¿Qué es una centralita aislada por gas y cómo funciona?

El cuadro eléctrico es una combinación de fusibles, interruptores y disyuntores en un sistema eléctrico. La función principal del cuadro eléctrico es proteger, aislar y controlar los dispositivos eléctricos. Estos dispositivos pueden conectarse directamente a la consistencia de la fuente de alimentación. En el siglo XIX se inventó el dispositivo de conmutación de alta tensión, que se utiliza para accionar máquinas y motores eléctricos. En las subestaciones, los cambiadores de tomas se sitúan a ambos lados de las tensiones de los transformadores de potencia. En las industrias, la disposición de la aparamenta y los transformadores puede combinarse en una única carcasa, conocida como USS o subestación unificada. Según la investigación actual de Visiongain, se estima que el mercado mundial de conmutadores alcanzará los 152.500 millones de dólares hasta el año 2029. Este artículo ofrece una visión general de la aparamenta aislada con gas.

¿Qué es la aparamenta aislada por gas?

Definición: La aparamenta de alta tensión aislada por gas (GIS) es un dispositivo encapsulado de metal sólido que incluye varios componentes de alta tensión, como seccionadores e interruptores automáticos. Estos dispositivos pueden utilizarse de forma muy segura en zonas confinadas, como los espacios reducidos. Por ejemplo, se utilizan en ampliaciones de edificios urbanos, en plataformas marinas, en tejados y en instalaciones indiferentes como centrales industriales e hidroeléctricas.

En este tipo de aparamenta, todos los componentes pueden reunirse en un área extremadamente pequeña encerrada en una caja metálica estanca al gas, y el gas SF6 puede utilizarse como aislamiento entre las partes existentes de los dispositivos y la caja metálica conectada a tierra. Este tipo de aparamenta es accesible desde sistemas de 12 KV a 800 KV. La aparamenta aislada, como el SF6, desempeña un papel fundamental en la creación de una subestación eléctrica en un espacio reducido.

Componentes

El diseño de una aparamenta con aislamiento de gas puede realizarse con diversos componentes, como disyuntores, barras colectoras, seccionadores o aisladores, transformadores de tensión e intensidad, seccionadores de puesta a tierra, pararrayos y descargadores de sobretensiones. Cuando la subestación está conectada a un cuadro de distribución aislado por gas, se denomina GIMES o subestación aislada por gas con envolvente metálica. Este tipo de tecnología no se ha inventado recientemente, sino que está disponible desde hace 30 años.

En las celdas de media tensión aisladas con gas, el gas SF6 funciona como material aislante, mientras que la tecnología de vacío se utiliza principalmente para la interrupción. Sin embargo, tanto para el aislamiento como para la interrupción, el gas SF6 puede utilizarse en diversos sistemas de conmutación de media tensión aislados por gas.
Sin embargo, para estos dispositivos, las presiones de gas SF6 son diferentes tanto para el aislamiento como para la interrupción. Para el aislamiento, la presión del gas suele ser inferior a 2,5 bares, mientras que para la interrupción está entre 5 y 7 bares.

Celdas aisladas por gas frente a celdas aisladas por aire

A continuación se ilustra la diferencia entre las celdas aisladas por gas y por aire.

Celdas aisladas por aire (AIS)	Aparatos de conmutación aislados por gas (GIS)
Las normas de diseño del AIS son las de la CEI. IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEC 62271-200, etc	Las normas de diseño del SIG son normas de la CEI. IEC 62271-1, IEC 62271-100, IEC 62271-200, etc
Los soportes de aire se utilizan para el aislamiento de barras en el AIS.	Los medios de SF6 se utilizan para el aislamiento de barras en los SIG.
Para la conmutación, los medios utilizados en el AIS son el aceite, el aire, el vacío o el SF6	Para la conmutación, los medios utilizados en el SIG son el vacío o el SF6
El tipo de ejecución a través de los dispositivos de conmutación en el AIS es fijo o extraíble, según el diseño	El tipo de ejecución a través de los dispositivos de conmutación en el SIG es Fijo
Las dimensiones físicas del AIS son bastante grandes porque las distancias están dentro del aire, por lo que es necesario mantener unas distancias de seguridad para cumplir con el rendimiento del dieléctrico.	Las dimensiones físicas del SIG son bastante reducidas
En AIS, la sensibilidad al entorno o a la contaminación es moderada	En el SIG, la sensibilidad al entorno o a la contaminación es excelente
Los requisitos de mantenimiento del AIS son moderados	Los requisitos de mantenimiento del SIG son moderados
La necesidad de la terminación del cable para el AIS no es específica porque se pueden utilizar tipos de terminación de cable estándar	Los requisitos de terminación del cable para el GIS son específicos para mantener un aislamiento adecuado debido a los pequeños espacios de aire dentro del compartimento de conexión del cable
El control de la presión del gas en el AIS puede ser necesario simplemente para los dispositivos de conmutación con gas SF6	El control de la presión del gas en el SIG puede ser necesario simplemente para los dispositivos de conmutación y las barras colectoras, incluido el gas SF6

Pruebas de los equipos de conmutación

En los cuadros eléctricos, la alta tensión puede causar presión en los equipos utilizados. Por esta razón, las pruebas son esenciales para superar muchos problemas. Para ello, se recomienda una prueba de aislamiento. Los sistemas SIG requieren pruebas similares a las de otros sistemas. Sin embargo, a menudo son de difícil acceso y, por tanto, requieren soluciones especiales.

El estado de la aparamenta en el interior de los edificios puede repercutir en la protección del medio ambiente. Sin el mantenimiento y las pruebas normales, los CB (interruptores automáticos) pueden crear problemas provocando fallos y relámpagos de arco que dañan las propiedades y a los trabajadores.

Las pruebas de los disyuntores se realizan principalmente en función de la capacidad de tensión del disyuntor y de su mecanismo. En este caso, las pruebas se centran principalmente en los interruptores de MT (media tensión) y AT (alta tensión), a pesar del mecanismo. Las pruebas de los interruptores mantendrán el rendimiento de los disyuntores de AT y MT, como la temporización, el recorrido y la velocidad de los contactos, el funcionamiento, la vibración, los rayos X, la resistencia de los contactos, la resistencia dinámica de los contactos, el aislamiento de CA, las fugas y la prueba de aislamiento de los circuitos auxiliares.

Ventajas

El ventajas de la aparamenta aislada por gas incluyen lo siguiente.

• Esta aparamenta proporciona una gran flexibilidad y fiabilidad en comparación con otras soluciones. Gracias a su diseño cerrado con gas, este tipo de aparamenta es la mejor solución para diversas subestaciones, tanto internas como subterráneas
• Al utilizar esta aparamenta, se puede reducir la superficie ocupada de las subestaciones internas y externas
• Las configuraciones de este tipo de aparamenta pueden aplicarse a cualquier tipo de barra, como la simple, la doble, la simple con barra de transferencia, la doble con doble interruptor y la de anillo.
• Ocupa menos espacio
• Seguridad frente a los procesos ecológicos
• Libre elección para la instalación in situ
• Menos mantenimiento
• Menos costes de funcionamiento
• Los proyectos GIS son aplicables siempre que estas características sean deseables, como menos mantenimiento, menos espacio, menos impacto en el entorno, etc.

Desventajas

El desventajas de la aparamenta aislada por gas incluyen lo siguiente.

• En comparación con otras subestaciones, como las convencionales o las aisladas por aire, son caras.
• Cuando se produzca un fallo interno, la fase de interrupción será extremadamente larga y el efecto del daño será muy grave.
• La adquisición de gas SF6 y su suministro al emplazamiento son problemáticos
• El mantenimiento es muy importante porque la humedad o el polvo en el interior del compartimento pueden hacer que el gas SF6 explote
• Este tipo de subestación requiere edificios separados porque es de tipo interior
• Es caro en comparación con las subestaciones de tipo convencional que se utilizan al aire libre
• Cuando se produce un fallo interno, se tarda más en reparar la parte dañada de la subestación
• Hay que mantener un suministro de gas suficiente.

Aplicaciones de la aparamenta aislada en gas

Entre las aplicaciones de los equipos de conmutación con aislamiento de gas se encuentran las siguientes

• Transmisión de energía
• Ferrocarriles
• Incorporación de unidades de generación de energía renovable a la red eléctrica
• Estas plantas se prefieren en los grandes centros urbanos porque en las ciudades hay menos espacio disponible
• Valles y regiones montañosas
• Subestaciones subterráneas
• Subestaciones en el mar o en el lago
• Subestaciones terminales basadas en el sistema de transmisión HVDC
• Complejos industriales

Aquí tienes una visión general de los equipos de conmutación con aislamiento de gas. La mayoría de los cuadros eléctricos pueden someterse a pruebas de mantenimiento cada dos o tres años. El calendario de pruebas puede determinarse mediante el diseño de la centralita. Para saber con qué frecuencia deben probarse los disyuntores de una instalación, el administrador del edificio debe llamar a Prime Power. En caso de emergencia, la comprobación de los disyuntores es esencial y suele descubrirse durante el mantenimiento regular. Sin embargo, las pruebas de emergencia rara vez son necesarias cuando los equipos de conmutación reciben un mantenimiento regular. Aquí tienes una pregunta: ¿qué tipos de aparamenta aislada por gas hay en el mercado?