WO2021049957A1 - Subestación modular de potencia y método constructivo de la misma - Google Patents

Subestación modular de potencia y método constructivo de la misma Download PDF

Info

Publication number
WO2021049957A1
WO2021049957A1 PCT/PA2020/000001 PA2020000001W WO2021049957A1 WO 2021049957 A1 WO2021049957 A1 WO 2021049957A1 PA 2020000001 W PA2020000001 W PA 2020000001W WO 2021049957 A1 WO2021049957 A1 WO 2021049957A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
power substation
substation
power
equipment
platform
Prior art date
Application number
PCT/PA2020/000001
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leonardo A RIVAS ROMERO
Francisco José JAUREGUI CHACÓN
Original Assignee
Rivas Romero Leonardo A
Jauregui Chacon Francisco Jose
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rivas Romero Leonardo A, Jauregui Chacon Francisco Jose filed Critical Rivas Romero Leonardo A
Publication of WO2021049957A1 publication Critical patent/WO2021049957A1/es

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B1/00—Ballastway; Other means for supporting the sleepers or the track; Drainage of the ballastway
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C5/00—Pavings made of prefabricated single units
    • E01C5/02—Pavings made of prefabricated single units made of natural stones, e.g. sett stones
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
    • E02D29/02—Retaining or protecting walls
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/24—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of metal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B5/00—Non-enclosed substations; Substations with enclosed and non-enclosed equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B7/00—Enclosed substations, e.g. compact substations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure

Definitions

  • the ABB company has extended the previous idea to apply it to a rigid rectangular platform type “plate”, on which the high voltage equipment of a line outlet is installed. These applications are based on a solid platform that is not viable as a solution when there are existing floods on the job site.
  • the bolted beam configuration overcomes the difficulties presented in the previous solutions, since it allows installation in areas where foundations already exist, since the metallic structure is inserted in an attached way to the existing foundations arrangement to avoid demolitions.
  • the voltage levels of this ABB solution refer to units of 20 MVA and in the design of our solution versatility is achieved up to: equipment of 70 MVA.
  • the solution presented by ABB focuses on solutions associated with very basic distribution substations in their line exit areas and transformation area, while the modular system that we are presenting takes into account the diversity of areas that make up a 115 kV transmission substation. , allowing to attend basic substation configurations to complex designs of four power transformers and fourth 11.5 kV outputs.
  • Our invention of modular design allows the solutions to be extended to large substations structured in an arrangement of three sections per bay (switch and a half) and for the number of line outputs and power transformers that the Customer needs, while the plate-type solution conceived by ABB , does not get involved with the need to intervene or improve the traditional infrastructure of a substation and are limited to the application of one. platform to mount equipment in the place that the freedom of the spaces that allow it.
  • Our design is born to avoid; earthworks, conditioning of the platform land, the construction of foundations and the installation of deep drainage pipe networks and under the vision of addressing the problem in a substation from its origin and in an integral way.
  • MODULAR ARCHITECTURE With the interest in the set of Objectives, Problems and Criteria previously exposed: a scheme of solutions focused on the design of modular architectures that allow to attend both global modernizations and sectoral rehabilitations in a Substation in commercial service was structured. For this, a 115 / 13.8 KV 0 115 / 34.5 substation can be modularly structured as follows: 1. 115 KV PORTIC MODULES:
  • This prototype substation will be made up of: a, A 116 / 13.8 kV - 36 MVA transformation section. b. Set of metalclad distribution cubicles with six 13 KV 31.5 KA outputs c. One 13.8 kV / 208 ⁇ 120 V ac transformer bank. d. Shelter type infrastructure duly climati for the installation of the services of: protection, numerical control, measurement, teleprotections, communications and auxiliary services.
  • FIG. 1 shows the basic uniform diagram corresponding to Substation with its arrival section at 115 kV, its transformation area at 115 / 13.8 kV, metaclad cells at [13.8 kV .
  • Figure No. 2 shows the structure of the floor plan of the modular substation object of this invention, with the operational modules that structure it.
  • a seventh roadway and perimeter confinement module is included, to be applied in cases of new facilities or modernizations that require extensions to their internal roads, 115 KV LINE OUTPUT GATEWAY MODULE,
  • the 115 kV frames represent the largest concrete structures.
  • the goal is [to achieve solutions that allow reducing construction times without affecting quality; trying to avoid the emptying of concrete blocks typical of traditional foundations. For this, some solutions have been analyzed; to. Prefabricated foundations to be implanted in the properly compacted land.
  • Prefabricated platforms based on H-type structural steel beams installed directly on a layer of crushed stone (without concrete foundations) and designed to withstand the loads due to: weights, overturning, wind, earthquakes, equipment operations and short-circuit effects , braced (linked) to the 115 KV platform.
  • gantries can be configured based on:
  • This module is made up of the 115 kV equipment responsible for the operation and protection of the high voltage line and the power transformer: circuit breaker, line disconnector, current transformers, voltage transformers, carrier wave equipment and 115 kV mains.
  • the modular concept is based on developing the different types of 115 kV modules that correspond to each one: the areas that make up the 115 kV substations: line output, power transformer arrival, coupling section, transfer section or bay sections in standard arrangement switch and a half.
  • this' 115 kv equipment module can be structured based on;
  • the electrical cable trunking in this module will be made based on industrial-type schemes with cable gutters and pipes attached to the structures and beams, avoiding the traditional criteria of trenches or concrete cable channels.
  • a distribution cabinet installed on the platform will house, in addition to the equipment of these cabinets, the Bricks devices (hardfiber Systems) from General Electric; state-of-the-art units, responsible for traffic and signal management between the yard and the control centers. For this reason, we refer to these cabinets as "smart distribution cabinets”.
  • Figure No.4 it is shown schematically: the conformation of this cabinet with the arrangement of internal spaces for (6) Bricks units.
  • the cabling directed from this cabinet to the Command House or the Data Acquisition House will be developed based on fiber optic cables and the cabling between the 115 kV equipment of this module and the distribution cabinet, will be based on traditional cables copper insulated.
  • a grounding system for the equipment is planned, which will take advantage of the same platform, as a guide and support for an arrangement of copper cables, bars and rods that will be distributed in the interior and periphery of this platform as indicated by the design.
  • the grounding of the set will be applied to either the existing ground mesh or the mesh of the new facility.
  • FIG 4 the repair cabinet is shown with spaces for six bricks.
  • This wardrobe consists of two parts A and B, in which:
  • the objective is the conception of a new system of support and anchoring of 115Kv power transformers, which allows to meet each of the previous requirements and also report:
  • the unloading and assembly processes can be carried out on the basis of hydraulic cranes, if there is availability of reinforced roads suitable for this type of operation; Otherwise, for the loading and unloading of the tank, it is necessary to stack the traditional horizontal movement and vertical lifting procedure, based on ttrfort and hydraulic jacks.
  • the vestments of the remaining sections of the transformer must be executed on the basis of suitable light truck cranes.
  • a platform has been designed based on bolted steel beam structures to be prefabricated and verified in the plant for assembly in the field on a surface (as in the previous cases) previously treated, leveled with a slope of 0 , 5% and with a top layer of crushed stone without traditional concrete foundations.
  • the objective is to achieve a design that allows: a. Provide solutions to the five aspects mentioned above. b. Achieve the installation of new cells using the same position of the old cells, e. To be able to adjust infrastructure, to indistinctly receive cells from 1.4m to 2.0m deep. d. Have the versatility to respect cable bend radii of 1,000MCM or more.
  • Figures No.7 show four views of such an arrangement of the designed platform corresponding to the solution proposed with the set of metalclad cells installed in its upper part.
  • medium voltage cells At an electromechanical level, the use of medium voltage cells has been planned, made up of:
  • a transfer cell An auxiliary service cell and a coupling and measurement cell.
  • auxiliary service transformers area is not part of the noble equipment of a Substation, they do represent the axis of greatest responsibility for the assurance of operation services, on which the adequate provision of a Substation service depends.
  • a highly demanded sector both in its efficiency and reliability and in its necessary and continuous operation.
  • Single-phase units require the complete assembly of the bench piping and busbars on site. Likewise, they require the minimum safety distances for 13.8 kV to be kept in the assembly, so a support structure is required to reach the adequate height and a small gantry to support 13.8 KV cables and their terminal cups.
  • the three-phase pad Mounted equipment reports greater reliability, security, expedited installation and do not require a complementary support structure.
  • the set is received in the field assembled and duly tested. Before substations of dimensions, discrete with loads up to; 150 KVA is usually applied banks with phase transformers. For requirements over 250 KVA, better performance is achieved with the second option. It will be up to the Client to establish the selection that best considers in tune with their experiences. Our recommendation in the line of optimization of the processes, the greater security, the best use of the equipment and maximum realization of the elements, focuses on the second proposal.
  • a platform has been designed consisting of two levels of beams oriented at 90 degrees. This platform, similar to the previous cases, is installed directly without anchoring foundations on a previously conditioned and leveled surface with a slope of 0.5%. A layer of crushed stone is placed on top of it, confined with a frame made of beams. On top of this platform, the three single-phase transformers with their respective support or the Pad Mounted units will be installed, as decided with the end Customer.
  • This platform without foundations (similar concept to those described above) will be able to receive the cables through Underground cable channels in case of works existing with traditional schemes or by surface channel systems in case of new works where the Integral concept of this solution is applied.
  • the strength of an Electrical System is determined by the reliability and safety of the electrical services, which are provided at each of its different levels. It is for this reason that we have made the basis of design the simplest structure of a substation, which is not exempt from responding effectively and immediately to the continuous demands of an interconnected electrical system, because it is modest in size. Under this motivation, we will describe below the structuring of the elements and principles on which the automated protection, control and communications systems are based.
  • Control and Measurement Board of the 115 KV and 13.8 KV sections of the power transformer (TCM-115 / 13.8): This feeder is configured by two
  • TP-L 115 115kV Line Protection Board (TP-L 115): It is configured with two identical Protection Relays, for the primary and secondary protections GE UR-L90, with the Line Differential Functions and the Distance Functions in backup, thus allowing the functionality of the scheme according to the pre-existing schemes and the Measurement of Energy with Billing Quality
  • TSA 1 Auxiliary Services Data Acquisition Board This board fulfills the purpose of integrating all analogue and digital serials, related to the operation and control of auxiliary services, incorporating them into the Numerical Control System.
  • Line Distribution Assembly configured with a Merging Unit (GE Brick-Hardfiber System Unit), 130m of outdoor fiber optic and control, signaling and analog cables for Interconnection with Field Equipment.
  • Merging Unit GE Brick-Hardfiber System Unit
  • 130m of outdoor fiber optic and control 130m of outdoor fiber optic and control, signaling and analog cables for Interconnection with Field Equipment.
  • Transformer Distribution Cabinet made up of a Merging Unit Bride Unit -Hardfiber System) 100m outdoor fiber optic and control, signaling and analog cables for Interconnection with Field Equipment.
  • a third Mergin Unit arranged to establish control and addressing of signals coming from the protection sets of the 13.8 KV line outputs.
  • Numerical Control and Supervision Board TCN-115 / 13.8 Kv communications structure based on which the Numerical Control architecture is based, it is formed by a Network scheme: redundant LAN (Local Area NetWork) of fiber optic for the Information acquisition of playground equipment.
  • the systems in charge of acquiring data and yard signals are the control and protection relays of the UR platform of General (IED's) grouped in the protection and control panels described above.
  • the Numerical Control System envisaged, basically, is made up of the following elements: a. Three ML 3000 16-port fiber optic switches for LAN integration. b. A Main Communications Service SMP 4 / DP- and a Control Center DNP3.0 TCCP / IP ML 3K, destined to the administration and distribution of all the information of the Substation coming from the IEDs and to interact with the Load Dispatch and the HMIs . c. A Synchronization System made up of a GE MultiSync 100- GPS Clock unit (GPS, IRIG-B and IEEE 1588 time server). d. Red Lione control 15 'touchscreen digital screens on the different control panels
  • figure No. 12 shows the Process Bus architecture that has been structured for this Modular Substation (IEC 61850-9-2).
  • This sheet shows the one-line diagram with the MU-1 corresponding to the 115 kV equipment set, the MU-2 related to the 115 / 13.8 KV power transformer and the MU-3 for signal management from the distribution cells in 13.8 kv.
  • the modular scheme on which the pollution presented in this work is based allows, if it were the case of existing substations with yard equipment still in acceptable conditions but necessary to replace the protection, control and measurement systems, to focus the intervention focusing on: improving the facilities of the Command House with new Shelters and control, protection, communications and measurement panels, the supply and assembly of smart cabinets incorporating the set of Bricks units, the installation of new fiber optic cabling towards the Command House and the adequate verification of the existing wiring that connects each equipment in the yard (if necessary, they are replaced by new lines between the equipment and the distribution cabinet).
  • the design of the communication system corresponding to this 115 / 13.8 KV Modular S / E is based on an intelligent communication system SCS (Smart Communication Systems), therefore, at a physical level, it is based on the existence or availability of cable of Guarda QPGW between this Substation and its remote.
  • a voice and data transmission system has been planned for its integration with the remote S / E and with the Cargo Dispatch.At the level of information transport, the system provides a communication platform as a fundamental scheme. main supported by multiplexer equipment and networks in the middle of Optical Fiber and as a backup a second system based on Digital Carrier Wave equipment using the same 115 kv lines.
  • the transmission system through fiber optics will be made up of synchronous multiplexers SDH STM-1 model TN1U, manufactured by G.E. Power Management, which do not require a primary access multiplexer because the user interfaces are modulated directly to the line.
  • This fiber optic system allows the integration of this Modular Substation, with the transport network of the existing communication system and, therefore, with the Regional Cargo Dispatch.
  • the planned Digital Carrier Wave System will function as a backup for the Teleprotection and Transmission of Regional Load Dispatch scheme corresponding to a scheme called SCS, which allows the intelligent switching of critical services of the Process NETWORK through the same Wave configuration.
  • Carrier would be done in phase-to-earth topology for a simple line item. This topology is characterized by using the aforementioned equipment connected to the central phase of the transmission line or topic.
  • This Carrier Wave System is based on Digital Signal Processing (DSP) technology, which provides the flexibility and robustness of operation in SSD analog modulation, adaptive Digital QAM or simultaneously, Analog + Digital spectra.
  • This equipment represents the main element that provides intelligence to the communications platform of the Electric network, being able to interface with existing fiber optic or radio equipment and systems and using each of the links as an alternate route for the automated switching of voice and data.
  • the carrier wave system will be designed, installed and put into operation, to provide backup service for teleprotection and with routing through the high voltage line, for voice and critical data services, between the Modular S / E in 115kV and the Remote 115kV.
  • VLA Vented Lead Acid
  • the new systems known as VRLA Valvue Regulated Lead Acid
  • VRLA Valvue Regulated Lead Acid
  • the suspension of the electrolyte in this roe technology is achieved in two ways: with a mixture of silica gel (GEL) or through an absorbent glass fiber material that they have called AGM (Absorb Glass Material).
  • GEL silica gel
  • AGM Absorb Glass Material
  • the battery banks resulting from these new techniques combined with an infrastructure made up of a set of steel beams, specially designed walls, adequate air conditioning, doors and waterproofing in accordance with the applicable regulations, such as the industrial shelters described in the previous chapter. They allow us to structure as a solution.
  • the perimeter enclosure is: also based on the criterion of a longitudinal platform made up of steel beams braced to the road module and to the other platforms described in this presentation, also arranged on a crushed stone folder without the need for concrete foundations.
  • the perimeter fence for enclosure and protection is installed on the aforementioned longitudinal platform.
  • Graph Ho 18 shows the plant architecture structured by the set of equipment and infrastructures described above, assembled according to the concept of modular substation explained in this presentation.For a practical visualization in this graph, each module is identified with the colors of the following form: 1) The four 115 kv line output modules are shown in blue,
  • the metalclad cell module is in strong red at 13.8 kv.
  • the distribution gantry is shown in yellow in 34.5 kv.
  • Black box with blue stripes shows the House of Command that would be developed based on a set of Shelters.
  • Marking in blue lines shows the internal roads formed based on the models developed in this project, with spaces for: possible extensions in case the client deems it convenient to have additional maneuvering areas.
  • FIG. 2 the structure of the floor plan of the substation object of this invention is presented, Figure No. 3a, 3b and 3c:
  • FIG. 4 Shows an intelligent distribution cabinet, in which A represents the BRICKS Section with wiring and Special Terminals and; B represents the section of arrival of wiring from the patio of the patio, ovens, interlocking devices, local controls (if requested) and AC breaker, and DC Figure No.
  • Figure No. 6 represents an image of the design of the Oily Water Discharge and Separation System (115 / 13.8Kv Transformer), in which, 1), is the transformer support platform that operates as a screen for capturing and directing oil spills. (plus water is the case) towards the perimeter canals; 2) are the catchment channels surrounding the tank; 3 is the oily water discharge pipe, 4 is an oily water separation tank, with sections, where a is the water section and b is the oil section; 5 is the final water discharge pipe to! exterior and 6 the perimeter fence Figure No.
  • 115 / 13.8Kv Transformer the Oily Water Discharge and Separation System
  • FIG. 7a, 7b and 7c views of the arrangement of the platform corresponding to the proposed solution are shown Figure No. 8a and 9b, represents an optional solution of the present invention
  • Figure No. . 9 shows a bank of monopolar transformers
  • Figure No. 10 transformer installations in traditional foundations are shown
  • Figure No.11 shows the S / E numerical control architecture of the 115 / 13.8KV modular scheme, in the that 1 is the Control and Measurement board of the 115 KV and 13.8 KV sections of the power transformer (TCM-115 / 13.8): 2 is the 115KV Line Protection board (TP-L 115); 3 is the 115/13, 8 kV Transformer Protection board (TP-TX115 / 13.8); 4 is the TSA 1 Auxiliary Service Data Data Acquisition board; 5 is the Line Distribution Cabinet; 6 is the Transformer Distribution cabinet; 7 is the Numerical Control and Supervision board TCN-115 / 13.8 Kv.
  • Figure No. 12 shows a diagram of the process bus architecture s / e 115 / 13.8 kV modular scheme
  • Figure No. 13 shows a diagram of the communication system architecture for s / e 115 / 13.8 kV modular scheme, optics
  • 8 is the digital carrier wave system with built-in teleprotection
  • C is the Voice and Data system
  • D is the Teleprotection system.
  • Figure No 14 shows, as an example, the conformation of this platform based on longitudinal structural steel beams and interleaved transverse beams.
  • Figure No 15 the arrangements are presented that show how the conduits of medium voltage cables and low voltage control and power cables will be.
  • Figure No. 16 the general arrangement of the set of equipment platforms, roads, pipes and enclosures is presented Figure No.
  • FIG. 17 the plan of the plant of the work object of this invention is presented in which nine points are identified observation Figure No.18: shows a plan view of the TYPE SUBSTATION ", object of this invention, in which: 1) The four 115 kv line output modules are shown in blue; 2) In Orange color shows four modules with the equipment associated to the 115 kv side transformers. 3) The four (4) 30 - 36 MVA transformation modules are shown in green. 4) The coupling module is shown in pink bars at 115 kv. 5) The metalclad cell module is at 13.8 kv in strong red. 6) The 13.8 kv distribution gantry is highlighted in dark red. 7) The 13.8 kv distribution gantry is highlighted in yellow.
  • FIG. 4 Shows an intelligent distribution cabinet, in which A represents the BRICKS Section with wiring and Special Terminals and; B represents the section of arrival of wiring from the patio of the patio, ovens, interlocking devices, local controls (if requested) and GA and CC breaker
  • Figure No.5 schematically presents a sequence of side views a, b, c of the aforementioned platform and a 115 / 13.8 kV -36 MVA unit.
  • Figure No. 6 represents an image of the design of the Oily Water Discharge and Separation System (115 / 13.8Kv Transformer), in which, 1).
  • FIG. 11 shows the S / E numerical control architecture 115 / 13.8KV modular scheme, in which 1 is the Control and Measurement board of the 115 KV and 13.8 KV sections of the power transformer (TCM-115 / 13.8); 2 is the 115kV Line Protection board (TP-L 115); 3 is the 115 / 13.8 kV Transformer Protection board (TP-TX115 / 13.8); 4 is the TSA 1 Auxiliary Service Data Data Acquisition board; 5 is the Line Distribution Cabinet; 6 is the Transformer Distribution cabinet; 7 is the Numerical Control and Supervision board TCN-115 / 13.8 Kv, Figure No. 12: shows a diagram of the process bus architecture s / e 115 / 13.8 KV modular scheme Figure No.
  • FIG. 13 shows a diagram of the communication system architecture for s / e 115 / 13.8 kV modular scheme, in which A is the fiber communication system optics; B is the digital carrier wave system with built-in teleprotection; C is the Voice and Data system; D is the Teleprotection system.
  • Figure No.14 shows, as an example, the conformation of this platform based on longitudinal structural steel beams and interleaved transverse beams.
  • Figure No.15 The arrangements are presented that show how the conduits of medium voltage cables and low voltage control and power cables will be.
  • Figure No. 18 the general arrangement of the set of equipment platforms, roads, pipelines and enclosures is presented Figure No.
  • FIG. 17 shows a plan view of the TYPE SUBSTATION "" object of this invention, in which; 1) The four 115 kv line output modules are shown in blue; 2) Four modules are shown in orange with the equipment associated with the 115 kv side transformers. 3) The four (4) 30 - 36 MVA transformation modules are shown in green, 4) The 115 kv bus coupling module is shown in pink 5) The metalclad cell module is shown in bright red 13.8 kv. 6) The 13.8 kv distribution gantry is highlighted in dark red. 7) The 34.5 kv distribution gantry is shown in yellow.
  • Black box with blue stripes shows the House of Command that will be developed based on a set of Shelters
  • the Vigilance booth is shown in emerald green with stripes, 10) In thick black lines it is shown in the set of longitudinal structures that make up the channels of dables arranged on the zero level. 11) in blue lines the internal roads formed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

La invención se refiere a una subestación de potencia, con todos sus componentes típicos, que permite una reducción del tiempo de construcción, mejor mantenimiento, posibilidad de desmontaje y reutilización, y disminución de riesgos laborales. Para ello, cada uno de los componentes se aloja en un módulo individual compuesto por una estructura autoportante de vigas de acero, que pueden ser tipo H y ensambladas con pernos. La estructura autoportante está diseñada para alojar el componente específico de ese módulo y se apoya sobre una carpeta de piedra picada de pendiente cero, que a su vez se apoya sobre una base de sub¬ suelo de un espesor mínimo de 50 centímetros y con una pendiente mínima del 0,5%. La carpeta de piedra picada está confinada mediante vigas perimetrales. Además, el conjunto total de los módulos está también confinado mediante vigas perimetrales. La invención también incluye el método constructivo de dicha subestación de potencia.

Description

SUBESTACIÓN MODULAR DE POTENCIA Y MÉTODO CONSTRUCTIVO
DE LA MISMA
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
ANTECEDENTES
La búsqueda de la agil zacíón y optimización de los procesos convencionales de diseño y construcción de subestaciones y la mejora en forma global en los niveles de confiabilidad, segundad y calidad; imponen la necesidad identificar tradicionales problemáticas que requieren atención y solución. Seguidamente se listan las principales problemáticas identificadas y que se buscan resolver con la presente invención: Reducir la magnitud de los trabajos de acondicionamiento y movimiento de tierra, simplificación de los Sistemas de Drenajes Profundos y Superficiales sustitución de las fundaciones tradicionales en concreto por soluciones mecánicas: reducción de incendios por flama en derramados de aceites dieléctricos a consecuencia de una falla en un transformador de potencia; posibilidad de lograr una mayor funcionalidad en los diseños de las vialidades en subestaciones; reducción de la necesidad de canales y trincheras de cables construidos bajo la cota superficial de la plataforma; lograr infraestructuras agiles para la instalación de tableros con capacidad de ser fácilmente ampliadas; realizar remodelaciones sin demoliciones traumáticas o intervenciones invasivas y riesgosas de áreas específicas en una subestación; reducción de la cantidad de escombros y desechos: optimización de la cuantificación de materiales en los procesos de procuras; evitar la contaminación de aguas y suelos con productos no bíodegradables; aprovechamiento máximo del conjunto de instalaciones en las subestaciones construidas bajo este método, que deben ser sustituidas por nuevos proyectos, incluyendo el completo reaprovechamiento de las infraestructuras existentes,
Modernización, Optimización y Recuperación, son tres términos directamente relacionados a un concepto común; TIEMPO DE VIDA ÚTIL
Los diferentes fabricantes se han esmerado en el estilólo y desarrollo de continuas innovaciones tecnológicas en cada una de sus disciplinas y experticias. Sin embargo, la confiable operación de una Subestación a largo tiempo y el tiempo de vida útil Integral, requiere de la atención bajo una VISION DE CONJUNTO; desde una temprana y premonitoria ingeniería en la etapa de concepción del proyecto hasta el mayor cuidado en el desarrollo de futuras fases de ampliaciones y modernizaciones.
Básicamente la "Vida Útil" de una Subestación es el resultado la integración de: * La Vida Útil de cada uno de sus componentes.
* La calidad sus infraestructuras.
* Y adecuados y programados mantenimientos.
Diversos ejemplos ponen en evidencia lo antes expuesto.
* Importantes subestaciones de vieja data en continuo servicio y necesitadas de severas y urgentes remodelaciones.
* Tradicionales edificaciones de obras que reportan riesgos para la implementación de ampliaciones en sus áreas interiores.
* Subestaciones previstas para inicialmente atender emergencias bajo de un uso "Provisional". mantenidas en servicio por más 30 años
* Obras diseñadas en base a las tecnologías de la, sin previsión de facilidades para: la futura incorporación nuevas tecnologías
PROBLEMAS TRADICIONALES EN EL DESARROLLO SUBESTACIONES
Por años, diseñadores, constructores a integradores de proyectos de Subestaciones, han estudiado y aceptado las reglas del arte establecidas en los tradicionales procedimientos asociados a (a ingeniería y contrucción de subestaciones de potencia. Este trabajo se centra su objetivo en el diseño de una nueva concepción de los procesos de diseño y construcción de las infraestructuras de una subestación, procurando: en cada una sus áreas: civiles y electromecánicas:
* La optimizando de los procesos.
* Mejorar las ratas productividad.
* Aumentando la seguridad en campo reduciendo los números de accidentes.
* Atender y solucionar los problemas que se derivan de los tradicionales métodos de construcción. Resumen de objetivos de la presente invención:
1. Reducir el número de elementos enterrados que perturben los estratos inferiores del terreno.
2. Mejorarlos tiempos do construcción,
3. Fortalecer y aprovechar ai máximolos tiempos dte vida útiles de los Equipos Nobles y de las infraestructuras. 4. Promover el mejoramiento de las condiciones de trabajo en instalaciones existentes y facilitar los trabajos en futuras ampliaciones, capacidad de instalaciones
5, lograr el reaprovechamienío de las instalaciones desarrollados mediante este método en caso de necesidad de raovffiztr total 4 parcialmente la obra a en otra locación
8. Reaprovechar equipos de maniobra propiedad , del Cliente disponibles y en adecuadas condiciones en la implementación de estos nuevos procedimientos,
7. Velar por la máxima atención y cuidado del medio Ambiente. OTROS SISTEMAS MODULARES SIMILARES
1. Disposición de equipos de alta tensión en forma compacta:
Las empresas líderes en el mercado, desde hace años, vienen produciendo interruptores de potencia instalados sobre un soporte metálico sobre el cual incorporan la función del seccionador y/o del transformador de medida. Un ejemplo de esto se encuentra en el catálogo del sistema HYPAC desarrollado por la empresa GENERAL ELECTRIC, La empresa ASB fabrica un producto algo similar que denomina COMPAC. Este esquema dirige sus objetivos a las reducciones de los espacios, pero ei método de construcción civil se mantiene en el tradicional sistema de fundaciones a base de concretos sobre plataformas previamente acondicionadas con grandes; volúmenes de movimiento de tierra,
2. Subestaciones móviles sobra plataformas de remolques:
Otra línea de soluciones que desde hace añoslos fabricantes vienen produdando, son las plataformas con tres o cuatro ejes con ruedas para transporte en la que se instalan: un transformador de potencia de limitada capacidad (30 WSVA), los equipos de 115 kV correspondientes, un grupo reducido de 3 o 4 celdas de distribución en 13,8 KV y los sistemas básicos de servicios auxiliares, prortecciones y control.
Las empresas como ABE, SIEMENS Y GENERAL ELECTRIC tienen en sus líneas de producción estos arreglos y como un ejemplo de lo éxtendido y la competencia en este segmento se encuentra el catálogo de la empresa P.T CG POWER SYSTEMS de Indonesia, Este concepto se dirige a la atención de emergencias de carácter provisional mientras se solventa la falla que afecta a una subestación en estos tramos. Estas soluciones solo son viables para niveles hasta 115 KV/13,8 kV, No está vinculada esta idea con el objetivo de la construccíon de la subestación de potencia propiamente dicha.
3. Subestaciones móviles tipo ECOFLEXS ABB;
La empresa ABB ha ampliado la idea anterior para aplicarla a una plataforma rectangular rígida tipo “plancha”, sobre la cual se instalan los equipos de alta tensión de una salida de línea. Estas aplicaciones se basan en una plataforma sólida que no es viable cómo solución cuando existen en el sitio de trabajo tundaciones existentes.
En el diseño de nuestra invención, la configuración de vigas apernadas supera las dificultades presentadas en las soluciones anteriores, ya que permite la instalación en áreas donde ya existen fundaciones, pues ia estructura metálica se inserta en forma adjunta a la disposición de las fundaciones existentes para evitar demoliciones. Los niveles de tensión de esta solución de ABB se refiere hasta unidades de 20 MVA y en el diseño de nuestra solución se logra la versatilidad hasta: equipos de 70 MVA. La solución expuesta por ABB se concentra en soluciones asociadas a subestaciones muy básicas de distribución en sus zonas de salida de linea y área de transformación mientras el sistema modular que estamos exponiendo toma en consideración la diversidad de áreas que conforman una subestación de transmisión en 115 kV, permitiendo atender configuraciones de subestaciones básicas hasta complejos diseños de cuatro transformadores de potencia y cuarto salidas de 11,5 kV. Nuestra invención del diseño modular permite extender las soluciones hasta grandes subestaciones estructuradas en arreglo de tres tramos por bahía (interruptor y medio) y para la cantidad de salidas de líneas y transformadores de potencia que el Cliente necesite, mientras la solución tipo plancha concebida por ABB, no se involucra con la necesidad de intervenir ni mejorar la infraestructura tradicional de una subestación y se limitan a la aplicación de una. plataforma para montar equipos en el lugar que la libertad de los espacios que así lo permitan. Nuestro diseño nace para evitar; los movimientos de tierra, los acondicionamientos del terreno de la plataforma, la construcción de fundaciones y la instalación de redes tuberías de drenajes profundos y bajo la visión de atender el problema en una subestación desde su origen y en forma integral.
Sobre las estructuras tipo shelters contenidas en el referido folleto de ABB para tableros; debemos aclarar que esta es una solución práctica que hemos previsto incorporar en nuestro diseño pues la experiencia y la practica han demostrado sus buenos resultados, (tanto para nuestra empresa como para el mercado en general) Por esto sobre estas ideas de sheters; sin embargo, no forma parta nuestra invención, por lo que, no reclamamos titularidad alguna; solo reafirmarnos (con la inclusión de este esquema de shelters) la conveniencia da poner en práctica estas soluciones.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN CRITERIOS DE BASE CONSIDERADOS PARA EL DISEÑO DE ESTA INVENCIÓN:
A. ÁREA CIVIL:
* No seleccionar terrenos cotas bajas ni anegadizos
* Evitar terrenos frondosas vegetaciones alfas y medianas
* Limpieza y relleno a un Proctor del 95% (aproximadamente 50cm)
* Aplicar pendientes para escorrentías superficiales del 05%
* Evitar implantación estructuras de concreto en los estratos Inferiores.
* Diseñar drenajes en base a escorrentias en la capa superficial
* No contaminación de aguas ni suelos con elementos no biodegradables.
B. EN AREA ELECTROMECANICA:
* implementar estructuras rnetalmecánicas en lugar de fundaciones de concreto Desarrollar procedimientos prácticos par Obras en construcción y ampliaciones.
* Mejorar la eficiencia en tes procuras, reducción de holguras y desperdicios.
* Reducir las cargas de los tendidos de líneas a las salidas en Alta y media tensión. implementar procedimientos para prácticos reemplazos de equipos de patío. Posibilidad de aprovechar equipos disponibles en adecuadas condiciones propiedad del Cliente.
* impulsar el criterio de la máxima reutilizacón de equipamientos e infraestructuras utilizadas según estos criterios.
C. EL ÁREA DE PROTECCIONES, CONTROL Y COMUNICACIONES:
* Lograr Sistemas Inteligentes: robustos, confiables, confiables de última tecnología y solidos fabricantes.
* Diseñar actualizados sistemas acordes con las exigencias la Red y de las cargas, cuidando monitoreo de operaciones, mandos y operaciones remotas, redundancias en las coberturas de las comunicaciones, seguimiento "on líne“ del aceite y gases disueltos enlos transformadores de potencia, control continuo del estado de situación de servicios auxiliares e incorporando las operaciones de: sincronismos, bote de carga, video vigilancia y control intrusos,
* Armonizarlos aportes de las dos primeras áreas como soporte a este tercer sector.
La integración estos Criterios representan fundamento para la concepción las soluciones a problemáticas listadas en el capítulo anterior y se resumen en: Ahorrar en lo civil, fortalecer lo electromecánico e invertir continuamente en sistemas inteligentes,
ARQUITECTURA MODULAR: Con el interés en el conjunto de Objetivos, Problemáticas y Criterios antes expuestos: se estructuró un esquema de soluciones centrado en diseñe de arquitecturas modulares que permitan atender, tanto modernizaciones globales domo rehabilitaciones sectoriales en una Subestación en servicio comercial. Para esto, una subestación 115/13,8 KV 0 115/34,5 la podernos estructurar modularmente de la siguiente forma: 1. MODULOS PÓRTICOS 115 KV:
* Pórtico de Salida de línea.
* Pórtico de barras.
* Pórticos de Transformadores.
2. MODULOS DE PATIO DE EQUIPOS 115 KV:
* Salida de línea.
* Salida de línea con pórtico incorporado
* De llegada a transformador potencia
* De tramo de transferencia barras.
* De tramo de acople de barras. * tramos en patío Interruptor y medio.
3. MODULO DE TRANSFORMADOR POTENCIA
* Tramo transformación 115/34,5 KV (30-36-40 MVA).
* Tramo de transformación 115/13.8 KV (30-36-40 MVA). 4. MODULO DE CELDAS DE DISTRIBUCION:
* Celdas de distribución de 13,8 KV.
* Celdas de distribución de 34,5 KV.
5. MODULO PÓRTICOS DISTRIBUCION:
* Pórtico de 13,8 kV.
* Pórtico de 34,5 k:V.
6. MODULOS DE SERVICIOS AUXILIARES:
* Módulo de banco de transformación 1 kV/208-120V.
* Módulo de banco de transformación 34,5 kV 1Í08-120V,
7. MODULO SERVICIOS INTELIGENTES:
* Infraestructura tipo Shelters,
* Sistema de Protección y Control Numérico,
* Sistema de Comunicaciones y Teleprotecciones.
* Conjunta de baterías y de 128 Vcc y 48 Vcc.
8. MODULO DE VIALIDAD, CANALIZACIÓN Y CERRAMIENTOS:
* Plataforma de vialidad
* Módulos canalizaciones.
* Módulo de cerramiento perimetral y de arriostramiento al conjunto. SUBTACIÓN PROTOTIPO:
Siendo otro; objetivo de la presente invención, definir soluciones que permitan intervenir en; la rehabilitación o recuperación de los sect es de una subestación que así lo ameriten o en la modernización de subestacíorfes a nivel integral; se tomara como ejemplo práctico para esta exposición, una subestación prototipo conformada por los tramos básicos de una Subestación 115/13,8 kV de 36 MVA.
La idea es poder presentar en un mismo arreglo las propuestas soluciones aplicables en forma ampliada para los casos de: remodetacíonds por tramos, actualizaciones integrales o incluso modeles básicos de nuevas subestaciones en estos niveles tensión. Esta subestación prototipo estará conformada por: a, Un tramo de transformación 116/13,8 kV - 36 MVA. b. Conjunto de celdas de distribución metalclad de seis salidas de 13 KV 31,5 KA c. Un banco de transformación 13,8 kV/208~120 V ca. d. infraestructura tipo Shelter debidamente climati para la instalación de los servicios de: protección, control numérico, medición, teleprotecciones, comunicaciones y servicios auxiliares.
Siguiendo esta idea práctica, en la siguiente figura No, 1, se muestra el diagrama básico unif r correspondiente a Subestación con su tramo de llegada en 115 kV, su área transformación 115/13,8 kV, celdas metaclad en [13,8 kV. En forma indicativa se presentan los servicios auxiliares, los sistemas de protección, el sistema de control numérico, las mediciones y sistemas de comunicaciones. Con la multiplicación de estos arreglos y en atención a la dimensión y requerimiento particular de cada subestación, se puede estructurar modularmente la Arquitectura que se necesite en función de las necesidades especificas. En la figura No. 2 se presenta la conformación de la estructura del plano de planta de la subestación modular objeto de esta invención, con los módulos operacionales que la estructuran. Se incluye un séptimo módulo de vialidad y confinamiento perimetral, a ser puesto en aplicación enlos casos de nuevas instalaciones o de modernizaciones que requieran ampliaciones en sus vialidades internas, MODULO DE PORTICO DE SALIDA DE LÍNEA 115 KV,
En remodelaciones O nuevas obras de subestación, salvo las bases de los transformadores de potencia, fundaciones los pórticos 115 kV representan las estructuras de concreto mayor dimensión. La meta es [lograr soluciones que permitan reducir los tiempos de construcción sin ia afectaón de las calidades; procurando evitar el vaciado de bloques concreto propio de las fundaciones tradicionales. Para esto se han analizado algunas soluciones; a. Fundaciones prefabricadas a ser implantadas en el terreno debidamente compactado. b. Estructuras tipo parrilla, en celosías galvanizada, enteradas e igualmente compactadas. c. Reaprovechamiento de las fundaciones existentes con adaptaciones en acero galvanizado. d. Plataformas prefabricadas en base a vigas de acero estructur tipo H instaladas directamente sobre una carpeta de piedra picada (sin fundaciones de concreto) y diseñadas para soportar las cargas por: pesos vestidos, volcamientos, viento, sismos, operaciones de equipos y afectad de corto circuitos, arriostradas (vinculadas) a la plataforma de 115 KV.
En la presente invención, como aporte a estas nuevas soluciones, se presenten soluciones enmarcadas en lo descrito en el anterior párrafo "d" Se refiere al diseño de plataformas metálicas capaces de soportar los pesos y las diferentes solicitudes mecánicas a las cuales estarán sometidos estos pórticos, acopladas mecánicamente con las soluciones de soporte mecánico que serian expuestas en el presente documento para los restantes equipos de alta tensión en 115 kV.
En función de los requerimientos técnicos y las necesidades del cliente, pórticos: pueden ser configurados en base a:
1. Postes de madera.
2. Postes tubulares en acero tipo distribución.
3. Pórticos de acero en celosía reticulada galvanizados en callente.
4. Postes troncocónicos octogonales en acero galvanizado en caliente.
5. Postes ensambladles en base a cónicas de fibra vidrio y poliuretano.
Para la implementación de criterios de optimización, es fundamental bien identificarlos limites funcionales entre la torre terminal de la línea de transmisión como elemento final de amarre y el pórtico de salida como estricto elemento vinculación con equipamiento la subestación. Al respecte, es importante organizar la disposición frontal la torre terminal a una distancia máximo 25m desde el pórtico de salida a efectos de generar un vano que respete las distancias normalizadas entre fases y represente una reducida carga mecánica.
MODULO PATIO EQUIPOS DE 115 KV:
Este módulo: está conformado por los equipos en 115 kV responsables de la operación y protección de la linea alta tensión y del transformador de potencia: disyuntor, seccionador de línea, transformadores de corriente, transformadores tensión, equipos de onda portadora y paramayos de 115 kV. El concepto modular se basa en desarrollar los diferentes tipos módulos 115 kV que corresponden a cada una: las áreas que conforman las subestaciones en 115 kV: salida línea, Llegada a transformador potencia, tramo acople, tramo transferencia o los tramos de bahías en arreglo tipo interruptor y medio.
En función de requerimientos de los dientes, este 'módulo de equipos de 115 kv, pueden estructurarse en base a;
* Equipos en base a tecnologías de tipo convencional con aislamientos en aire
(AIS)
* Conformación mediante arreglos de espacios reducidos tipo ‘'compacto"
* Conjuntos de equipos aislados mediante gas hexafloruro de azufre (Gas SF6 - GIS) La estructura para la Implantación de este módulo se; fundamenta en una plataforma metálica de soporte autoportante diseñada y producida por nuestra empresa, que será armada y colocada directamente en el suelo sobre una carpeta piedra picada, previo un adecuado tratamiento y nivelación del terreno sin la necesidad de fundaciones convencionales en concreto. La .estructura se conforma en base a vigas de acero tipo "H”, sobre la que se Instalarán cada uno de los equipos de 115 KV con sus respectivos soportes, bajantes, interconexiones, conectores y conexionados baja tensión. En la concepción de esta solución, se han tomado en cuenta los impactos asociados a:
* Los pesos propios de los equipos, la plataforma y las columnas soporte.
* Los esfuerzos resultantes de las operaciones
* La carga mecánica de los conductores, conectores y el viento.
* Las solicitudes mecánicas derivadas de un cortó circuito 40 KA.
* Condición sísmica con aceleración horizontal de 0,4 - 6,2 en escala/Richter.
En la siguiente figura Nº.3 se muestra esquemáticamente un módulo genérico para una salida de línea de 115 KV. Con prácticas adecuaciones previstas en el diseñó se logra en esta plataforma aplicar los ajustes necesarios para recibir e instalar equipamientos de 115 KV- de diferentes fabricantes· Para una mejor apreciación de esta solución se presentan cuatro vistas periféricas de este conjunto (3.a, 3.b, 3.c y 3.d) con los siguientes equipamientos;
1 TRAMPA DE ONDA Y TRANSFORMADOR DE TENSION CAPACITIVO DE 115kV
2 SECCIONADOR CON PUESTA A TIERRA DE 115 kV
3 TRANSFORMADOR DE CORRIENTE DE 115 kV
4 ARMARIO DE REPARTICIÓN INTELIGENTE.
5 INTERRUPTOR DE 115 kV
6 SECCIONADOR SIN CON PUESTA A TIERRA DE 115 RV
NOTA: los pararrayos son opcionales en tendón del requerimiento del diseño.
Para la fabricación de los equipamientos y sistemas inteligentes que estructurarán esta plataforma, se ha tomado en cuenta los años de experiencia GENERAL ELECTRIC GRID SOLUTIONS en la fabricación de la amplia gama de equipes de Subestaciones Potencia, así como las expedidas y desarrollo de productos logrados por el Grupo PLC en ámbito de las protecciones el Control Numérico y las Comunicaciones. Como resultado, este módulo prototipo de equipos de 115 kv se ha integrado da la siguiente forma;
1. interruptor 115 kV -ALSTOM Modelo GL 311 de mando tripolar.
2. Transformador de corriente 115 kV -ALSTOM -Modelo OSKF 123,
3. Transformador de tensión capacitivo de 115 kV -ALSTOM -Modelo UXT 123
4. Seccionador de 115 kV con cuchilla de puesta a tierra - ALSTOM -Modelo S2DAT 123 - de mando tripolar y apertura central.
5. Seccionador de barra de 115 kV -ALSTOM -Modelo S2DA 123 -mando tripolar y apertura central, (Sin cuchilla de puesta a tierra).
5. Pararrayo de 115 RV -TRIDELTA -Modelo SB 123/10.3-0. (opcional)
7, Trampa de Onda y Unidad de onda portadora - PLC -Modelos PLC 9550 y PLC 9510P. 8, Unidades Bricks (Merging Unit Hardflber System) General Electric,
9, Armario de repartición de patio fabricado por GE&EC para seis Bricks, comandes para operaciones locales y enervamientos.
Las canalizaciones de cables eléctricos en este modulo se realizarán en base a esquemas de tipo industrial con canaletas porta cables y tuberías adjuntas a las estructuras y vigas, evitando los criterios tradicionales de trincheras o canales de cables en concreto. Un armario de repartición instalado sobre la plataforma alojará, además de los equipamientos propios de estos armarios, los dispositivos Bricks (hardfiber Systems) de General Electric; unidades de última tecnología, responsables por el tránsito y administración de señales entre el patio y los centros de control. Por esta razón, denominamos a estos armarios, como "armarios de repartición inteligentes". En la Figura No.4 se muestra esquemáticamente: la conformación de este armario con la disposición de espacios internos para (6) unidades Bricks. Los cableados dirigidos desde este armario a la Casa de Mando o la Casa de Adquisición datos, se desarrollarán en base a cables de fibra óptica y los cableados entre los equipos 115 kV de este módulo y el armarlo de repartición, serán en base a tradicionales cables de cobre aislados.
Está previsto un sistema de aterramiento de los equipos, que aprovechara la misma plataforma, como guía y soporte de un arreglo de cables de cobre, barras y jabalinas que serán distribuidas en el interior y periferia de esfe plataforma según indique el diseño. El aterramiento del conjunto se aplicará o a la malla de tierra existente o la malla de la nueva Instalación.
En la figura 4, se muestra el armario de reparación con espacios para seis Bricks. Este armario consta de dos partes A y B, en las que:
A. Es la sección de BRICKS con cableados y Terminales Especiales
B, Es la sección de llegada de cableados del patio del patio, borneras, dispositivos de enclavamiento, mandos locales (si lo solicitan) y breakers de C.A, y C.C
MODULO DE TRANSFORMADOR DE 115KV a 13,8 KV -36 MVA Los transformadores de potencia representan para fe plataforma de una subestación los equipos que mayor exigencia imponen:
* Por sus aftas solicitudes mecánicas ai suelo,.
* La influencia sobre el dimensionamiento del nivel de la rasante del movimiento de tierra.
* El impacto en la organización de los sistemas de drenajes profundos.
* Sobre la disposición de las vialidades reforzadas.
* La distribución de las canalizaciones de media y baja tensión.
* La implantación de sistemas de captación y extracción del aceite no biodegradable
El objetivo, es la concepción de un nuevo sistéma de soporte y anclaje de transformadores potencia de 115Kv, que permita atender cada uno de los anteriores requerimientos y además reporte:
* Una menor carga mecánica para el suelo.
* La reducción de los tiempos de ejecución de la infraestructura.
* La capacidad para recibir transformadores de 115 kV con pesos hasta de 70 ton.
* Posibilidad de adecuar sus ejes de anclaje en la banda de separación de 140cm. hasta 240cm.
* Captación global de posibles derrames de aceite
* Máximo aprovechamiento y recuperación de los elementos que conforman esta plataforma.
Para atender estos objetivos se ha desarrollado el estudio y diseño de una plataforma en base a capas de vigas de acero: estructural prefabricadas, debidamente protegidas con pinturas de fondo y acabados que se instalan sobre el suelo previamente tratado, nivelado con una pendiente del 0,5% y sobre cual se colocará una carpeta de piedra picada debidamente confinada por medio de vigas perimetrales. Mediante canales periféricos de captación de aceite conectados a un sistema de tanque de separación fluidos, se logra la recuperación del aceite derramado y el drenaje del agu al exterior. A nivel de la concepción operativa, es objetivo fundamental en este diseño la implementación del monitoreo en línea (acopiado al (sistema de control numérico) de los gases disueltos en el aceite dieléctrico del transformador de potencia y en el cambiador automático de tomas.
Para el desarrollo de este módulo hemos considerado la utilización de los siguientes equipos:
1 Transformador potencia 115/13.80KV - ALSTOM -30/36 MVA.
2. Unidad de monitoreo de Gases KELMAN DGA 900 de GE.
3. Software Perception Fleet de GE con algoritmo de análisis continúo de la evolución del estado de situación de los gases y condición de riesgo del transformador.
4. Unidad Bride (Merging Unit -Hardfiber System) - GENERAL ELECTRIC.
5. Armario de repartición de patio. Fabricado por GE & EC, (Panamá).
En la siguiente Figura No.5 se presenta de manera {esquemática una secuencia de vistas laterales da la referida plataforma y una Unidad 115/13,8 kV -36 MVA.
En los casos de obras de ampliación, los procesos de descarga y montaje pueden realizarse en base a grúas hidráulicas, si existe la disponibilidad de vialidades reforzadas aptas para este tipo de operaciones; de lo contrario para las maniobras de carga y descarga de la cuba, es necesario apilcar el tradicional procedimiento desplazamientos horizontales e izamientos verticales, a base de ttrfort y gatos hidráulicos. Las vestiduras de las restantes secciones del transformador deben ejecutarse en base a adecuadas camiones grúas livianos.
En la figura No, 6, se presenta en forma esquemática como se ha previsto la implementación del sistema de captación y separador de aguas aceitosas, en la que se pueden apreciar cada uno de sus componentes:
1.- Transformador de potencia.
2.- Plataforma metálica de soporte.
3. -Canal perimetral de captación de aceite.
4.- Tanque de separación de aceite (4.a agua y aceite - 4.b agua).
5.- Tuberías recolectoras y de descarga. MODULO DE DISTRIBUCIÓN DE 13.8 KV.
Primeramente, veamos ias siguientes problemáticas asociadas: Consideraciones Generales; 1) En las zonas de distribución de una subestación de 115 KV, por las reducidas dimensiones de los equipos y espacios se toma básico contar con facilidades de acceso alos equipos y a sus cableados tanto en el momento de operarlos como en las fases de mantenimiento o reemplazo de unidades.
2) En subestaciones de vieja data, suele tornarse particularmente complejo los procesos de sustitución de cables de potencia y copas terminales, Mayores complicaciones al necesitarse sustituir viejos conjuntos de celdas ó pórticos por nuevos equipamientos, normalmente de mayores capacidades y superiores niveles de corto circuito.
3) Hay dientes que, para el montaje de celdas de distribución, requieren la construcción de una fundación con pasillos tipo sótano de más de dos metros de profundidad, que cumplan las funciones de fundación para las celdas, canales paralos densos cableados de potencia y canales (menores para los cableados de baja tensión,
4) Los diseños tradicionales exigen, contemplar siste s de drenajes, para la: evacuación de las aguas que eventualmente se confinen en los niveles inferiores de estas fundaciones.
5) Se torna obligado la construcción de una red de cénales de cables de potencia en media tensión para las llegadas de los alimentadores principales y los circuitos de salidas de linea.
Los Clientes y Operadores de Sistemas, cuentan con la opción utilizar pórticos de acero galvanizado en lugar de celdas; la problemática de la construcción es menos compleja y más exigentes las labores mantenimiento. La opción por una u otra: solución depende de los criterios y experiencias de cada Cliente y de condiciones específicas la localidad. oara la subestación prototipo, que hemos tomado como ejemplo demostrativo, se ha seleccionado esquema de distribución en base a celdas Metalclad, por significar la situación de mayor complejidad, A continuación, explcaremos lo que hemos denominado como "Modulo de Celdas Distribución en 13,8 KV”, Al respecto se ha diseñado una plataforma en base a estructuras en vigas de acero apernadas a ser prefabricada y verificada en planta para su ensamblaje en campo sobre una superficie (como en los casos anteriores) previamente tratada, nivelada con una pendiente de 0,5% y con una capa superior de piedra picada sin fundaciones tradicionales de concreto.
El objetiva es lograr un diseño que permita: a. Aportar soluciones a los cinco aspectos señalados anteriormente. b. Lograr la instalación de nuevas celdas utilizando la mlsrna posición de las celdas antiguas, e. Poder ajustar infraestructura, para recibir indistintamente celdas de 1,4m a 2,0m de profundidad. d. Disponer de ia versatilidad para respetar radios curvatura cables de 1.000MCM o más. | e. Poder reemplazar un primer grupo de celdas por otro conjunto de dimensiones distintas f. Practicidad y facilidad en la intervención de los cableados y copas terminales en base a instalaciones y cableados de potencia superficiales y a la vista. g Contar con la opción de aplicar un techo de protección al conjunto en caso de ser requerirlo por el Cliente, I
En las figuras No.7 se muestran cuatro vistas de tal disposición de la plataforma diseñada correspondiente a la solución planteada con el conjunto de celdas metalclad instalada en su parte superior.
Nótese la conformación de una estructura elevada con una rampa de acceso, escaleras y una caminera perimetral superior de servicio, para las operaciones y mantenimientos, La altura de la base de la plataforma prevista en el diseñe es de dos (2) metros, contándose con espacios para los tendidos de cables de potencia y respetalros radios de curvatura de cables hasta de 1.000 MCM (puede adecuarse el diseño en caso de requerirse cables de sección superior). Similar a los casos anteriores,, se ha tornado la condición sísmica para un nivel isoceráunico Vll (de 6,1 grados en escala de Richter) Igualmente, en los cálidos se ha previsto, si el Cítente lo solicita, la posibilidad de incorporar en formal complementaria un techo de protección tipo industrial.
A nivel electromecánico se ha previsto la utilización de celdas de media tensión conformadas por:
1) Un esquema con doble barra (principal y transferencia).
2) Nivel de corto circuito 31 ,5 KA.
3) Una celda de llegada de 13,8 KV y seis celdas del salida de líneas de 13,8 kV.
4) Una celda de transferencia, una de servidos auxiliares y una celda de acople y medición.
5) Sistemas y relés de protección incluidos en cada pelete.
8) Incorporación integral de las celdas ai Sistema de Control Numérico a ser implernentado incluyendo Unidad Bricks (Merging Unit - Hardfiber System) de GENERAL ELECTRIC. Como se ha indicado en los módulos anteriores, si el Cliente dispone de un adecuado conjunto de celdas, con las características técnicas correspondientes y en conformidad con las actuales tecnologías, se pueden incorporar, sin problema·, estos equipamientos. Este diseño se ha estudiado con principal interés, como una solución en dos sentidos; para la aplicación en nuevas obras o para la Implantación en ampliaciones y remodeiaciones.
En relación- con la utilización de pórticos aéreos de distribución, como alternativa en lugar de celdas de media tensión, hemos desarrollado una plataforma que permite la instalación directa de la estructura en celosía, directamente sobre el terreno, sin la necesidad anclajes sobre fundaciones, previamente organizado, similar a lo descrito para los casos anteriores, En la figura No.8 se presenta esta solución opcional . Es de aclarar que, para la aplicación de esta alternativa, las salidas de distribución deben ser mediante cables aislados en 13,8 KV hasta la parte exterior de la Subestación. Es decir que no está previsto en este diseño recibir en las vigas superiores de este pórtico, las cargas de tendidos aéreos mediante las correspondientes cadenas de amarre. Las canalizaciones de llagada al pórtico serán en basé estructuras de apoyo instalará igualmente instaladas directamente sobre la cárpeta de piedra picada que previamente se colocará. En este punto es potestad del Cliente desarrollar los circuitos de distribución en base a líneas aéreas o sistemas subterráneos de canalizaciones.
Se logra de esta forma reemplazar las convencionales y rígidas fundaciones de concreto por estructuras aéreas prefabricadas en acero galvanizado, reduciendo a su menor expresión los impactos de las comprometidas permanencias en Obra de personal obrero, maquinarlas, complicadones sindicales y complejas procuras de materiales civiles Estos esquemas de solución que permiten adicionalmente la completa recuperación del conjunto, en caso de necesitarse la reintalación en otra Obra. MODULO DE TRANSFORMADORES 13.8 KY/208-110 V
Si bien el área de los transformadores de servicios auxiliares no forma parte de los equipos nobles de una Subestación, si representan el eje de mayor responsabilidad para ei aseguramiento de los servicios de operación, de los cuales depende la adecuada prestación de servicio de una Subestación. Un sector altamente exigido tanto en su eficacia y confiabilidad como en su necesario y continuo funcionamiento.
Tres requerimientos que cumplir por los equipamiento y disposiciones en esta área:
1) Adaptabilidad a los espacios disponibles.
2) Practicídad y eficacia al momento de mantenimientos o intervenciones 3) Versatilidad ante la utilización de diferentes tipos de transformadores. Para atender estos servicios las experiencias sé han centrado en dos tipos de transformadores, a manera de ejemplo;
1) Los tradicionales de transformadores monofásicas tipo distribución. 2) Las unidades Pad Mounted tripolares tipo pedestal, 3) Banco de transformadores monofásicos tipo dístfibución.
Transformador Pad Mounted Trifásic.
Las unidades monofásicas requieren del cpmpleto ensamblaje del conexionado y barras del banco en el sitio. Así mismo exigen guardar en el ensamblaje las distancias mínimas de seguridad para 13.8 kV por lo que se requiere una estructura soporte para alcanzar la altura adecuada y un pequeño pórtico para soporte de cables de 13.8 KV y sus copas terminales, Los equipos trifásicos pad Mounted reportan mayor confiabilidad, seguridad, expedita instalación y no requieren de una estructura soporte complementario. El conjunto se recibe en campo ensamblado y debidamente probado. Ante Subestaciones de dimensiones, discretas con cargas hasta; 150 KVA se suele aplicar bancos con transformadores fásicos. Para requerimientos más de 250 KVA, mejor prestación, se logra con la segunda opción. Corresponderá al Cliente establecer la selección que mejor estime en sintonia con sus experiencias, Nuestra recomendación en la linea de optimización de los procesos, la mayor seguridad, elmejor aprovechamiento de los equipos y máxima realización de los elementos, se centra en la segunda propuesta.
Para atender a la instalación de transformadores de servicios auxiliares, se ha diseñado una plataforma en conformada por dos niveles de vigas orientadas a 90 grados. Esta plataforma, similar a los casos anteriores, se instala directamente sin fundaciones de anclaje sobre una superficie previamente acondicionada y nivelada con una pendiente dei 0,5%. Sobre esta se coloca una capa de piedra picada confinada con un marco perfmetral de vigas. Encima de esta plataforma se instalarán los tres transformadores monofásicos con su respectivo soporte o las unidades Pad Mounted, según se decida con el Cliente final.
Esta plataforma sin fundaciones (similar concepto a los descritos anteriormente) podrá recibir los cableados por medio de canales de cables Subterráneos en caso de obras existentes con esquemas tradicionales o por sistemas de canales superficiales en caso de obras nuevas donde se aplique el concepto Integral de esta solución.
MODULO SERVICIOS - INFRAESTRUCTURA TIPO SHELTER:
Ante a las rígidas edificaciones de tipo tradicional (Casa de Mando o Casa de Adquisición de Datos) destinadas a la instalación de los tableros y equipos responsables por la operación y control de una subestación y frente a la búsqueda de nuevos criterios y soluciones en los que se integren;
1) La seguridad de la infraestructura:
2) Adecuada climatización.
3) Ambientes libres de polución,
4) Portones industriales y puertas de servicio con cerraduras antipático 5) Adecuados espacios para el montaje de tableros y tendidos de cables.
8) Completo preensamblaje y pruebas directamente en fábrica.
7) Traslado del conjunto al sitio para su directa instalación y pruebas de integración,
8) Optimización de los tiempos de ejecución en sitio.
9) Facilidades para asegurar el mantenimiento y la previsión futuras ampliaciones. 10) Facilidad de total recuperación en el caso de traslado a otras obras.
Se ha previsto para este módulo, el diseño y fabricación de estructuras tipo- Shelter en la ual se tomen en cuenta la atención de los críterios y requerimientos antes listados, además de las sugerencias y requerimientos a ser aportados por los Clientes. Particularmente se ha cuidado la disponibilidad de espacios inferiores o reducidos semisótanos para la facilidad de la organización de las rutas de los cableados hacía el conjunto de tableros en el nivel superior o hacia los equipos del patio. Un conjunto de ventanas de cables, tapas móviles y tapas rígidas permite ia realización de inspecciones, limpiezas, mantenimientos o instalación de nuevos cableados. En función de las necesidades y dimensiones de la obra se pueden diseñar conjuntos acoplables para atender instalaciones de amplia dimensión o Shelters básicos con la previsión de futuras extensiones mediante acople de futuros módulos.
SERVICIOS INTELIGEN S;
La seguridad del personal que atiende subestaciones, las buenas condiciones bajo las cuales deben operar los equipos, la calidad y contabilidad de la prestación de los servicios a las comunidades, las efectivas Integraciones y comunicaciones con el Despacho de carga y Subestaciones remotas, así como el resguardo la vida útíl de las instalaciones; están directamente vinculados con la adecuada conceptuailzación de la ingeniería y el performance de los Sistemas de Protección, Control y Comunicaciones de una Subestación, que en este trabajo identificamos con la denominación de SISTEMAS INTELIGENTES.
Es este el punto fundamental por el que en los módulos anteriores hemos dado primaria importancia a la reconducción y optimización de los tradicionales procesos de construcción, a fin de reorientar mayores recursos e inversiones al fortalecimiento de esta especial disciplina que identicamos como los Sistemas Inteligentes así como el suministro de equipos nobles de 115 kv de última y reconocida tecnología.
La solidez de un Sistema Eléctrico está determinada por la confiabilidad y seguridad de los servicios eléctricos, que se brindan en cada uno de sus diferentes niveles. Es por lo que, hemos tornado como la base de diseño, iaj más sencilla estructura de una subestación, que no por ser modesta en sus dimensiones está eximida de responder con eficacia e inmediatez a las continuas exigencias de un sistema eléctrico interconectado. Bajo esta motivación describiremos a continuación la estructuración de los elementos y principios sobre que se fundamentan los sistemas automatizados de protección, control y comunicaciones.
NOTA: Debemos aclarar que, lo que se describe enlls dos siguientes subtítulos, representan la mejor forma de incorporar actuales tecnologías de punta aplicadas por nuestra empresa: en los diferentes diseños, dentro del concepto de solución sobre el cual se basa el proyecto innovador que se está exponiendo.
SISTEMAS PROTECCION Y CONTROL NUMERICO:
Al momento de requerirse la remodelación de los sistemas de protección y control de una Subestación, con años de servicio comercial, la responsabilidad que se asume es neural pues, el resultado que espera y exige la red y los usuarios mismos del servicio, es el de un funcionamiento y respuesta similar al de una nueva instalación. Es por esto por lo que, en estos casos, las intervenciones deben ser canalizadas bajó la necesaria visión de solución integral. Único esquema capaz de restituir y garantizar la contabilidad, la seguridad y la vida útil de estos sistemas. La concepción y funcionamiento se fundamentan en los requerimientos establecidos en las Normas IEC-61850 y la IEC-61850-9-2 Y la I 1850-9-2. Para esta Subestación modular prototipo 115/13,8 kV se ha previsto el diseño de la arquitectura del Sistema de Control Numérico y Protecciones que se muestra en la siguiente figura N°. 11 Se identifican en esta grafica los siguientes elementos
1. Tablero de Control y Medición de los tramos de 115 KV y 13.8 KV del transformador de potencia (TCM-115/13,8): Este federo está configurado por dos
Relés de Control de Bahía GE UR-F60, que ejercen las funciones básicas de
Control y Protección de los interruptores de Llegada de Línea 115 KV y el interruptor del lado de 13,8 KV del Transformador de potencia 115/13,6 KV.
2. Tablero de Protección de Línea 115kV (TP-L 115): Está configurado con Dos Relés de Protección idénticos, para las protecciones primaria y secundaria GE UR-L90, con las Funciones de Diferencial de Linea y las Funciones de Distancias en respaldo, permitiendo así la funcionalidad del esquema en acuerdo a los esquemas preexistentes y la Medición de Energía con Calidad de Facturación
0,2S.
3. Tablero de Protección de Transformador 115/13,8 kV (TP-TX115/13,8): Este Tablero: está configurado con Una protección Diferencial de Transformador GE UR-F60 y un Relé de Protección de Sobre-corriente GE UR-F35 que cubren las funciones básicas de Protección. (NOTA: Para este caso se ha asumido que los relés de protecciones de fas circuitos de 13,8 kV forman parte integral da las celdas de distribución).
4. Tablero de Adquisición da Datos de Datos de los Servidos Auxiliares TSA 1 : Este tablero cumple la fundón de Integrar todas las seriales analógicas y digiteles, relacionadas con ia operación y control los servicios auxiliares incorporarlas al Sistema de Control Numérico.
5. Armarlo de Repartición de Linea: configurado con una Merging Unit (GE Unidad Brick-Hardfiber System), 130mts de fibra óptica intemperie y Cables de control, señalización y analógicos para la Interconexión con los Equipos de Campo.
6. Armario de Repartición de Transformador integrado por una Merging Unit Unidad Bride -Hardfiber System) 100mts fibra óptica intemperie y Cables de control, señalización y analógicos para Interconexión con los Equipos de Campo. Una tercera Mergin Unit dispuesta para establecer control y direccionamiento de señales provenientes los conjuntos de protección las salidas linea de 13,8 KV.
7. Tablero de Supervisión y Control Numérico TCN-115/13,8 Kv: estructura de comunicaciones en base a cuál se fundamenta arquitectura del Control Numérico se conforma mediante un esquema de Red: LAN (Local Área NetWork) redundante de fibrA óptica para la adquisición de Información de los equipos de patio. Los sistemas encargados adquisición datos y señales de patio son los relés de control y protección de la plataforma UR de General ( IED's) agrupados en los tableros de protección y control antes descritos.
El Sistema Control Numérico previsto, básicamente, está compuesto por les siguientes elementos: a. Tres swltches ML 3000 de 16 puertos de fibra óptica para ia integración de las LAN. b. Un Servido Comunicaciones Principal SMP 4/DP- y un Centro de Control DNP3.0 TCCP/IP ML 3K, destinados a la administración y distribución de toda la información de la Subestación provenientes de los IED's y de interactuar con el Despacho Carga y los HMI. c. Un Sistema Sincronización conformado por una unidad GE MultiSync 100- GPS Clock (GPS, IRIG-B Y Servidor de tiempo de IEEE 1588). d. Pantallas digitales tipo "touchscreen" de 15' marca Red Lione control en los diferentes tableros de control
Finalmente, en relación con este punto se muestra en la figura No. 12, la arquitectura Bus del Proceso que se ha estructurado para esta Subestación Modular (IEC 61850- 9-2).
Se presenta en esta lámina el diagrama unifilar con la MU-1 correspondiente al conjunto de equipos de 115 kV, la MU-2 relacionada con el transformador de potencia 115/13,8 KV Y la MU-3 destinada a la administración de las señales provenientes de las celdas de distribución en 13,8 kv.
El esquema modular sobre el cual se fundamenta la polución que se presenta en este trabajo, permite, sí fuere el caso de subestaciones existentes con equipos de patio aun en aceptables condiciones pero de necesaria sustitución de los sistemas de protección, control y medición, focalizar la intervención centrándola en: mejorar las instalaciones de la Casa de Mando con nuevos Sheltrs y tableros de control, protección, comunicaciones y medición, el suministro y montaje de armarlos inteligentes incorporando en ellos el conjunto de unidades Bricks, la instalación de nuevos cableados de fibra óptica hacia la Casa de Mando y la adecuada verificación de los cableados existentes que conectan cada equipo del patio (de ser necesario se sustituyen por nuevos tendidos entre los equipos y el armario de repartición).
SISTEMA DE COMUNICACIONES Y TELEPROTECCIONES :
El diseño del sistema de comunIcaciones correspondiente a esta S/E Modular 115/13.8 KV, se basa en un sistema de comunicación inteligente SCS (Smart Communication Systems), por lo que, a nivel fisico, se parte de la existencia o disponibilidad de cable de Guarda QPGW entre esta Subestación y su remota. Se ha previsto un sistema de transmisión de voz y datos para su integración con la S/E remota y con el Despacho de Carga, A nivel de transporte de las informaciones el sistema provee como esquema fundamental una plataforma de comunicación principal soportada por equipos multiplexores y redes en medio de Fibra Óptica y como respaldo un segundo sistema basado en equipos de Onda Portadora Digital utilizando las mismas líneas de 115 kv. Este segundo sistema trabaja como soporte y respaldo en caso de fallas en el Sistema principal de Fibra Óptica, manteniendo la transmisión de los servidos críticos y el resguardo de las comunicaciones básica (Voz/Datos/Teleprotección). En la figura No. 13 presenta la arquitectura del sistema de comunicaciones previsto y que seguidamente se expone:
A. SISTEMA DE COMUNICACIÓN POR FIBRA OPTICA:
El sistema de transmisión a través de fibra óptica estará conformado por multiplexores tipo síncrono SDH STM-1 modelo TN1U, fabricado por G.E. Power Management, los cuales no requieren de multiplexor de acceso primario debido a que los interfaces de usuario son modulados directamente a línea. Este sistema de fibra óptica permite la integración de está Subestación Modular, con la red de transporte del sistema de comunicaciones existente y, por ende, con el Despacho de Carga Regional.
B. SISTEMA ONDA PORTADORA DIGITAL CON TELEPROTECCIÓN INCORPORADA.
El Sistema Onda Portadora Digital previsto functenara como respaldo del esquema de Teleprotección y Trasmisión de Despacho de Carga Regional correspondiente en un esquema denominado SCS, el cual permite la conmutación inteligente de servicios críticos de la RED de Procesos a través de la mism La configuración del Onda Portadora se haría en topología fase a fierra para una línea simple tema. Esta topología se caracteriza por usar los equipos antes mencionados conectados a la fase central de la línea o tema de transmisión.
Este Sistema de Onda Portadora se basa en la tecnología de Procesamiento Digital de Señales (DSP), lo cual, provee la flexibilidad y robustez de operación en modulación analógica SSD, Digital QAM adaptivo o de manera simultánea, espectros Analógico + Digital. Este equipo representa el elemento principal que proporciona inteligencia a la plataforma de comunicaciones de la red Eléctrica, siendo capaz de hacer interfaz con equipos y sistemas existentes de Fibra óptica o Radío y utilizando cada uno de los enlaces como ruta alterna para la conmutación automatizada de la voz y datos. El sistema de onda portadora estará diseñado, instalado y puesto en operación, para dar servicio de respaldo para la teleprotección y con enrutamiento por la línea alta tensión, para los servicios de voz y datos críticos, entre la S/E Modular en 115kV y la Remota 115kV.
NOTA: Este sistema dual ha sido por años diseñadlo, fabricado y puesto en servicio con pleno éxito a nivel internacional por la empresa de nuestra organización PLC DE VENEZUELA. A nivel de esta exposición se ha informado lo básico y lo fundamental es comunicar que se cuenta con esta tecnología: para incorporarla en beneficio del mejor funcionamiento y operación de este nuevo concepto de subestación modular en el área de las comunicaciones y las teleprotecciones.
CONJUNTO DE BATERIA DE 125 VDE Y 500 AH Y BATERIAS 48 VDE:
Las experiencias tradicionales desarrolladas en las Subestaciones de Potencia en el área de los bancos de baterías nos conducen a ambientes asilados, con paredes protegidas con losas de cerámicas, extractores de aire, canalizaciones y lámparas a prueba de explosión y adecuados drenajes para la evacuación de líquidos con presencia de ácidos. Complejos procesos de mantenimiento y ciclos de carga y descarga que en algunos casos reportaban afectaciones en ia vida útil de los bancos de baterías. Estas técnicas imponen la necesidad de ambientes separados para la zona de los tableros de control, protección, comunicaciones, servicios y rectificadores y la referida área de las baterías,
Es necesario desarrollar soluciones que permítan:
1. Contar: con edificaciones e infraestructuras menos complejas y con espacies optimizados
2. Eliminar en lo máximo posible las condiciones de riesgo por contaminación o explosión,
3. La aplicación de procesos de mantenimiento y operaciones más amigables y efectivos.
4. Lograr una mayor confiabilidad y prestación de servicio en los bancos de batería.
5. Alcanzar, en forma íntegral, la mejor prestación del servicio con el menor costo,
6. Conseguir también en esta disciplina el objetivo de la mejora del tiempo de vida util.
Se ha estudiado como solución la vinculación de dos aportes: nuevas técnicas de fabricación de baterías no generadores de ácidos ni gases tóxicos y una nueva concepción de concepto en las edificaciones más amigables y menos riesgosas aplicadas a las Subestaciones.
Las históricas y aun aplicadas baterías de Plomo-Ácido tipo "VLA" (vented Lead Acid) son ventiladas y abiertas, en al proceso liberan al ambiente más de 50% de los gases y requieren de la adición de agua desmineralizada para la reposición del hidrogeno y del oxígeno. Por esto se les conoce como "Requeridas de manteamiento". Por esta razón, es que se necesita la aplicación de ventilación forzada y pisos y paredes adecuados para soportar la presencia de ácidos.
Los nuevos sistemas conocidos como VRLA (Valvue Regulated Lead Acid), se logra por medio de un nuevo sistema válvula y tapa, confinar los gases dentro del envase la batería y precipitarlos nuevamente al electrolito. De este forma se logra evitar los procesos de reposición agua ni ambientes con extractores ni sistemas especiales antiexplosivos. La suspensión del electrolito en esta hueva tecnología se logra de dos formas: con una mezcla de gel de sílice (GEL) o mediante un material absorbente de fibra de vidrio que han denominado AGM (Absorben Glass Material). La instalación de. bancos baterías en base a estas nuevas técnicas la hemos tomado en cuenta para este conjunto de soluciones. Pueden ser instaladas en disposición horizontal o en racks veriticales (este último permite reducir los espacios).
Los bancos de baterías resultantes de estas nuevas técnicas combinado con una infraestructura conformada por un conjunto de vigas en acero, paredes especialmente diseñadas, adecuada climatización, puertas e ímpermeabilizaclones acordes con las normativas del caso, tal como los shelters industriales descritos en el capítulo anterior. Nos permiten estructurar como solución. La instalación de bancos de baterías tipo VRLA en el interior de infraestructura robustamente protegida y literalmente blindadalos agentes externos, en cuyo Interior compartirán espacios tanto los diferentes tableros, rectificadores y nuestro nuevo banco de baterías.
En esta específica área hemos expuesto nuestras experiencias, no obstante, es básico contar con las opiniones y sugerencias del Cliente a efectos de establecer cuál es el banco más conveniente a ser Instalado,
En la sección "Portafolio de Equipos”, se encuentran los detalles técnicos e informaciones sobre el banco baterías que hemos expuesto..
CONJUNTO DE RECTIFICADORES 1 VDC Y VDC:
En los Sistemas de Servidos Auxiliares un factor; fundamental es la adecuada armonía funcionamiento los bancos de baterías y sus rectificadores. Ante esto es básico contar con proveedores que garanticen el editado funcionamiento de estos elementos como un conjunto. Diversas soluciones son aplicables en función de las experiencias desarrolladas. Podemos hacer referencia a los rectificdores desarrollados por la empresa C&D TECHNOLOGIES dentro de los cuentan con el modelo ARR-M125100F:
1. Estos rectificadores disponen de una corriente tope de 100ADC,
2. Tecnología estática en base a SCR
3. Voltaje de entrada 480/240-208 VAC.
4. Rango de salida 100 a 137 VAC.
5. Rango de temperatura de operación de 0 a 50 grados centígrados,
8. Capacidad de acople a baterías de 500 AH.
7. Cuentan con un diseño que le permite deshabilitar la función de Voltaje Ecualización cuando se amerite. De no hacerse, se genera un desgaste acelerado en las baterías. Con la funcionalidad del diseño de estos modelos de rectificadores enfocados a un adecuado acople operacional con las Palerías VRLA AGMA, se logra alcanzar una alta confiabilidad y un mayor tiempo de vida útil del conjunto baterías/rectíficadores, Para los niveles de 48 VDC resulta recomendable para el caso que nos ocupa el modelo ARE-M04850A de esta misma tecnología, Esos equipos, igualmente se instalan, junto con los bancos de baterías dentro de la estructura tipo Shelter, descrita anteriormente. NOTA ACLARATORIA: Sobre los dos temas anteriores (baterías y rectificadores) se debe aclarar que, no es la idea en esta invención: plantear nuevos diseños de Baterías o Rectificadores, Lo que se encuentra necesario es investigar e incorporar nuevos esquemas y tecnologías disponibles en el mercado, en procura de alcanzar el objetivo integral de solucionar tradicionales problemas que por años han afectado la vida útil de las subestaciones una vez puesta en operación.
VIALIDAD, CERRAMIENTOS PERIMETRALES Y CANALIZACIONES;
1. VIALIADAD:
En los casos que la dimensión de la problemática por atender, requerida por los clientes, no solo se limite a un área o a un módulo de una Subestación, como se ha presentado en las secciones anteriores y se requiera el desarrollo de la ampliación de un sector de la obra que involucre las vialidades o se trate de la ejecución integral de una subestación en 115 KV; se hace necesario enfrentar la solución a la problemática las vialidades internas que se corresponde con uno de los temas por resolver planteado al comienzo esta descripción. Nos referimos a la necesidad de estudiar e implementar un nuevo concepto de diseño e íngeniaria de las vías de transito vehicular que permíta la segura y efectiva operadlo de los pesados equipos de maniobra requeridos, bajo las premisas de:
* Lograr un tiempo de vida útil superior al de los equipos nobles,
* No perturbar con su construcción los sustratos de la plataforma
* Evitar la percolación de agua hacía los niveles Inferiores en el recorrido de la vialidad.
* Asegurar la no presencia de asentamientos diferenciales,
* Solventar el tema de los baches y las deformadores en la carpeta de rodamiento.
* Poder ampliar o construir una nueva ruta en forma práctica y no traumática.
* Evitar aplicación de tradicionales capas de rodamiento asfálticas o de concreto, de muy alto costo por tratarse de tramos o distancias normalmente reducidas.
* Lograr una solución integrable en forma óptima a los diseños tipo plataforma presentados en los títulos anteriores.
* Poder desmontar una vialidad con la completa recuperación de sus componentes sin afectación del terreno existente.
Para alcanzar este objetivo se ha estudiado un nuevo diseño siguiendo en principio similar al concebido para las soluciones modulares y plataformas desarrolladas en los anteriores subtítulos: es decir, sustituyendo el clásico concepto de un vialidad en base a: una excavación tipo cajuela, diferentes capas (escarificada, mezcla estabilizada y piedra picada) y la referida carpeta de rodamiento con sistemas de drenajes en sus costados laterales; y sustituirla por un sistema tipo plataforma de vigas estructurales a ser instaladas sobre la superficie de la plataforma previamente acondicionada y sin fundaciones de anclaje. El diseño del tratamiento previo de la plataforma es parte de esta ingeniería innovadora, fundamentado en el concepto drenajes en base a escorrentías superficiales y la máxima condición de compactación alcanzada en bloques de piedra picada mecánicamente confinadas. En la siguiente figura No. 14, se presenta, en forma de ejemplo, la conformación de esta plataforma en base a vigas acero estructural en disposición longitudinal y vigas transversales intercaladas. El diseño se ha estudiado para rangos de sismos con una aceleración según las zonas III y VII en la escala de Mercalli y horizontal máxima de 0,4g, Siendo que un transformador de potencia de 40 MVA de una subestación de 115KV representa la máxima solicitud mecánica para el suelo, se han realizado los cálcules para el diseño de una vialidad que permíta soportar esta carga, conjuntamente con el peso del transporte tipo "log boy", que realizará su traslado habla el sitio de la Obra y la grúa de adecuada capacidad, para la maniobras de descarga. En base a esto y en forma conservadora los cálculos de la ingeniería se an desarrollado en función de una carga de 22ton. por rueda.
Si el Cliente lo prefiere, el esquema de este módulo permite la aplicación del conservador método de descarga en base a winches, tirfort y gatos hidráulicos, con el desplazamiento sobre conjuntos de rolas de madera. 2. CERRAMIENTO PERIMETRAL:
El cerramiento perimetral está: igualmente basado en el criterio de una plataforma longitudinal conformado por vigas de acero arriostrado al módulo de la vialidad y a las otras plataformas descritas en esta presentación, igualmente dispuestas sobre una carpeta de piedra picada sin la necesidad de fundaciones de concreto. Sobre la citada plataforma longitudinal se ínstala la cerca perimetral de cerramiento y protección. 3. CANALIZACIONES PORTA CABLES:
Las canalizaciones portacabLes, como se explicó expuso al inicio de esta exposición descripción, dejan de ser concebidos en base a estructuras de concreto enterradas dispuestos en diferentes trayectorias en la plataforma. En esta nueva visión concepción los conjuntos de cables de potencia de media tensión, así como los cableados de fuerza (cc y c.a) y fibras ópticas estarán instalados dentro de estructuras de acero fijadas sobre una plataforma igualmente longltudinal. En las gráficas de la figura No. 15, se muestran cómo será la disposición de estas canalizaciones y la forma como se organizarán los diferentes cableados en sus ménsulas. Se incluye la visualización de los cerramientos laterales con láminas ventiladas.
En la figura: No.16 se presenta la disposición general del conjunto de plataformas de equipos, vialidad, canalizaciones y cerramientos, que conforman el basamento estructural de este nuevo proyecto de esta subestación sobre la cual se realiza la instalación electromecánica de los equipos de esta Subestación modular. La macro plataforma que se presenta en esta figura No. 16 muestra como resumen de este proyecto, un conjunto sólidamente arriostrado sobre el cual se instalan cada uno de los equipos: que conforman esta subestación, asegurando: un estable comportamiento ante eventos sísmicos, sólidas respuestas ante Impactos de comentes de cortocircuitos a 40 KA, adecuado soporte de los efectos del viento en conformidad con las exigencias consideradas en la ingeniería, seguro soporte ante las cargas mecánicas resultante de operaciones o maniobras y no presencia de asentamientos diferenciales. 4. PANORAMICAS 3D:
Hasta ahora, hemos presentado los diferentes módulos bajo el objetivo de atender, en particular, cada uno de estos sectores en función de las necesidades propias y de los requerimientos del Cliente. Veamos ahora, cuál es el resultado de integrarlos, con el objetivo de conformar la Subestación Prototipo que hemos tomado como base de ejemplo para esta exposición.
En la siguiente secuencia (Conjunto de figura No, 17) se presenta el piano de la planta de esta obra en la que se identifican nueve puntos de observación, La secuencia permite desplegar una visual según las posiciones perimetrales con una vista final global.
Resulta así una subestación con todas sus funciones básicas desarrollada en una plataforma en 35,00mts largo por 30,00 mts, de ancho en la que se muestra:
* El Logro de optimización de los espacios,
* Directo acceso a cada una de aéreas,
* La armonía entre las zonas operativas y las rutas aéreas de los canales de cables.
* Simplificación a una única vialidad para los diferentes montajes y mantenimientos
* Un concepto de subestación integral en base a esquemas modulares expandible a las dimensiones y complejidades que exija cada proyecto en particular.
En función de la organización y detalles finales a establecerse se concretaría lo relacionado con: el diseño del apantallamiento del cable de guarda, los sistemas iluminación exterior, la instalación de una antena de comunicaciones los servicios de vigilancia y el control de intrusos. 5. Consideraciones finales:
Hemos presentado de está forma un conjunto de soluciones ante el listado de problemáticas, necesidades y expectativas descritas al comienzo de esta exposición. En base a estas soluciones se han presentado como con la articulación de estas soluciones modulares se logra atender necesidades referidas remodelaciones de áreas específicas hasta el diseño y strucción de una nueva subestación en su totalidad.
Cubierta la exposición de este nueva concepción y construcción de subestaciones, los fundamentos y nuevos diseños que lo conforman y la aplicación integral de las soluciones explicadas sobre el básico modelo conformado para estos fines; es el momento de presentar, con un ejemplo de mayor magnitud, la versatilidad y aplicabilidad de estas soluciones y conceptos modulares sobres arquitecturas de subestaciones de mayor complejidad,
Al respecto veamos a continuación el ejemplo de la extensión de estas aplicaciones sobre una subestación denominada tipo "H" en 115 ky estructurada por:
* Cuatro (4) tramos de salidas de línea en 115 kv,
* Dos (2) tramos de transformación 30 -36 MVA 115/13, 8 kv,
* Dos (2) tramos de transformación 30 - 36 MVA 115/34,5 kv,
* Un (1) tramo de acople de barras en 115 kv,
* Un (1) conjunto de celdas de media tensión en 13,8 kv.
* Un (1) pórtico de distribución para salidas en 13,3 kv,
* Un (1) pórtico de distribución para salidas en 34,5 kv.
* Una (1) Casa de Mando.
* Y una (1) caseta de Vigilancia
En la gráfica Ho, 18 se muestra la arquitectura de planta estructurada por el conjunto de equipos e infraestructuras antes descritos ensamblados de acuerdo al concepto de subestación modular explicado en esta presentación, Para una visualización práctica en esta gráfica cada módulo se identifica con colores de la siguiente forma: 1) En color azul se presentan los cuatro modulas de salida de línea en 115 kv,
2) En color naranja se muestran cuatro módulos con los equipos asociados a la llegada a transformadores lado 115 kv,
3) En color verde se muestran los cuatro (4) módulos de transformación 30 - 36 MVA .
4) En color rosado se presenta el modulo de acople de barras en 115 kv.
5) En color rojo fuerte se encuentra el módulo de celdas metalclad en 13,8 kv.
6) En color rojo oscuro se resalta el pórtico de distribución de 13,8 kv.
7) En color amarillo se presenta el pórtico de distribución en 34,5 kv.
8) Recuadro negro con rayas azules se gráfica la Casa de Mando que se desarrollaría en base a conjunto de Shelters.
8) En color verde esmeralda con rayas se presenta la caseta de Vigilancia, también concebida en base a una estructura tipo b Shelter.
10)En líneas gruesas de color negro se muestra en el conjunto de estructuras longitudinales que conforman los canales de cables dispuestos sobre la cota cero (nótese como no afectan ni la vialidad ni los mov mientos de personal para efectos operativos.
11)En marcado en líneas azules se muestran las vialidades internas conformadas en base a los modelas desarrollados en este proyecto, con espacios para: posibles extensiones en caso de que el cliente estime conveniente disponer de áreas complementarias de maniobra.
Descripción de los dibujos La figura No. 1:
Representa el diagrama unifilar de la subestación modular prototipo de 115/13.8KV, en la que 1 es el sistema de protección, 2 el control numérico, 3 representa un dispositivo de mediciones, 4 representa un dispositivo de Comunicaciones, 5 servicios auxiliares, 6 celdas de distribución de 13.8kv , 7 transformador de potencia 115/13.8 v -36uva , 8 representa el pararrayos de 115kv, 9 el disyuntor de 115kv, 10 el transformador de corriente de 115kv, 11 es el seccionador con puesta a tierra de 11skv, 12 trampa de onda y transformador de tensión capacitivo de 115kv y 13 representa la salida de UEA 115kV
La figura No. 2: se presenta la conformación de la estructura del plano de planta de la subestación objeto de esta Invención, La figura No. 3a, 3b y 3c:
Muestra diferentes vistas de un esquema del módulo genérico para una salida de linea, en las que, 1) es la trampa de onda y transformador de tensión capacitivo de 115kv; 2) es el seccionador con puesta a tierra de 115 kV; 3) es iel transformador de corriente de 116kv; 4) es e! armario de repartición inteligente; 5) es ei interruptor de 115kv y 8) es el seccionador sin con puesta a tierra de 115 kv La figura No. 4: Muestra un armario de repartición inteligente, en ei que A representa la Sección de BRICKS con cableados y Terminales Especiales y; B representa la Sección de llegada de cableados del patio del patío, horneras, dispositivos de enclavamiento, mandos locales (si lo solicitan) y breaker de C.A, y C.C La figura No. presenta de manera esquemática una secuencia de vistas laterales a, b, c de la referida plataforma y una unidad 115/13,8 kV -38 MVA. La figura No. 6: representa una imagen del diseño del Sistema de Descarga y separación de aguas aceitosas (Transformador 115/13,8Kv), en la que, 1), es ia plataforma de soporte de transformador que opera como pantalla de captación y direccionamiento de los derrames de aceite (más el agua sí es el caso) hacia los canales perimetrales; 2) son las canales de captación circundantes a la cuba; 3 es la tubería de descarga de aguas aceitosas, 4 es un tanque de separación de aguas aceitosas, con secciones, en la que a es la sección de agua y b la sección de aceite; 5 es la tubería final de descarga de agua a! exterior y 6 la cerca perímetral La figura No. 7a, 7b y 7c: se muestran vistas de la disposición de la plataforma correspondiente a la solución planteada La figura No. 8a y 9b, representa una solución opcional, de la presente invención La figura No. 9: muestra un banco de transformadores monopolares La figura No. 10: se muestran instalaciones de transformadores en fundaciones de carácter tradicional La figura No.11: muestra la arquitectura de control numérico S/E de esquema modular 115/13.8KV, en la que 1 es el tablero de Control y Medición de los tramos de 115 KV y 13,8 KV del transformador de potencia (TCM-115/13,8): 2 es el tablero de Protección de Linea 115KV (TP-L 115); 3 es el tablero de Protección del Transformador 115/13, 8 kV (TP- TX115/13,8); 4 es el tablero de Adquisición de Datos de Datos de los Servidos Auxiliares TSA 1; 5 es el Armario de Repartición de Línea; 6 es el armario de Repartición de Transformador; 7 es el tablero de Supervisión y Control Numérico TCN-115/13,8 Kv. La figura No. 12; muestra un esquema de ia arquitectura bus de proceso s/e esquema modular 115/13,8 KV La figura No. 13: muestra un esquema de la arquitectura del sistema de comunicaciones para s/e esquema modular 115/13,8 kV, óptica; 8 es el sistema onda portadora digital con tele protección incorporada; C es el sistema de Voz y de Datos; D es el sistema de Tele protección La figura No 14: se muestra, a manera de ejemplo, la conformación de esta plataforma en base a vigas de acero estructural longitudinales y vigas transversales intercaladas. La figura No 15: se presentan los arreglos que muestran cómo serán las canalizaciones de cables de media tensión y de control y fuerza de baja tensión. La figura No. 16: se presenta la disposición general del conjunto de plataformas de equipos, vialidad, canalizaciones y cerramientos La figura No.17: se presenta el plano de la planta de la obra objeto de esta invención en la que se identifican nueve puntos de observación La figura No.18: muestra una vista de planta de la SUBESTACIÓN TIPO " , objeto de esta invención, en la que: 1) En color azul se presentan los cuatro módulos de salida de línea en 115 kv.; 2) En color naranja se muestran cuatro módulos con los equipos asociados a la llegada a transformadores lado 115 kv. 3) En color verde se muestran los cuatro (4) módulos de transformación 30 - 36 MVA. 4) En color rosado se presenta el módulo de acople de barras en 115 kv. 5) En color rojo fuerte se encuentra el módulo de celdas metalclad en 13,8 kv. 6) En color rojo oscuro se resalta el pórtico de distribución de 13,8 kv. 7) En color amarillo se presenta el pórtico de distribución en 34,5 kv. 8) Recuadro negro con rayes azules se gráfica la Casa de Mando que se desarrollarla en base a conjunto de Shelters, 9) En color verde esmeralda con rayas se presenta la caseta de Vigilancia, 10) En líneas gruesas de color negro se muestra en el conjunto de estructuras longitudinales que conforman los canales de cables dispuestos sobre la cota cero. 11) en líneas azules las vialidades internas conformadas. Descripción de los dibujos La figura No. 1:
Representa el diagrama unifilar de la subestación modular prototipo de 115/13.8KV, en la que 1 es el sistema de protección, 2 el control numérico, 3 representa un dispositivo de mediciones, 4 representa un dispositivo de Comunicaciones, 5 servicios auxiliares, 6 celdas de distribución de 13.8kv , 7 transformador de potencia 115/13.8 v -36uva , 8 representa el pararrayos de 115kv, 9 el disyuntor de 115kv, 10 el transformador de corriente de 11Skv, 11 es el seccionador con puesta a tierra de 11skv, 12 trampa de onda y transformador de tensión capacitivo de 11Skv y 13 representa la salida de UEA 115kV La figura No. 2: se presenta la conformación de la estructura del plano de planta de la subestación objeto de esta Invención. La figura No. 3a, 3b y 3c:
Muestra diferentes vistas de un esquema del módulo genérico para una salida de linea, en las que, 1) es la trampa de onda y transformador de tensión capacitivo de 115kv; 2) es ei seccionador con puesta a tierra de 115 kV; 3) es el transformador de corriente de 115kv; 4) es el armario de repartición inteligente; 5) es el interruptor de 115kv y 6) es el seccionador sin con puesta a tierra de 115 kv La figura No. 4: Muestra un armario de repartición inteligente, en el que A representa la Sección de BRICKS con cableados y Terminales Especíales y; B representa la Sección de llegada de cableados del patio del patío, horneras, dispositivos da enclava miento, mandos locales (si lo solicitan) y breaker de G.A. y C.C La figura No.5: presenta de manera esquemática una secuencia de vistas laterales a, b, c de la referida plataforma y una unidad 115/13,8 kV -36 MVA. La figura No. 6: representa una imagen del diseño del Sistema de Descarga y separación de aguas aceitosas (Transformador 115/13,8Kv), en la que, 1). es la plataforma de soporte de transformador que opera como pantalla de captación y direccionamiento de los derrames de aceite (más el agua sí es el caso) hacia los canales perimetrales; 2) son las canales de captación circundantes a la cuba: 3 es la tubería de descarga de aguas aceitosas, 4 es un tanque de separación de aguas aceitosas, con secciones, en la que a es la sección de agua y b la sección de aceite; S es la tubería final de descarga de agua al exterior y 8 la cerca perimetral La figura No. 7a, 7b y 7c: se muestran vistas de la disposición de ia plataforma correspondiente a la solución planteada La figura No. 8a y 9b, representa una solución opcional, de la presente invención La figura No. 9: muestra un banco de transformadores monopolares La figura No. 10: se muestran instalaciones de transformadores en fundaciones de carácter tradicional La figura No.11: muestra la arquitectura de control numérico S/E de esquema modular 115/13.8KV, en la que 1 es el tablero de Control y Medición de los tramos de 115 KV y 13,8 KV del transformador de potencia (TCM-115/13,8); 2 es el tablero de Protección de Linea 115kV (TP-L 115); 3 es el tablero de Protección de Transformador 115/13,8 kV (TP- TX115/13,8); 4 es el tablero de Adquisición de Datos de Datos de los Servidos Auxiliares TSA 1; 5 es el Armario de Repartición de Línea; 6 es el armario de Repartición de Transformador; 7 es el tablero de Supervisión y Control Numérico TCN-115/13,8 Kv, La figura No. 12: muestra un esquema de la arquitectura bus de proceso s/e esquema modular 115/13,8 KV La figura No. 13: muestra un esquema de la arquitectura del sistema de comunicaciones para s/e esquema modular 115/13,8 kV, en el que A es el sistema de Comunicación por fibra óptica; B es el sistema onda portadora digital con telé protección incorporada; C es el sistema de Voz y de Datos; D es el sistema de Tele protección La figura No.14: se muestra, a manera de ejemplo, la conformación de esta plataforma en base a vigas de acero estructural longitudinales y vigas transversales intercaladas. La figura No.15; se presentan los arreglos que muestran cómo serán las canalizaciones de cables de media tensión y de control y fuerza de baja tensión. La figura No. 18: se presenta la disposición general del conjunto de plataformas de equipos, vialidad, canalizaciones y cerramientos La figura No.17: se presenta el piano de la planta de la obra objeto de esta invención en la que se identifican nueve puntos de observación La figura No.18: muestra una vista de planta de la SUBESTACIÓN TIPO " " objeto de esta invención, en la que; 1) En color azul se presentan los cuatro módulos de salida de línea en 115 kv.; 2) En color naranja se muestran cuatro módulos eon los equipos asociados a la llegada a transformadores lado 115 kv. 3) En color verde se muestran los cuatro (4) módulos de transformación 30 - 36 MVA, 4) En color rosado se presenta el módulo de acople de barras en 115 kv 5) En color rojo fuerte se encuentra el módulo de celdas metalclad en 13,8 kv. 6) En color rojo oscuro se resalta el pórtico de distribución de 13,8 kv 7) En color amarillo se presenta el pórtico de distribución en 34,5 kv. 8) Recuadro negro con rayas azules se gráfica la Casa de Mando que se desarrollarla en base a conjunto de Shelters, 9) En color verde esmeralda con rayas se presenta la caseta de Vigilancia, 10) En líneas gruesas de color negro se muestra en el conjunto de estructuras longitudinales que conforman los canales de dables dispuestos sobre la cota cero. 11) en líneas azules las vialidades internas conformadas.

Claims

REIVINDICACIONES:
1) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13,8KV, caracterizado porque reduce a la menor expresión el número de elementos enterrados que perturben los estratos inferiores del terreno, mejora los tiempos de construcción, fortalece y aprovecha al máximo los tiempos de vida útil de las infraestructuras y de los equipos nobles, con sus soluciones integrales promueve el mejoramiento de la capacidad de instalaciones existente para responder a las exigencias de la Red, vela por la máxima atención la y cuidado del ambiente. Mediante la puesta en aplicación de los procedimientos contenidos en el método de construcción diseñado, se logra la solución a importantes problemas derivados de los tradicionales criterios de ejecución de las obras civiles en proyecto de Subestaciones, como pueden ser, i) se evitan grandes volúmenes de movimientos de tierra y acondicionamiento del suelo de las plataformas; ii) máxima reducción de complejos sistemas de drenajes profundos y superficiales; iii) eliminación de los conjuntos de fundaciones en concreto que representan complejos procesos de construcción severos problemas de futuros al momento de realizar adecuaciones y modernizaciones con nuevos equipamientos; iv) no utilización de sistemas de canales de cables en concreto enterrados, que generan en la plataforma retículas de confinamiento de aguas de lluvia que obligan la aplicación de sistemas de taquillas y tuberías colectores subterráneas para lograr los correspondientes drenajes; v) solución a la contaminación de los estratos inferiores del suelo con importantes volúmenes de concreto, tuberías y estructuras metálicas que, al término de de la obra, permanecerán enterrados en la plataforma; vi) eliminación de los notables volúmenes de demoliciones en los casos de remodelacíones de obras;
2) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13, 8KV, de la reivindicación 1, caracterizado porque se evita la contaminación de los suelos y aguas por derrames de aceites no biodegradables con la incorporación de los sistemas de recolección y separación de aceites, y además por el completo aprovechamiento recuperación da ias infraestructuras junto con los equipos en caso de requerir la reubicación de ia subestación en otra locación.
3) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13,8 KV, de la reivindicación 1 a 2, caracterizado por lograr un esquema de fundaciones en base a plataformas metálicas que reporten una reducción de la solicitud mecánica sobre el suelo del orden del peso de un 35% de una fundación tradicional (en concreto) y el tiempo de construcción será un 35% menor al requerido frente al método en fundaciones de concreto
4) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13,8KV, de la reivindicación 1 a 3, caracterizado por conformarse a base de vigas de acero tipo "H", ensambladas medíante esquemas apernados.
5) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13.8KV, de la reivindicación 1 a 4, caracterizado por reportar una menor solicitud mecánica para el suelo,
8) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13.8KV, de la reivindicación 1 a 5 caracterizado porque se pueden, sobre una misma fundación tipo plataforma en acero, recibir transformadores de diferentes marcas y con separaciones en sus ejes de soporte inferior de 140cm. hasta 240cm,
7) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13.8KV, de la reivindicación 1 a 6 caracterizado porque se obtiene un máximo aprovechamiento y recuperación de los elementos conforman estas plataformas.
8) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13,8KV, de la reivindicación 1 a 7, caracterizado por la reducción de los tiempos construcción y ejecución de la obra
9) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13.8KV, de la reivindicación 1 a 8, caracterizado por la preparación del suelo de sub-base con un espesor de aproximadamente 50 cm y nivelado con una pendiente mínima del 0,5%, sobre eI cual se colocará una carpeta de piedra picada nivelada a pendiente de 0%.
10) Método de construcción de una subestación de potencia de 115/13.8KV, de la reivindicación 1 a 9, caracterizado porque la carpeta de piedra picada está debidamente confinada medíante vigas perimetrales para el caso de cada módulo en particular y confinamientos con cerramientos perimetrales para todo el conjunto. 11) Subestación de potencia de 115KV, construida mediante el método de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque comprende una conjunto de plataformas autoportantes., diseñadas para cada uso y que serán armadas y colocadas en el suelo sobre una carpeta piedra picada, previo un adecuado tratamiento y nivelación del terreno, sin la necesidad de fundaciones de anclajes.
12) La subestación de potencia de 115KV, de las reivindicación 11, caracterizada por un esquema de trabajo electromecánico, donde las típicas fundaciones de carácter civil fueron sustituidas por plataformas en vigas de acero de carácter modular prefabricadas instaladas directamente sobre la plataforma sobre una capa de piedra picada, arriostradas a las otras estructuras vecinas,
13) La subestación de potencia de 115KV, de ias reivindicaciones 11 a 13, caracterizada por un esquema de fundaciones en base a plataformas metálicas que reporten una solicitud mecánica sobre el suelo del orden del peso de un 65% de una fundación tradicional (en concreto) y el tiempo de construcción sea un menor ai requerido frente ai requerido en fundaciones de concreto.
14) La subestación de potencia de 115KV, construidas en base a la reivindicación 11 a 13, caracterizada por una infraestructura que permite recibir transformadores de potencia de diferentes fabricantes, con separaciones en las vigas de base en una banda de 143 mm a 220 mm y capacidad para recibir cargas hasta 70 ton.
15) La subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada por la instalación de estructuras de soporte de celdas de media tensión en la misma posición de las fundaciones existentes, diseñadas para recibir tas celdas montadas a un nivel de 1,8mts de altura, permitiendo (con menores ajustes) recibir celdas de diferentes marcas y dimensiones. Los cables de potencia podrán ser de secciones hasta de 1200 MCM con instalaciones a la vista para facilitar la inspección y sustitución expedita de cualquier tendido o copa terminal que resulte afectado por una talla, pues adicionalmente todos los tramos de cables de potencia y control se instalarán sobre canalizaciones de cables a la vista y en plataformas soporte sobre la piedra picada.
16) La subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizada por pórticos aéreos de celosía en 34,5 kV y 13,8 k V, que no requerirán de fundaciones civiles pues se instalan sobre una plataforma autoportante montada sobre la cota una capa de piedra picada
17) La subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizada porque puede ser desmantelada con la recuperación del 100% de la infraestructura instalada, aprovechable frente a otras necesidades.
18) La subestación de potencia de 115 KV, de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizada por ia utilización de estructuras atornillables, que facilitan su montaje y desmontaje, como también de los equipos que componen ia subestación de potencia. 19) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizada por permitir la utilización de equipos de distintos fabricantes sobre la misma plataforma, evitando, en los casos de ampliaciones con sustitución de equipos de alta tensión, los traumáticos procesos de demoliciones y facilita la expedita instalación del nuevo equipo sobre la plataforma con un mínimo de ajustes 20) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizada porque la carpeta piedra picada tiene un ángulo de inclinación mínimo da cinco grados.
21) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizada por constar de un nuevo diseño de vialidades en base a plataformas de acero instaladas sobre una base de piedra picada.
22) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 11 a 21, caracterizada porque reemplaza las típicas edificaciones para las Casa de Mando y Casa de Adquisición de Datos, por módulos prefabricados diseñados en base a las normas vigentes, dentro de los cuales, se instalan todos los tableros de protección control y comunicaciones, los servicios auxiliares, baterías y rectificadores.
23) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 22, caracterizada por constar, además, con un módulo que puede acopiarse con otros conjuntos de módulos para atender los requerimientos de obras de amplias dimensiones,
24) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 22 a 23 permiten atender las diferentes necesidades de subestaciones en 115 KV, Ejemplo especifico una completa subestación tipo “H” conformada por: cuatro salidas de línea en 115 kV, cuatro transformadores de potencia 30 a 38 MVA. un conjunto de barras en 115 kV con tramo de acopie, un patio de 13,8 kV conformado por celdas metalclad y pórtico aéreo de distribución, un patío de 34,5 kV en base a pórtico aéreo de 34,5 kV , un sistema e canales de cablea aéreos sobre estructuras metálicas, vialidades estructuradas en base a estructuras en acero sin carpetas de asfalto o cemento y una Casa de Mando formada por un conjunto de shelters diseñados y fabricados para cumplir las necesidades.
25) La subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 23 y 24, caracterizada por constar con i) cuatro módulos de saíida de línea en 115 kv; ii) cuatro módulos con los equipos asociados a la llegada a transformadores lado 115 kv; iii) cuatro (4) módulos de transformación 30 - 36 MVA ;
26) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizada por constar además con i) un módulo de acople de barras en 115 kv; si) un módulo de celdas metalclad en 13,8 kv; iii) un pórtico de distribución de 13,8 kv y otro en 34,5kV 27) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizada por constar con: i) una casa de Mando en base a conjunto de Shelters; ii) una caseta de Vigilancia, también concebida en base a una estructura tipo b Shelter
28) La Subestación de potencia de 115KV, de las reivindicaciones 23 a 27, caracterizada por un conjunto de estructuras longitudinales que conformanlos canales de cables dispuestos sobre la cota cero, sin afectar ni la vialidad ni los movimientos de personal para efectos operativos.
PCT/PA2020/000001 2019-01-18 2020-01-20 Subestación modular de potencia y método constructivo de la misma WO2021049957A1 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PANO.92517-01 2019-01-18
PA9251701 2019-01-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021049957A1 true WO2021049957A1 (es) 2021-03-18

Family

ID=74870017

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/PA2020/000001 WO2021049957A1 (es) 2019-01-18 2020-01-20 Subestación modular de potencia y método constructivo de la misma

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021049957A1 (es)

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ANONYMOUS: "Criterios de Diseño para las Nuevas Subestaciones en Aire (AIS) del Sistema de Transmision Nacional del SIC", CDEC-SIC - GUÍA TÉCNICA, 31 October 2016 (2016-10-31), pages 1 - 48, XP055805667, Retrieved from the Internet <URL:https://sic.coordinador.cl/wp-content/uploads/2015/08/Gu%C3%ADa-T%C3%A9cnica-Criterio-Dise%C3%B1o-Subestaciones-VA1.pdf> *
ANONYMOUS: "Proyecto tipo subestaciones con aparamenta convencional", E-ON - YE-SECO.01, 30 November 2013 (2013-11-30), XP055805682 *
JUAN MONTERO ZAMORA: "Proyecto de Ejecución de Subestación 220/30kV, ''Venalta''", JUNTA DE ANDALUCIA, November 2018 (2018-11-01), pages 1, XP055805234, Retrieved from the Internet <URL:https://www.juntadeandalucia.es/export/drupaljda/tramite_informacion_publica/19/07/PRO18-06-001_PROYECTO%20COMPLETO_Venalta_rev01_sgd.pdf> *
RUBEN DÍAZ: "Sistemas modulares", ABB - PORTAFOLIO DE PRODUCTOS, 6 May 2017 (2017-05-06), pages 5 - 20, 22 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kwasinski et al. Performance of electric power systems in the 2010–2011 Christchurch, New Zealand, earthquake sequence
US5648888A (en) Power distribution substation
CN206313344U (zh) 一种城镇用小型化预装式变电站
US20090213531A1 (en) Transformer substation
CN112036690A (zh) 一种围垦区供电网络构建方法
CN101882761B (zh) 柱上式配电站
WO2021049957A1 (es) Subestación modular de potencia y método constructivo de la misma
TW293196B (es)
Huo et al. Seismic fragility analysis of equipment and structures in a Memphis electric substation
Qian et al. Design of Ultra-High-Voltage Alternating Current (UHVAC) Substation
RU2240639C1 (ru) Способ эксплуатации сети электроснабжения района, города, мегаполиса, способ эксплуатации сети электроснабжения при возведении строительных объектов района, города, мегаполиса, способ эксплуатации сети электроснабжения при ремонте и/или реконструкции здания, сооружения, комплекса зданий, сооружений, объектов промышленного комплекса и способ эксплуатации сети электроснабжения при реконструкции и/или возведении объектов транспортного комплекса района, города, мегаполиса
Lusby Fundamental concepts in substation design
RU2240638C1 (ru) Способ электроснабжения возводимого или реконструируемого сооружения, комплекса сооружений, способ электроснабжения населенного пункта, микрорайона, района города, промышленного, агропромышленного комплекса, мегаполиса, сеть электроснабжения возводимого или реконструируемого сооружения, комплекса сооружений и сеть электроснабжения населенного пункта, микрорайона, района города, промышленного, агропромышленного комплекса, мегаполиса
Crockett et al. 345–138 kV substation upgrade project
Cuguz et al. A 500kV AIS Switchyard Renewal In Ontario, Canada, using 500/800kV Hybrid GIS
RU73130U1 (ru) Компактная электрическая подстанция
Takalkar Design, engineering & construction of ehv air insulated swithyards-techno economic considerations
BG3724U1 (bg) Комплектна трансформаторна подстанция
Argaut Accessories in Underground Cable Systems and in Transitions from Overhead to Underground
Burke et al. How a Substation Happens
JP2002044814A (ja) ガス絶縁開閉装置
Nuttall et al. Prudent Avoidance
Zhou et al. Design of UHVDC Converter Station
Takalkar Design, Engineering & Construction of EHV Air Insulated Switchyards-Techno Economic Considerations
Fyffe et al. New Zealand's 220kV. substations

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20863931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20863931

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1