Subestaciones aisladas por gas hasta 550 kv, 63 ka, 4000 A Tipo 8DQ1

Subestaciones aisladas por gas hasta 550 kV, 63 kA, 4000 A Tipo 8DQ1 Power Transmission and Distribution La gran eficacia y la alta seguridad operat

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Subestaciones aisladas por gas hasta 550 kV, 63 kA, 4000 A Tipo 8DQ1 Power Transmission and Distribution

La gran eficacia y la alta seguridad operativa son las características principales de nuestras subestaciones.

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Líderes mundiales gracias a la tecnología innovadora

Nuestra gama de subestaciones aisladas por gas tipo 8D representa un concepto muy exitoso. Desde su introducción en 1968, Siemens ha instalado en todo el mundo más de 15.000 bahías – bajo las más diversas condiciones ambientales en todo el mundo –, que llevan acumulados más de 230.000 años de operación. Intensos trabajos de investigación y un continuo desarrollo de los primeros modelos han conducido a la generación actual de subestaciones blindadas y aisladas por gas, que son líderes mundiales en los aspectos de: Economía Alta seguridad operativa Envolventes seguras Alta hermeticidad al gas Larga vida útil Bajos costes cíclicos y de mantenimiento Facilidad de acceso y ergonomía Alta disponibilidad Servicio seguro aun en condiciones extremas

Le ofrecemos soluciones llave en mano ajustadas a sus especificaciones.

En 1976 suministramos la primera subestación aislada por gas para una tensión nominal de 420 kV. Un proceso permanente de mejora ha conducido al tipo actual, el 8DQ1, que se utiliza en el rango de tensión hasta 550 kV. Con el tipo 8DQ1 se ha introducido una nueva generación de subestaciones encapsuladas y aisladas por gas, caracterizada por su alto grado de versatilidad.

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Flexibles gracias al sistema modular

Una característica fundamental de nuestras subestaciones aisladas por gas es el alto grado de versatilidad que ofrece su sistema modular. Los diferentes componentes del equipo se alojan individualmente o combinados en envolventes herméticas al gas, dependiendo de sus funciones respectivas. Un número muy reducido de módulos activos y pasivos permite implementar cualquier variante de circuito. Esencialmente, una 8DQ1 está diseñada con envolvente monopolar (monofásica), lo que permite minimizar los esfuerzos dieléctricos y dinámicos.

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Se utilizan envolventes de fundición de aluminio. Como consecuencia, la subestación es ligera y resistente a la corrosión. El reducido peso de la bahía supone carga muy baja para el suelo. Los puntos de unión de los módulos están dotados de bridas con juntas tóricas resistentes a altas presiones para asegurar la hermeticidad al gas. Los conductores están interconectados por contactos de acoplamiento, capaces de absorber cambios de longitud causados por dilatación térmica. Allí donde es necesario, los puntos de conexión son accesibles a través de unas aberturas selladas por tapas de forma hermética al gas y resistente a la presión.

Como medio de aislamiento y extinción se utiliza hexafluoruro de azufre (SF6). Filtros estáticos en los compartimentos de gas y montados en la parte interior de las tapas de los accesos absorben la humedad y los productos de descomposición. El gas SF6 está encerrado herméticamente y no se consume. Así, si el uso es correcto, no hay peligro ambiental.

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El sistema modular permite responder a todos los requerimientos del usurario con un número mínimo de componentes.

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Estructura típica de doble barra 1.

Unidad ruptora del interruptor de potencia

2.

Mecanismo de accionamiento por acumulación de energía en resorte

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Desconectador de barra I

4.

Barra I

5.

Desconectador de barra II

6.

Barra II

7.

Desconectador de línea de salida

8.

Seccionador de puesta a tierra (normal)

9.

Seccionador de puesta a tierra (normal)

10. Seccionador de puesta a tierra a prueba de cierre (de alta velocidad) 11. Transformador de corriente 12. Transformador de tensión 13. Copa terminal de cable 15

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14. Armario de control interruptor de potencia 15. Armario de control local

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Módulos GSI

Módulo de interruptor de potencia El elemento central de la subestación aislada por gas es el módulo de interruptor de potencia, que consta de dos componentes: Interruptor de potencia y Sistema de accionamiento Para subestaciones aisladas por aire (AIS) y subestaciones aisladas por gas (GIS) se utilizan las mismas unidades ruptoras y accionamientos. El uso de este concepto de plataforma en una extensa gama de aplicaciones nos ha aportado décadas de amplia experiencia. El interruptor de potencia es apto para reenganche rápido unipolar. Sistema de accionamiento por acumulación de energía en resorte Gracias a las últimas tecnologías de producción es posible usar carcasas muy compactas. La inclusión de los resortes de apertura y cierre dentro del mecanismo operativo permite conseguir una estructura compacta y robusta.

El interruptor de potencia del tipo 8DQ1 va montado horizontalmente

Interruptor de potencia con unidad ruptora

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En consecuencia se ha reducido el número de componentes móviles. El empleo de rodamientos de rodillos y de un mecanismo tensor que no exige mantenimiento garantizan el funcionamiento seguro durante decenios. También se aplican principios de diseño de eficacia probada, como son los trinquetes aislados contra vibraciones y el desacoplamiento sin carga del mecanismo tensor. El sistema de resorte ofrece las ventajas siguientes: El mismo principio para voltajes desde 72,5 kV hasta 550 kV Alta seguridad de funcionamiento gracias al bajo nivel de energía de accionamiento Un principio de funcionamiento simple Estado de conmutación controlable en todo momento Poco mantenimiento, económico con larga vida útil Bajo impacto ambiental

Principio de extinción del arco 1 Contacto de arco móvil 2 Uña de contacto 3 Válvula 4 Zócalo 5 Válvula 6 Engranajes 7 Contacto de arco móvil (dirección contraria) 8 Tobera de extinción 9 Tobera auxiliar

Unidad ruptora La unidad ruptora usada en el interruptor de potencia para la extinción del arco funciona según el principio dinámico de autocompresión. Las fuerzas mecánicas actuantes son reducidas a causa de los bajos niveles de energía requeridos para el accionamiento.

10 Cilindro de contacto 11 Cilindro de caldeado

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Conjunto de contactos Una vez cerrado, la corriente de servicio circula a través de los contactos principales (2, 10). Los contactos de arco (1, 7) van conectados en paralelo a los principales. 7

Corte de la corriente de servicio Durante la maniobra de apertura se abre primero el contacto principal (10); con ello, la corriente se conmuta hacia los contactos de arco (1, 7) que todavía están cerrados. Esto impide la erosión de los contactos principales. A medida que avanza la maniobra de apertura, el contacto de arco se abre y se forma un arco entre los contactos (1) y (7). El cilindro de contacto (10) se desplaza al mismo tiempo en el zócalo (4), comprimiendo el SF6 allí presente. El gas extintor comprimido fluye por el cilindro de caldeado (11) hasta el tramo entre contactos y extingue el arco.

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Corte de corrientes de falla Si se producen corrientes de cortocircuito intensas, el gas que se encuentra entre los contactos de arco (1) y (7) se recalentará por la energía que éste transmite y se desplazará con una gran presión al cilindro de caldeado (11). Una vez que la corriente decrece hasta cero, el gas vuelve a salirse del cilindro de caldeado (11) a través de la tobera (9) y extingue el arco. La válvula (3) del cilindro de contacto (10) evita que entre gas a alta presión en el cilindro. Por eso no es preciso que el mecanismo operativo suministre la energía necesaria para extinguir el arco.

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Interruptor en posición “CERRADO”

Apertura: Contacto principal abierto

Apertura: Contacto de arco abierto

Interruptor en posición “ABIERTO”

1 Disparador de CIERRE 2 Leva 3 Mecanismo de reenvío 4 Biela 1 2

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5 Biela del resorte de cierre 6 Biela del resorte de apertura 7 Resorte de cierre 8 Tensor manual 9 Mecanismo tensor 10 Eje tensor

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11 Palanca de rodillos 12 Amortiguador de cierre 13 Eje de maniobra

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14 Amortiguador de apertura 15 Disparador de APERTURA 16 Carcasa del mecanismo de accionamiento

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17 Resorte de apertura

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Desconectador

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Módulos de desconectador

Seccionadores de puesta a tierra

Los desconectadores aseguran un espacio dieléctricamente seguro entre dos contactos para garantizar el aislamiento entre áreas del sistema sometidos a diferente potencial; por ejemplo, los desconectadores de una barra colectora aíslan toda una línea de salida de la barra colectora. Aisladores pasantes de resina colada mantienen en su sitio el sistema de contacto del descargador, y el gas presurizado sirve como medio aislante entre los componentes activos y la carcasa de metal. El módulo está disponible hasta con dos seccionadores de puesta a tierra y los conectores necesarios para los distintos tipos de módulos adyacentes. Los módulos de desconectador pueden ser de tipo compartimentado y hermético al gas, con monitoreado del gas separado para cada módulo, o bien en combinación con módulos vecinos.

Los seccionadores de puesta a tierra (por ejemplo, los de seguridad o los de las barras colectoras) se usan para conectar a tierra y cortocircuitar circuitos. La variante a prueba de cierre (de alta velocidad) se usa frecuentemente para prevenir riesgos para el sistema GIS. Por ejemplo para el caso de que la parte opuesta no haya sido desconectada correctamente. En la variante aislada, se utiliza para efectuar funciones de medición y prueba de relés de protección. En la subestación 8DQ1 se emplean seccionadores de puesta a tierra tipo espárrago. Estos se utilizan preferentemente en combinación con desconectadores de barras y líneas, pero también pueden suministrarse en envolvente propia como módulos separados. En el seccionador de puesta a tierra tipo espárrago, el espárrago a potencial de tierra se introduce en el contracontacto. Si el interruptor de tierra es a prueba de cierre, entonces va equipado con accionamiento por acumulación de energía en resorte. El resorte puede recargarse con ayuda de un motor o bien manualmente en caso de emergencia.

Seccionador de puesta a tierra tipo espárrago

Características comunes de los desconectadores y los seccionadores de puesta a tierra Los tres polos de una bahía están acoplados mecánicamente. Los tres polos se mueven normalmente de manera conjunta con un accionamiento a motor. Los interruptores de señalización y los indicadores ON/OFF están conectados con el árbol de accionamiento de forma directa y mecánicamente segura. Para desconectadores y seccionadores de puesta a tierra se utilizan accionamientos a motor, separados pero idénticos. Tienen integrados accionamientos manuales de emergencia. Las envolventes pueden suministrarse con mirillas de inspección.

Transformador de corriente

Transformador de tensión

Transformadores de medida Tanto los transformadores de corriente como los de tensión se utilizan para funciones de medida y protección. Módulo de transformador de corriente Se utilizan transformadores de corriente de tipo inductivo monofásico. El transformador de corriente va ubicado preferentemente en el lado salida del interruptor de potencia, pero se puede integrar en cualquier otro punto de la bahía o la subestación. El conductor de alta tensión constituye el arrollamiento primario. Los núcleos con los arrollamientos secundarios están diseñados conforme a los requisitos de clase de precisión y prestaciones. La relación de transformación puede cambiarse a través de las conexiones secundarias de los transformadores de corriente que se conducen a través de una placa con aislador pasante hermético al gas a una caja de bornes. El gas SF6 presurizado en el módulo constituye el aislamiento primario.

Descargador de sobretensión

Módulo de descargador de sobretensión Módulo de transformador de tensión Cada transformador de tensión inductivo monofásico está alojado en su propia envolvente, constituyendo así un módulo hermético al gas. Constan esencialmente de: Un arrollamiento primario Uno o varios arrollamientos secundarios (en un soporte) Un núcleo de hierro El gas presurizado dentro de la envolvente forma junto a la película aislante, el aislamiento contra la alta tensión. La conexión de alta tensión con la subestación se establece a través del conductor primario, soportado por un aislador pasante hermético al gas. Las conexiones secundarias se conducen por una placa con aislador pasante hermético al gas, hasta la caja de bornes.

Si así se desea, es posible conectar directamente descargadores de sobretensión blindados. Esto permite limitar cualquier sobretensión que pueda aparecer. La parte activa consta de resistencias de óxido metálico con una característica corriente/ tensión marcadamente no lineal. El descargador se embrida generalmente a la subestación a través de un aislador pasante hermético al gas. El tanque del módulo de descargador lleva una abertura a través de la cual es posible inspeccionar el conductor interno. En la parte inferior existen conexiones para monitoreo del gas y para dispositivos de control del descargador y un contador de servicio.

El modelo blindado ofrece una alta seguridad de compatibilidad electromagnética (EMC).

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Módulo de conexión de cable

Módulo de conexión SF6/aire

Módulo de conexión a transformador

Módulos de conexión Los módulos de conexión de las bahías de una subestación aislada por gas permiten establecer contacto, por ejemplo, con los siguientes elementos: Líneas aéreas Transformador o bobina de reactancia Cables Por consiguiente, constituyen la transición del entre las GIS aisladas por gas SF6 y otros sistemas de alto voltaje con medios aislantes diferentes. Módulo de conexión de cable Este módulo permite enlazar la subestación blindada y aislada por gas con un cable de alta tensión. Es posible conectar todos los tipos habituales de cables de alta tensión. La abertura de inspección sirve también como brida para conectar un sistema de prueba de alta tensión para el cable. La conexión primaria entre la copa terminal de cable y la subestación puede abrirse para fines de pruebas con alta tensión.

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Módulo de conexión SF6 / aire El módulo de conexión SF6 / aire permite conectar la subestación aislada por gas a componentes aislados por aire o a líneas aéreas. Este módulo combina un módulo en ángulo y una boquilla SF6 / aire. La longitud, la forma y la distancia de fugas de la boquilla SF6/aire se define de acuerdo a la coordinación de aislamiento, la distancia mínima y el grado de polución.

Módulo de conexión de transformador El módulo de conexión de transformador permite establecer directamente la transición del aislamiento por gas a los aisladores pasantes de transformadores o bobinas aislados por aceite. A tal efecto, el aislador pasante del transformador debe ser hermético al aceite, gas y resistente a la presión. Movimientos condicionados por la temperatura así como asentamientos no uniformes de los fundamentos de la subestación y el transformador son absorbidos por juntas de expansión.

Módulo de extensión

Módulo angular

Módulo de barra

Módulos de prolongación y en ángulo

Módulos de barras

Estos módulos se utilizan para establecer los enlaces requeridos dentro de una bahía o para llegar a los puntos de interfaz requeridos por el cliente. Su forma y número depende del circuito y de la disposición espacial de la bahía.

Los módulos de barras de bahías adyacentes se conectan a través de juntas de expansión que absorben las tolerancias de construcción y los movimientos condicionados por cambios de temperatura, tanto en sentido longitudinal como transversal respecto a las barras. Contactos deslizantes guiados axialmente entre los conductores compensan cambios en la longitud de los conductores relacionados con la temperatura. Para incrementar la disponibilidad de la subestación se puede instalar fácilmente un seccionador.

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Armario de control del interruptor de potencia y del mecanismo de accionamiento

Mando y vigilancia Sistema de mando y protección flexible y fiable Acreditado mando de la subestación Los interruptores de potencia y demás componentes de la subestación están controlados y monitorizados por robustos componentes eléctricos. Todos los elementos necesarios para el control y monitorización del interruptor de potencia, los desconectores y los seccionadores de puesta a tierra están incorporados en la unidad de control correspondiente. La verificación y prueba de los sistemas de accionamiento se realiza en fábrica. Dicha verificación reduce al mínimo los tiempos de puesta en marcha y evita fallos en el lugar de servicio. Vigilancia del gas Los aisladores pasatapas estancos al gas subdividen cada bahía en compartimentos de gas funcionalmente separados (por ejemplo, interruptores automáticos con transformador de corriente, seccionadores, transformadores de tensión, descargadores de sobretensión y módulos

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de conexión). Los compartimentos de gas se vigilan constantemente mediante sistemas de supervisión de la densidad que suministran señales de alarma y de bloqueo a través de contactos.

A petición del cliente, suministramos nuestras subestaciones de alta tensión con cualquiera de los sistemas de control y protección digitales comunes del mercado.

Sistema de control y protección fiable y flexible El sistema de control está alojado de modo muy accesible en el armario de control integrado. Opcionalmente, es posible incluir en el mismo armario el sistema de protección de la unidad. Normalmente, el sistema de control suele instalarse enfrente de la subestación, pero también puede instalarse en una sala de control separada pero cercana. El cableado entre el armario de mando local y los equipos de alta tensión se realiza con cables apantallados y clavijas codificadas, lo cual reduce al mínimo los trabajos de montaje y el riesgo de cometer errores de cableado.

Las interfaces estándar del control local permiten la conexión de: Sistema de mando convencional con enclavamiento por contactores y paneles de control Sistema de control y protección digital con aparatos de control y supervisión de bahías y automatización de subestación cómodos para el usuario con estaciones de trabajo tipo PC (HMI) Sistema de control y protección digital inteligente totalmente interconectado en red con funciones adicionales de monitorización y telediagnóstico Gracias a la amplia oferta de sistemas de control y protección de Siemens, podemos ofrecerle diseños a medida realizados por nosotros.

Transporte, instalación, puesta en marcha, mantenimiento Transporte Para facilitar al máximo el transporte y la instalación en el lugar de servicio, nuestras subestaciones se envían en unidades fácilmente manipulables y optimizadas. No obstante, las restricciones en las dimensiones de transporte hacen necesario dividir cada bahía en varias unidades de transporte. Al hacer la subdivisión, se consideran los medios de transporte, las rutas y las posibilidades de manipulación disponibles en el lugar de servicio. Todas las unidades de transporte se suministran comprobadas mecánica y dieléctricamente. En las unidades de transporte que contienen aparatos de maniobra, todos los elementos de accionamiento adosados se ajustan en fábrica antes del envío. Las juntas de unión de dichas unidades están protegidas contra corrosión y selladas con cubiertas de transporte. Los componentes se embalan de acuerdo al medio, duración y ruta del transporte y también tomando en cuenta la naturaleza y duración de su almacenamiento. Los envíos dentro de Europa se realizan normalmente por vía terrestre. Las subestaciones suministradas a países fuera de Europa se envían dentro de embalajes sellados, aptos para transporte marítimo, teniendo en cuenta la posible necesidad de un almacenamiento temporal. Instalación y montaje Como las bahías se suministran en unas pocas unidades de transporte fácilmente manipulables, se reducen considerablemente el tiempo y los esfuerzos requeridos para la instalación en el lugar de uso. La unidad de control del interruptor de potencia se preensambla en fábrica en el bastidor de apoyo. Instrucciones de instalación detalladas y el empleo de relativamente pocas herramientas especiales permiten montar la subestación con facilidad y rapidez, incluso por el personal del cliente bajo la supervisión de un experto de Siemens. El cliente, si lo necesita, puede hacer uso de nuestra oferta de capacitación técnica. Puesta en marcha Una vez completados todos los trabajos de montaje, se prueban todos los aparatos de maniobra y todos los circuitos eléctricos de control y monitoreo para asegurar su perfecto funcionamiento, tanto en el aspecto mecánico como eléctrico. Todas las juntas por brida, sobre todo las realizadas en el lugar de servicio, se inspeccionan doblemente para detectar eventuales fugas de gas. Los trabajos de puesta en marcha de la sección primaria terminan con la prueba de alta tensión en el lugar de servicio, destinada a verificar que todos los trabajos de instalación, también en el interior de las envolventes, hayan sido realizados correctamente. Todas las pruebas se realizan de acuerdo a los estándares IEC. Los resultados se documentan en informes de prueba. Mantenimiento Nuestras subestaciones aisladas por SF6 han sido diseñadas y fabricadas para obtener un balance óptimo entre diseño, materiales usados y requisitos de mantenimiento. Las envolventes selladas herméticamente hacen que la subestación GIS precise muy poco mantenimiento. En condiciones normales de servicio, los conjuntos pueden considerarse como libres de mantenimiento. Dependiendo de las condiciones ambientales, se recomiendan inspecciones visuales. Tal operación se realiza bahía por bahía; la subestación puede continuar funcionando y no es necesario abrir los compartimentos de gas. La primera revisión no será necesaria hasta que transcurran 25 años de servicio.

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Aseguramiento de la calidad La alta calidad de las subestaciones aisladas por gas de Siemens queda asegurada mediante un sistema de gestión de calidad sostenido por todos los empleados. Este sistema fue certificado en 1983 conforme a CSA Z299, y en 1989 de acuerdo con la norma DIN EN ISO 9001. El sistema de aseguramiento de la calidad está orientado a los procesos, y se somete a mejoras continuas. En el 2003 se obtuvo sin problemas la certificación según la DIN EN ISO 9001:2000. Ya en 1994, el sistema de ecogestión se añadió al sistema existente y fue certificado con éxito según la norma DIN EN IS 14001. Pero uno de los hitos en el desarrollo de la competencia de pruebas lo supuso la acreditación de nuestros laboratorios de pruebas según la norma ISO/IEC 17025 (anteriormente EN 45001), acontecida en 1992. Desde aquel momento, los laboratorios se consideran independientes. El sistema de aseguramiento de la calidad y ecogestión comprende todas las secuencias del ciclo de vida del producto, desde el marketing hasta el servicio de postventa. Revisiones periódicas por parte de la Gerencia y auditorías internas de todos los procesos aseguran la efectividad y la actualidad del sistema, así como su mejoramiento continuo por medio de medidas adecuadas. La base para ello queda constituida por la documentación de todas las secuencias relevantes para la calidad. La calidad de nuestras subestaciones cumple consecuentemente los requisitos más exigentes. Además de este consecuente sistema de calidad implementado, la calidad de nuestras subestaciones aisladas por gas está garantizada también por las áreas “limpias” dispuestas en nuestros talleres de producción. Completas inspecciones durante la fabricación y pruebas de rutina en componentes individuales y módulos completos aseguran un funcionamiento fiable de la subestación. Las pruebas mecánicas de rutina y la verificación final de calidad en forma de prueba de alta tensión de la bahía completa (o de las unidades de transporte) antes de su envío aseguran la calidad producida y la conformidad con las normas. La elección del embalaje más adecuado para cada transporte garantiza la llegada de las subestaciones a su destino en perfectas condiciones.

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Configuraciones de bahía típicas El sistema modular permite no sólo diseñar todas las configuraciones de circuitos habituales, sino también soluciones individuales personalizadas de acuerdo a las dimensiones del edificio, posibles ampliaciones de la subestación, etc.

Configuración de doble barra M

M

6000 M

5000

M M

Peso de una bahía: aprox. 21 t

Configuración con barras acopladas

4900

6000

Peso de una bahía: aprox. 17 t

15

Configuración de doble barra con barra de conexión 6000

M

M

M

6300

M

M

M

Peso de una bahía: aprox. 23 t

Configuración de doble barra con bypass 6000

M

M

M

M

M

6300

M

Peso de una bahía: aprox. 24 t

Configuración de 1½ interruptores de potencia

M

M

23700

M M

M

M

M

6300

M

M M

M M

M

M

Peso de una bahía: aprox. 62 t

M M

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Datos técnicos

Subestación tipo 8DQ1 Tensión nominal

hasta

550

kV

Frecuencia nominal

50/60 Hz

Tensión nominal soportable a frecuencia industrial (1 min)

740

Tensión nominal soportable a impulso atmosférico (1,2/50 µs)

1675 kV

Tensión nominal soportable a impulso de maniobra (250/2500 µs)

1250 kV

kV

Corriente nominal barras Corriente nominal línea de salida

hasta hasta

6300 A 4000 A

Corriente nominal de corte

hasta

63

kA

Corriente nominal de impulso

hasta

170

kA

Corriente nominal de corta duración

hasta

63

kA

Tasa de fugas por año y compartimiento de gas

≤ 0,5 %

Ancho de bahía

3600 mm

Altura, profundidad

véase Configuraciones de bahía típicas

Accionamiento del interruptor de potencia

Acumulador de resorte

Secuencia de maniobras

O–0,3 s–CO–3 min–CO CO–15 s–CO

Tensión de alimentación nominal

60 - 250 V DC

Margen de temperaturas ambientales

> 50 años

Vida útil prevista

–25 °C - +40 °C

Normas

IEC /IEEE

Otros datos: consultar.

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Para más información

Tel.: Fax: E-Mail:

+49 91 31/7-3 46 60 +49 91 31/7-3 46 62 [email protected]

www.hv-substations.de

Nombre/Empresa

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Código Postal/Ciudad/País

Tel./Fax

E-Mail

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Para más información está a su disposición nuestro Customer Support Center. Tel.: +49 180/524 70 00 Fax: +49 180/524 24 71 (con recargo, p.ej.: 12 ct/min.) E-Mail: [email protected] www.siemens.com/energy-support

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www.siemens.com/ptd

Este documento contiene descripciones generales sobre las posibilidades técnicas que pueden, pero no tienen que darse en todo caso. Por ello, las prestaciones deseadas se determinarán en cada caso al concluir el contrato.

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