conferencia cigre chile 19 oct 2010 alstom grid v1 · •ccv 245-550 •1999 en cesi – ismes...

Dir. Técnico (PRO)

ALSTOM Grid

Soluciones antisísmicas aplicadas a las instalaciones eléctricas de alta tensión

Diseño e implementación

François Gallon

Comportamiento del Sector Eléctrico Chileno durante el Sismo del 27 de Febrero 2010

Comité Chileno del CIGRE

Santiago , Chile 19 de Octubre de 2010

Seminario CIGRE – Santiago de Chile – 19 de Octubre, 2010 P 2

Introducción

Santiago

Concepción


Objetivos

Diseño sismico – objetivos

A las obras eléctricas expuestas a un sismo de mayor gravedad, garantizar:

• la integridad estructural de todos los equipos de alta, media y baja tensión

• la operabilidad post-sismo de la subestación

con la mayor confianza posible, respaldada por:

• los últimos avances de la standardización

• el cumplimiento estricto con las especificaciones particulares regionales

• la experiencia compartida entre proveedores y operadores


Objetivos

• Responsabilidades del proveedor de equipos y del contratista de S/E:

− selección y control de origen de los materiales− diseño e ingeniería adaptados a las condiciones del sitio− validación por cálculo y pruebas− respaldo y peritaje (post sismo)

• Casos de aplicación:

− Casos de equipos y subestaciones de alta tensión− Subestaciones de tipo encapsulado (GIS)


Cuadro de nuestra ingeniería sísmica


• Cuadro probatorio

− pruebas mecánicas:

• Université de Liège (Bélgica), Unicamp (Brasil)

• Laboratorios y Centros de Investigación

empresariales (Technology Centres en

Inglaterra, Francia, China frecuentemente

vinculados con Universidades)

− pruebas en mesas vibrantes:

• SOPEMEA (Francia), CESI/ISMES (Italia),

National Technical University (Grecia), Buffalo

University (EEUU)




• Cuadro normativo − IEEE 693 (1997)− CEI 62271-2 (2003-02), 60068-3-3 (1991-02), 62155

(2003-05)

− Especificaciones Técnicas particulares• Chile ETG 1.015 (1993), ETG 1.020 (1997)

• Venezuela ETGS/PAS 001 Rev 01(1999)

• Nueva Zelandia TZ 7881, TZ 7967

• Canadá SN 29.1a (1990)

• India IS 1893 (1984)

• China GB/T 13540-92


Procesos comunes a la calificación sísmica de los equipos de Alta Tensión


• Pruebas preliminares

− control de geometría− prueba de resistencia de los aisladores− prueba de oscilaciones libres

• Diseño computacional

− del equipo solo− del equipo en su soporte

• Calculo de los factores de seguridad

− método estático− análisis dinámico

• Prueba en mesa vibrantes

− integridad estructural− operabilidad




•Pruebas preliminares


D± 6mm d± 6mm

Nominal Con tolerancia

QDR 245 Dia. Externo Dia. Interno Modulo resistente

[D] [d] [I/v]

[cm] [cm] [cm³]

Nominal 27,0 20,0 1351

Con Tolerancia 26,4 20,6 1137

- 20%

Riesgo 2.3%

µ

n

R

promedio :

n

1i

i∑==µ

µ

σ

1

)(

estándar desviación :

1

2

−

−

=∑

=

n

Rn

i

iµ

σ

σ

Curva de Gauss

R

n

2σ

Bridas y Porcelana de calidad:

µ = 500

σ = 40

µ-2σ ≥ 400 da.N/cm²

t

xT= periodo de oscilaciónF

x

El ensayo comprueba:

- la frecuencia natural de oscilación

- la tasa de amortiguamiento

El ensayo comprueba:

- la frecuencia natural de oscilación

- la tasa de amortiguamiento

ηηηη=tasa de amortiguamiento


Diseño computacional




Momento de flexión máximoTensiones mecánicas máximas en el aislador





− del equipo solo

Subestacion GIS 245 kV

CORONEL (Chile)


Diseño completo Equipo + Soporte



− del equipo en su soporteVenezuela EDELCA 765 kV Chile Transelec 500 kV




− del equipo en su soporte Grado deamortiguam

[%]

517

314

314

Oscilaciones libres con Transformador de corriente 550 kV

Tiposoporte

Enrejada

Tubular

Sin soporte

Frecuencia

natural[Hz]

2,41,2

1,81,1

3,61,2

Conamortig.

NOSI

NOSI

NOSI

Diseño completo Equipo + Soporte


Método estático aplicado al interfaz soporte/porcelana




Combinación de cargas

•Fuerzas de las Conexiones

•Presion interna SF6 (interruptores,

GIS)

•Temperatura

•Corto circuito

•Viento

Resultados

•Desplazamientos

•Tensiones

•Factor de seguridad


Análisis dinámico aplicado al caso de una S/E GIS




Caso de la S/E GIS 245 kV de CORONEL

− Análisis modal: 300 modos de oscilación (Participaciones de masa 96%, 95%, 86% en X, Y, Z resp.)

− Desplazamientos (interruptores, barras, busduct, soportes bushings SF6/aire…)

− Tensiones de Von Mises− Calculo de los factores de seguridad según los criterios de dos

estándares (ETG 1.015 y CM66)



Caso de la S/E GIS 245 kV de CORONEL

Tensiones Von Mises - sismo X-ZDesplazamientos Interruptores - sismo X-ZUbicación desplazamientos máximos

47 mm


Procesos comunes a la calificación sísmica de los equipos de Alta Tensión: pruebas en mesas vibrabtes




SPOL 800kV knee-type

- Prueba TR 62271-300

- AF5 (0,5 g horizontal)

- Junio 2010 en CESI – ISMES Bergamo (Italia)

Transformadores testados•CTH 145-245-550•CCV 245-550•1999 en CESI –ISMES Bergamo (Italia)

Transformadores testados•CTH 145-245-550•CCV 245-550•1999 en CESI –ISMES Bergamo (Italia)

Interruptor 800 kV GL 318 completo en su soporte (4.50 m)

•Sismo horizontal: 0.50 / 0.75 / 1.00 g•Proceso HQ TET APG•(prueba 3-D 100%/30% horizontal, 80%vertical)

Operabilidad:Operacion del interruptor antes / durante / después de cada prueba

Marzo 2009

Interruptor 800 kV GL 318 completo en su soporte (4.50 m)

•Sismo horizontal: 0.50 / 0.75 / 1.00 g•Proceso HQ TET APG•(prueba 3-D 100%/30% horizontal, 80%vertical)

Operabilidad:Operacion del interruptor antes / durante / después de cada prueba

Marzo 2009


Conclusiones

www.alstom.comIEC 62155 (2003-05)


Laminas de respaldo


Seismic Standards (IEC)

IEC 62271-2 (2003-02)

High voltage switchgear and controlgear

Part 2 : Seismic qualification for rated voltage of 72.5 kV and above

IEC 61166 (1993-03) replaced by 62271-2 standard

High voltage alternating current circuit-breakers

Guide for seismic qualification

IEC 60068-3-3 (1991-02)

Environmental testing

part 3: Guidance - Seismic test methods for equipments

IEC 62155 (2003-05)

Hollow pressurized and unpressurized ceramic and glass insulators for use in electric

equipment with rated voltage greater than 1000V


Comparacíon de Normas

STDS / SPEC

CALCULATION QUALIFICATION

ZPA

(g)

Acc

vert/hori

z

Load combination

(1) (2)

Allowable limits of

material

Brittle Ductile

IEEE

693/199

7

U.S.A

0,5

0,25

0,8 W + P + S

2

2-µ σ

0,75 Re Calculations or shake

table tests

IEC

1166/19

93

EUROPE

0,5

0,3

0,2

0,5 W+P +Wi36+ S �-2σ Re Tests or combined test

and analysis

W = weight (+ possible internal pressure for pressurized equipment)Pxxx = line pull on the terminals, of xxx daNWixxx = wind at a speed of xxx km/hSC = short circuitS = seismic forces


STDS /STDS /STDS /STDS /

SPECSPECSPECSPEC

CALCULATIONCALCULATIONCALCULATIONCALCULATION QUALIFICATIONQUALIFICATIONQUALIFICATIONQUALIFICATION

ZPA

(g)

Acc

vert/hori

z

Load

combination (1)

(2)

Allowable limits of

material

brittle Ductile

IEEE

693/19

97

U.S.A

0,5

0,25

0,8 W + P + S 2

2-µ σ 0,75 Re Calculations or shake

table tests

IEC

1166/1

993

EUROPE

0,5

0,3

0,2

0,5 W+P +Wi36+ S �-2σ Re Tests or combined

test and analysis

INGENDESA

ETGI 1.020/

1997

CHILE

0,5 0,6 W+ P+Wi80+

SC +S

2

2-µ σ 0,8 Re Shake table tests and

calculations

EDELCA

ETGS/PAS-

001/1999

(rev 01)

0,1

0,2

0,3

0,4

0,67 W+

P150+Wi100

W+

P150+Wi125

+ SC

W+P150+SC+S

2,5

2-µ σ

1,5

2σ−µ

1,5

2-µ σ

0,8 Re Analysis based on

parameters

supported by tests

Comparacíon de Normas


Bridas y Porcelana de calidad:

µ = 500

σ = 40

µ-2σ ≥ 400 da.N/cm²

µ

n

R

promedio :

n

1i

i∑==µ

µ

3σ

Riesgo : 0.15%

σ

1

)(

estándar desviación :

1

2

−

−

=∑

=

n

Rn

i

i µ

σ

σ

Curva de Gauss

R

n

AisladoresResistencia mecánica

Riesgo 2.3%

2σ

conferencia cigre chile 19 oct 2010 alstom grid v1 · •ccv 245-550 •1999 en cesi – ismes...

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