Aparamenta aislada en gas: componentes, usos y mantenimiento

Qué es la aparamenta aislada en gas y cómo funciona

La aparamenta aislada en gas, comúnmente abreviada como SIG, es un conjunto compacto de equipos de protección y conmutación eléctrica alojados dentro de gabinetes metálicos sellados llenos de un gas aislante, más comúnmente hexafluoruro de azufre (SF6). El gas proporciona excelentes propiedades de rigidez dieléctrica y extinción de arco, lo que permite que los componentes de alto voltaje, como disyuntores, seccionadores, seccionadores de puesta a tierra, transformadores de corriente y barras colectoras, se empaqueten en un espacio mucho más pequeño de lo que sería posible con los equipos de distribución aislados en aire (AIS) tradicionales. Esto hace que los SIG sean especialmente valiosos en subestaciones ubicadas en áreas urbanas, terrenos montañosos, plataformas marinas o en cualquier lugar donde el terreno disponible sea limitado o costoso.

Debido a que todos los componentes activos están completamente cerrados y aislados del ambiente exterior, GIS también ofrece una fuerte protección contra la contaminación, la niebla salina, la humedad y el polvo, lo que lo convierte en la opción preferida en regiones costeras o áreas con fuerte contaminación industrial que, de otro modo, degradarían los equipos aislados con aire expuesto con el tiempo.

Componentes principales de un ensamblaje SIG

A aparamenta aislada en gas La bahía está construida a partir de varios componentes modulares, cada uno alojado en su propio compartimento hermético y conectado a módulos adyacentes a través de barreras aisladas. Comprender estos componentes ayuda a aclarar cómo el sistema realiza funciones de conmutación, protección y aislamiento de forma segura dentro de un gabinete sellado.

• Disyuntor: interrumpe la corriente de falla utilizando la capacidad de extinción de arco del gas SF6, generalmente nominal para decenas de miles de amperios de capacidad de interrupción.
• Seccionador (aislador): proporciona una interrupción visible en el circuito para seguridad de mantenimiento, aunque no puede interrumpir la corriente de carga.
• Seccionador de puesta a tierra: conecta a tierra una sección desenergizada de la barra o alimentador para proteger al personal de mantenimiento.
• Transformadores de corriente y tensión: suministran señales de medición precisas a relés de protección y sistemas de medición.
• Compartimentos de barras colectoras: transportan corriente entre los compartimentos y suelen ser las secciones llenas de gas más grandes del conjunto.
• Terminaciones de cable o línea aisladas en gas: conectar el cuadro a alimentadores de salida o líneas de transmisión.

GIS comparado con tableros aislados en aire

La elección entre GIS y AIS depende de las condiciones del sitio, el presupuesto y las consideraciones de mantenimiento a largo plazo. La siguiente tabla resume las principales diferencias que los ingenieros consideran durante la planificación de la subestación.

Comparación entre SIG y AIS

Clases de voltaje y aplicaciones típicas

Las aparamentas aisladas en gas se fabrican en una amplia gama de voltaje, desde sistemas de distribución de media tensión de alrededor de 12 a 40,5 kV hasta aplicaciones de transmisión de muy alta tensión que superan los 550 kV. A nivel de transmisión, los SIG se eligen con frecuencia para subestaciones que conectan importantes plantas de energía, parques eólicos marinos o interconexiones entre redes regionales, donde la confiabilidad y el ahorro de espacio justifican el mayor costo del equipo. A nivel de distribución, GIS es común en subestaciones urbanas construidas dentro de edificios o bóvedas subterráneas, donde las dimensiones compactas permiten que los cuadros se ubiquen cerca de los centros de carga sin requerir un gran patio cercado.

Consideraciones de instalación y sitio

Debido a que los gabinetes GIS se ensamblan en fábrica y se prueban con tolerancias precisas, la instalación requiere atención cuidadosa a la preparación y manipulación del sitio para evitar la introducción de contaminación en los compartimentos de gas.

• Asegúrese de que el edificio o recinto de la subestación proporcione espacio suficiente para el transporte del módulo y el acceso para mantenimiento futuro.
• Mantenga una limpieza estricta durante el montaje en el sitio, ya que el polvo o la humedad dentro de los compartimentos de gas pueden reducir la rigidez dieléctrica.
• Verifique la presión y pureza del gas mediante pruebas de descarga parcial antes de energizar el tablero.
• Planifique cuidadosamente los cálculos de carga de los cimientos, ya que las bahías GIS, aunque compactas, son más pesadas por unidad de área que las instalaciones AIS equivalentes.

Mantenimiento, monitoreo y manejo de gas

El mantenimiento de rutina para GIS se centra principalmente en monitorear la presión y la densidad del gas en lugar de las frecuentes inspecciones físicas requeridas para los componentes expuestos del AIS. La mayoría de las instalaciones GIS modernas incluyen monitores de densidad que activan alarmas si la presión del gas cae por debajo de un umbral seguro, lo que podría indicar una fuga o degradación del sello. Debido a que el SF6 es un potente gas de efecto invernadero, muchas empresas de servicios públicos ahora también rastrean las tasas de fuga de gas acumuladas como parte de los informes de cumplimiento ambiental, y algunos fabricantes han introducido mezclas alternativas de gases aislantes con menor impacto ambiental como respuesta al endurecimiento de las regulaciones.

Los sistemas de monitoreo de descargas parciales se instalan cada vez más junto con GIS para detectar signos tempranos de degradación del aislamiento antes de que se desarrolle una falla, lo que permite a las empresas de servicios públicos programar el mantenimiento de manera proactiva en lugar de reaccionar ante una interrupción no planificada.

Consideraciones de seguridad para el personal

Si bien los recintos de GIS reducen en gran medida el riesgo de contacto accidental con piezas vivas en comparación con los equipos al aire libre, el personal que trabaja cerca de GIS debe seguir procedimientos estrictos, particularmente en lo que respecta a los compartimentos de gas. En el raro caso de una falla interna, los subproductos de la descomposición del gas SF6 pueden ser tóxicos, por lo que los técnicos están capacitados para ventilar los compartimentos adecuadamente y utilizar equipos de análisis de gases antes de abrir cualquier sección para mantenimiento. Los procedimientos de bloqueo y etiquetado, confirmados a través de la rotura visible proporcionada por los seccionadores, siguen siendo esenciales antes de comenzar cualquier trabajo práctico, aunque el diseño sellado del tablero ya minimiza muchos de los peligros asociados con las instalaciones tradicionales al aire libre.