión a cable subterráneo (derecha) con adaptador para prueba de cable (izquierda). (1) brida, (2) con-ductor interno, (3) perno móvil de seccionamiento, (4) envoltura del terminal de cable subterráneo, (5) terminal del cable, (6) cable de prueba, (7) envoltura del cable de prueba, (8) contacto de alimentación de la tensión de prueba. Para el ensayo de rigidez dieléctrica de los cables se los aísla del módulo respectivo de empalme de la GIS mediante la separación mecánica del punto de contacto. Los módulos de empalme o conexión para transformadores (autotransformadores, reactores) de potencia son del tipo gas / aceite. El aisla-dor pasatapas (bushing) del transformador de potencia tiene que ser es-tanco al aceite y al gas SF 6 comprimido. Los movimientos provocados por los cambios de temperatura y por los asentamientos diferenciales de las fundaciones del GIS y del transformador de potencia se neutralizan por medio de juntas de compensación.

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14 Subestaciones Eléctricas De Alta Tensión Aisladas En Gas.

Módulo constructivo de conexión atransformador / autotransformador / reactor con aislador gas / aceite. (1) módulo de conexión, (2) módulo de prolongación, (3) fuelle compensador, (4) barra conductora de conexión, (5) envoltura, (6) aislador pasante gas / aceite.

Mediante la utilización de diversos tipos de módulos de prolongación rectos y en ángulos, más los módulos de empalme o conexión correspondientes, se logra la adaptación más económica de las conexiones de las GIS con diversos equipos de alta tensión. Hasta tensiones nominales de 145 kV, los módulos de transición monopolar / tripolar permiten interconectar módulos y componentes de esas características entre sí. Generalmente se utilizan para el módulo de empalme o conexión de salida tripolar con módulos terminales monopolares de líneas aéreas y transformadores trifásicos de potencia. Tableros de control y comando, protecciones y mediciones

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Normalmente, los tableros de baja tensión de comando y control, protecciones y mediciones, se disponen en el frente de cada campo (celda) adosado al mismo o, pasillo por medio, enfrentados, pero siempre en forma individual por campo (celda). También las protecciones y mediciones, juntas o por separado, pueden disponerse en tableros específicos ubicados en otras salas tal como se lo hace en las Subestaciones AIS. Asimismo, el control y comando de toda la Subestación GIS se los puede centralizar en una sala de control general. Cualquiera sea el criterio que se utilice para la ubicación de estos tableros de comando y control, protecciones y mediciones, deberá preverse que en los sistemas de alta tensión es de uso corriente que toda la Subestación pueda controlarse en forma remota. De este modo, generalmente se establecen tres niveles de comando y control: -Local, desde cada campo (celda), bien sea el tablero respectivo adosado a éste o enfrentado pasillo por medio. -Remoto desde la sala de control general ubicada en el mismo edificio. -Remoto desde un centro de despacho de cargas regional y/o nacional. Los instrumentos medidores de la presión de los diferentes módulos que se describen más adelante, pueden ubicarse localmente en los mismos tableros individuales de comando y control, protecciones y mediciones.

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Corte típico de un campo (celda) de un GIS de doble juego de barras, disposición monopolar y salida con cable subterráneo. (1) Módulo de interruptor, (2) mando de resortes, (3) módulo de seccionador, (4) (5) módulo de seccionador de puesta a tierra, (6) módulo de transfromador de corriente, (7) módulo de transformador de tensión, (8) módulo de conexión a cable subterráneo. 15 Conclusiones  SF6 también es comúnmente encontrado como un dieléctrico de alta tensión en la alimentación de alta tensión de los aceleradores de partículas, tales como generadores de Van de Graaff y Pelletrons y microscopios de alta tensión de transmisión de electrones.  Según el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático, el SF6 es el gas de efecto invernadero más potente que ha evaluado, con un potencial de calentamiento global de 23.900 veces el del CO2 en comparación durante un período de 100 años.  El gas SF6 siempre se utiliza en compartimentos sellados, minimizando enormemente el riesgo de fugas durante toda su vida útil. Esto hace que el impacto real sobre el efecto invernadero sea insignificante. Se acepta internacionalmente que la contribución total al calentamiento global del SF6 que se utiliza en equipos eléctricos es del orden de las diezmilésimas, es decir, absolutamente despreciable.  Todos los estudios de evaluación del ciclo de vida (LCA) han demostrado que el uso de tecnología SF6 en los equipos de aparamenta de distribución eléctrica tiene un impacto total sobre el medio ambiente menor las instalaciones con aislamiento en aire. 16 Bibliografía  http://www.bloginstrumentacion.com/blog/2013/06/11/la-monitorizacindeequipos-de-gas-sf6/  http://www.aoc.com.mx/mexico/index.php/component/virtuemart/gasesespe ciales/hexafloruro-de-azufre-detail?Itemid=0  http://aislantelectrico.weebly.com/hexafluoruro-de-azufre.html  http://www.prtr-es.es/SF6-Hexafluoruro-de-azufre,15597,11,2007.html  http://www.ectricol.com/sera-cierto-todo-lo-que-se-dice-del-sf6/438 http://campodocs.com/articulos-informativos/article_62950.html  www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/.../nspn0571.pdf  www.linde-gas.com.ar/.../pdf...azufre/.../hexafluoruro%20de%20azufre.pdf  www.indura.com.pe/_.../file_1777_hexafluoruro%20de%20azufre.pdf  www.juntadeandalucia.es/.../hrs3/.../hexafluoruro_azufre.pdf  www.acmor.org.mx/descargas/14_oct_20_hexafluoruro.pdf  www.prtr-es.es/Data/images/HexafluorurodeazufreSF6.pdf  www.ing.unlp.edu.ar/.../GIS%20DE%20ALTA%20TENSION_AAR.pdf  traballo.xunta.es/export/sites/default/...e.../alta_tension_cas.pdf

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 https://sinaem.agemed.es/.../2015/DHPC-ES-sonovue-9-1-2015.pdf  www.schneider-electric.cl/documents/local/catalogos/de/cap8.pdf  www.vaxasoftware.com/doc_edu/qui/vanderwaals_esp.pdf

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