¿Qué es GIS (Gas-Insulated Switchgear)? Características tipos y aplicaciones

¿Qué es el equipo GIS?

GIS es la abreviatura en inglés de Gas Insulated Switchgear, que se traduce al chino como Equipamiento Metal-Encerrado con Aislamiento de Gas. Generalmente, utiliza gas hexafluoruro de azufre (SF6) como medio aislante y extintor de arco. El GIS integra, a través de un diseño optimizado, el principal equipo primario en una subestación, excluyendo el transformador, como interruptores (CB), seccionadores (DS), interruptores de tierra (ES/FES), barras colectoras (BUS), transformadores de corriente (CT), transformadores de tensión (VT), pararrayos (LA), terminales de cable y empalmes de línea de entrada/salida, en un solo recinto metálico sellado, formando una unidad integrada.

Actualmente, la gama de tensiones del equipo GIS es extensa, desde 72.5 kV hasta 1200 kV.

Características del equipo GIS

El gas SF6 posee excelente resistencia dieléctrica, capacidad de extinción de arcos y estabilidad química. Como resultado, el equipo GIS presenta tamaño compacto, huella mínima, alta fiabilidad operativa, largos intervalos de mantenimiento y fuerte resistencia a la interferencia electromagnética. Además, debido a su estructura totalmente cerrada, los componentes internos están protegidos de factores ambientales externos (como polvo, humedad y niebla salina), asegurando una operación estable, bajo ruido electromagnético y reducción de la carga de mantenimiento.

Sin embargo, el rendimiento dieléctrico del gas SF6 es muy sensible a la uniformidad del campo eléctrico. Defectos internos como rebabas de conductores, partículas metálicas o fallos de montaje pueden llevar fácilmente a descargas parciales o incluso a la ruptura del aislamiento. Además, la estructura sellada del GIS hace que el diagnóstico y el mantenimiento de las fallas internas sean complejos, con herramientas de diagnóstico limitadas. Un mal sellado también puede resultar en la entrada de agua o fuga de gas, comprometiendo la seguridad del equipo.

Tipos de contactos eléctricos en los circuitos de conducción del GIS

El circuito de conducción en el GIS consta de múltiples componentes y se puede clasificar en tres tipos según el método de contacto:

• Contacto fijo: Conexiones eléctricas aseguradas por tornillos u otros elementos de fijación, sin movimiento relativo durante la operación, como la conexión entre una barra colectora y un aislador tipo cuenco.

• Contacto separable: Contactos eléctricos que se pueden abrir o cerrar durante la operación, como los contactos en interruptores y seccionadores.

• Contacto deslizante o rodante: Contactos que permiten deslizamiento o rodadura relativa entre las superficies de contacto pero no pueden separarse, como los contactos intermedios en equipos de conmutación.

Introducción al HGIS

Además del GIS, existe otro tipo llamado HGIS (Hybrid Gas-Insulated Switchgear), un equipo híbrido de conmutación aislado con gas. El HGIS no incluye componentes como barras colectoras, transformadores de tensión de barra colectora o pararrayos de barra colectora, lo que resulta en una estructura más simple. Es adecuado para entornos adversos o lugares con restricciones de espacio y ofrece mayor flexibilidad en la disposición.

Clasificación del equipo GIS

• Por ubicación de instalación: Tipos interiores y exteriores.

• Por estructura: Recinto individual de fase única y recinto común de tres fases. Generalmente, las barras colectoras a niveles de tensión de 110 kV y por debajo pueden adoptar el diseño de recinto común de tres fases, mientras que los niveles de tensión de 220 kV y superiores generalmente usan el diseño de recinto individual de fase única para reducir el riesgo de fallas entre fases.

Principios básicos de funcionamiento

• Bajo condiciones normales, los interruptores y seccionadores del GIS se operan principalmente de forma remota. El selector "Remoto/Local" debe estar en la posición "Remoto".

• Los interruptores de tierra solo pueden operarse localmente. Durante la operación, el selector "Seccionador/Interruptor de Tierra" debe cambiarse a la posición "Local".

• Todas las operaciones deben seguir procedimientos programados. El interruptor de liberación de bloqueo en el gabinete de control debe permanecer en la posición de "Bloqueo". La llave de desbloqueo, junto con la llave de desbloqueo antierror de microcomputadora, debe ser sellada y gestionada estrictamente según las regulaciones.

Requisitos operativos básicos

• Para las salas de equipos SF6 interiores frecuentemente accesibles por personal, se debe realizar ventilación al menos una vez por turno durante no menos de 15 minutos, con un volumen de intercambio de aire que supere 3-5 veces el volumen de la sala. Las salidas de aire deben estar ubicadas en la parte inferior de la sala. Para áreas no frecuentemente ingresadas, se requiere ventilación durante 15 minutos antes de entrar.

• Durante la operación, la tensión inducida en las partes accesibles del recinto y la estructura del GIS no debe exceder 36 V bajo condiciones normales.

• Límites de elevación de temperatura:

• Partes fácilmente accesibles: no más de 30 K;

• Partes fácilmente tocables pero no contactadas durante la operación: no más de 40 K;

• Partes individuales raramente accesibles: no más de 65 K.

• El equipo de conmutación SF6 debe inspeccionarse al menos una vez al día. Para las subestaciones no atendidas, las inspecciones deben realizarse según los procedimientos establecidos. Las inspecciones deben centrarse en la verificación visual de anomalías, como sonidos inusuales, fugas o indicaciones anormales, con registros correspondientes.