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Plataforma UniGear y Sensores de medición de corriente y tensión
Enrique Bas – Pablo Rosenfeld
ABB PTPMApril 26, 2007
Jornadas Técnicas (Santiago de Chile)
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... Una plataforma comun
A partir de 24 líneas diferentes ...
Con más de 32.000 paneles producidos
por año
Y más de 280.000 paneles instalados
Proyecto Unigear (IEC)
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UniGear ofrece una gama de soluciones que antes eran ofrecidas por diferentes tipos de productos
Floor rollingcircuit breaker
Slim contactorDouble level
UniGear
Proyecto Unigear
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UniGear es “Made by ABB” en 5 continentes con la mismas exigencias en diseño y calidad
Proyecto Unigear
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5Unigear ZS1 – Simple Piso
El El El certificadocertificadocertificado de de de arcoarcoarco
internointernointerno protegeprotegeprotege al al al
personal y al personal y al personal y al
equipamientoequipamientoequipamiento
Para Distribución Primaria
Aislado en Aire
Metal-clad
A Prueba de Arco Interno
Conexion contra pared
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Estructura Básica Compartimientos:1 Interruptor2 Barras3 Cables4 Auxiliar
Componentes Principales:
A Barras
B Bushings
C Transformadores de Corriente o Sensores Combinados
D Transformadores de Tensión
E Seccionador de Puesta a Tierra
F Conexión de Cables
A
D
C E
B
F
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Unigear ZS1 – Simple Piso
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Electrical characteristicsRated voltage [kV] 12 17.5 24Test voltage (50-60 Hz/1 min) [kV] 28 38 50Impulse withstand voltage [kV] 75 95 125Rated frequency [Hz] 50/60 50/60 50/60Rated current [A] up to 4000 4000 3150of the main busbarsRated short-time withstand current [kA] up to 50 40 31,5Peak withstand current [kA] up to 125 100 63Rated circuit-breaker [A] 630 630 630thermal current 1250 1250 1250
1600 1600 16002000 2000 20002500 2500 25003150 31503600 36004000 4000
Internal arc withstand current [kA] up to 50 40 25
Unigear ZS1 – Simple Piso
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8Unigear ZS1 – Doble Piso
Para Distribución Primaria
Aislado en Aire
Metal-clad
A Prueba de Arco Interno
Gran Ahorro de Espacio (ahorros de hasta 30 % del valor del Tablero)
Operación Idéntica a Simple Piso
Posibilidad de Equipar con Contactor-Fusible de 12 Kv
(Ej: Aplicaciones de 4,16 kV a 3000 msnm)
El El El certificadocertificadocertificado de de de arcoarcoarco
internointernointerno protegeprotegeprotege al al al
personal y al personal y al personal y al
equipamientoequipamientoequipamiento
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Compartimientos
Compartimiento de Baja TensiónAdicional
2nd NivelInterruptor
Compartimiento de Baja Tensión
1st NivelInterruptor
2nd Nivel de Barras
1st NivelBarras
2nd NivelCompartimientode Cables
1st NivelCompartimientode Cables
Gas duct
Unigear ZS1 – Doble Piso
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Electrical characteristicsRated voltage [kV] 12 17.5Test voltage (50-60 Hz/1 min) [kV] 28 38Impulse withstand voltage [kV] 75 95Rated frequency [Hz] 50/60 50/60Rated current [A] up to 1600 1600of the main busbarsRated short-time withstand current [kA] up to 50 40Peak withstand current [kA] up to 125 100Rated circuit-breaker [A] 630 630thermal current 1250 1250
1600 1600Internal arc withstand current [kA] up to 50 40
Unigear ZS1 – Doble Piso
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Configuración “SSD”
Single level incoming feeders
Single level coupler
Double level outgoing feeders
3150A 3150A3150A
3150A
1600A 1600A
1600A 1600A
Unigear ZS1 – Doble Piso
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12UniGear ZS1 – Continuidad de Servicio
Compartimentación Continuidad de Servicio
garantizada Clasificación LSC2B de
conformidad con el nuevo estándar IEC 62271-200
Mantener otros compartimientos energizados cuando se abre el circuito principal
Inserción/extracción de Contactor/Interrruptor con la puerta cerrada
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UniGear ZS1 - Partición
Partición de compartimientos Clase PM de conformidad con
el nuevo estándar IEC 62271-200 Segregaciones metálicas
entre compartimientos
Pantallas metálicas que operan automáticamente con el movimiento de los aparatos
Inserción/extracción de los equipos con la puerta cerrada.
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14UniGear ZS1 – Arco Interno
Resistentes al arco interno – Garantía de Seguridad para el personal
“Internal Arc Classified” de conformidad con el nuevo estándar IEC 62271-200 Anexo A
IAC A FLR xxkA 1s Frente, Posterior y Lados Para todos los 5 criterios de prueba: Las puertas del tablero deben permanecer
cerradas y no tiene que producirse ninguna abertura en las cubiertas
Ninguna parte del tablero que pueda resultar peligrosa puede salir despedida del mismo.
No pueden producirse aberturas en ninguna parte accesible por el personal
Los indicadores verticales y horizontales no deben ser quemados.
Todas las conexiones a tierra del tablero deben permanecer efectivas.
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15UniGear ZS1 – Arco Interno
3I
HSO 2HSO1
Soluciones para Limitar los Daños a los equipamientos:
REA 101, 103, 105, 107: Relay de detección con fibra
Detección 15 mseg, extinción 80 mseg Limitación de daño a los equipamientos Arc Eliminator: Solución especial que
extingue el arco en 5 mseg. Se logran eliminar totalmente los posibles
daños y la emisión de gases calientes No es necesario la instalación de ductos de
gases
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16UniGear ZS1 – Arco Interno – Evaluación Económica
Cálculo de los Costos de Arco Interno (Ejemplo EDENOR Argentina):
Costos de Arco Interno: Costo de Reparación (Cr) y Energía no Suministrada (ENS)
Vida útil = 20 años, Tasa de descuento(i)=12 % Ej: Celdas sin ensayo de arco y sin Sistema de detección ENS= 0,0095(%fallas)x 20 MW(PNS)x4h(tiempo de
reposición)x1000USD/MWH(penalidad) Cr= Precio 3 Celdas Ej: Celdas con ensayo de Arco y con Sistema de detección ENS=0,0095(%fallas)x 10 MW(PNS)x1h(tiempo de
reposición)x1000USD/MWH(penalidad) Cr=Precio 70 % de una Celda Celdas con Ensayo de Arco y Sistema de detección: 5170 USD (beneficio)
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17UniGear ZS1 - Ensayos
Ensayos de tipo según norma 62271-200: Calentamiento Cortocircuito Operaciones Dieléctrico Arco Interno
Ensayos sísmico (IEEE)
Ensayo de vibraciones marinas
Ensayo de impacto
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18UniGear ZS1 – Enclavamientos de Seguridad
Puerta Compartimiento de cables AbiertaApertura de Spat
Spat desconectadoApertura de Puerta de Compartimiento de Cables
Interruptor/contactor InsertadoApertura de Puerta de Compartimiento de Interruptor
Puerta Abierta Compartimiento InterruptorInserción de Interruptor/Contactor
Interruptor/contactor insertadoDesconexión de Manguera de control
Manguera de control desconectadaInserción de Interruptor/Contactor
Interruptor/Contactor Cerrado, Spat CerradoInserción de Interruptor/Contactor
Interruptor/contactor posición IntermediaCierre de Interruptor/contactor
Interruptor/contactor CerradoInserción/Extracción de Interruptor/Contactor
CondiciónEnclavamiento
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Apto para utilización de:
Interruptores de vacío con mecanismo a resortes o magnético
Interruptor aislado en SF6
Contactores fusibles hasta12kV
Unigear ZS1 – Aparatos
30000 operaciones
eléctricas
100000 operaciones mecánicas
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20Contenido
Main sensor portfolio (precisión, parámetros, etc.) Sensores de Corriente Sensores de Tensión Sensores Combinados
Sensores, principios (Rogowski, Resistivo, Capacitivo) Sensores, aplicaciones (Dónde se pueden usar) Otros equipos (cables, adapters, relays) Ventajas (comparación con ITs)
Para usuarios Seguridad
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21Main Sensor portfolio
La historia de los sensores comienza en 1994 en ABB Finlandia.
El portfolio de Sensores se ha ido reduciendo y adaptando a necesidades y aplicaciones específicas. Estas aplicaciones son principalmente: Paneles de distribución primaria y secundaria Seccionador de intemperie (Sectos)
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22Sensores de Corriente
Basado en la bobina Rogowski Corriente primaria nominal
Desde 80, 180, 300, 800 y 1600 A Tensión nominal de salida
150 mV a 50 Hz 180 mV a 60 Hz
Precisión Clase 1 y 3 para medición 5P o 10P para protección
Máxima tensión de equipo Hasta 12kV Hasta 24 kV
Standard IEC relacionado IEC 60044-8: Electronic current transformers
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23Sensores de Tensión
Basado en el Divisor Capacitivo Relación de división
1:10 000 Precisión
Clase 1 para medición 3P para protección
Máxima tensión de equipo Hasta 24kV
Standard IEC relacionado IEC 60044-7: Electronic voltage transformers
Otras especificaciones Cable < 10m
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24Combi sensor – KEVCD diseño
TERMINAL PRIMARIO
SALIDA EN ELSECUNDARIO
CONDUCTOR PRIMARIO
RESINA EPOXY
SENSOR DE CORRIENTE- BOBINA ROGOWSKISENSOR DE TENSIÓN
- DIVISOR DE TENSIÓN
INDICADOR DE TENSIÓNCAPACITIVO
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25Principios – BobinaBobina RogowskiRogowski
First published in1912 by Rogowski and Steinhous
Bobina uniformemente enrollada con núcleo no magnético
La señal de salida es proporcional a la derivada de la corriente primaria
IEC 60044-8 Corriente primaria nominal
80, 300 or 800 A Sensor de corriente cl. 1.0
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26Principio del Sensor de Tensión: : Divisor resistivoDivisor resistivo
pout uRR
Ru
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2
+=
Par de resistenciascombinadas R1 = 250MOhm R2 = 25kOhm 1:10 000 relación de división
Clase de precisión hasta cl. 1 < 10 metros de cable
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27Principio del Sensor de Tensión : : DivisorDivisorCapacitivCapacitivoo
pout uCC
Cu
21
1
+=
Zc = 1/ωC C1 =15pF C2 =150nF 1:10 000 relación de
división Clase de precisión hasta cl. 3 Pequeño tamaño, ideal para
tipos bushing
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28Sensores de corrienteSensores de corriente –– EjemploEjemplo de de conexiconexióónn
KECA 80 A1KECA 80 A1KECA 300 A1KECA 300 A1KECA 800 A1KECA 800 A1
OEMOEMGeneralGeneral
use use overoverbushingsbushings
andand cablescables
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29Sensores de corrienteSensores de corriente –– EjemploEjemplo de de conexiconexióónn
KECR 17,5 AC1KECR 17,5 AC1 VD4VD4
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30Sensores CombinadosSensores Combinados –– EjemploEjemplo de de conexiconexióónn
OEMOEMUnigearUnigear
UniswitchUniswitchUnimixUnimixUniairUniair
(ZS8,(ZS8,UnisafeUnisafe))
KEVCD _AE3KEVCD _AE3KEVCD _BE2KEVCD _BE2
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31Sensores CombinadosSensores Combinados –– EjemploEjemplo de de conexiconexióónn
KEVCY 24 RE1KEVCY 24 RE1
Bar primary bushing type Combi Sensor integrated in a plug-in type bushing Bushing characteristics:
– outer end furnished with outside cone, 24 kV 630 A– inner end intended to be immersed in SF6-gas
SafeplusSafeplus
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32Sensores CombinadosSensores Combinados –– EjemploEjemplo de de conexiconexióónn
SectosSectosNX_NX_
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UniGearS
enso
res
Apl
icac
ione
s UniMix
UniSwitch& ZS8
SafePlusSectos eVM1
Note : Sensors for ZX family are supplied by Ritz
Active ABB sensors & applications today
ABB Aplicaciones
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34ABB ABB sensorsensoreess y cablesy cables –– ABB ABB esquemaesquema de de bloquesbloques
ABB sensores de tensión:
Sensor Relay
ABB sensores de corriente:
Sensor Relay
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35ABB sensores y cables
Para evitar que perturbaciones externas afecten a la señal de salida del sensor, se emplean cables doblemente apantallados.
El sensor se diseña para una medida determinada de cable. La clase de precisión se calcula conjuntamente con el cable, con lo que éstos no pueden ser adicionalmente alargados, recortados, etc.
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36Adaptador
El adaptador para KEVCD se usa para disminuir la señal de salida del sensor y adaptarla al nivel de necesario para el relay
El adaptador solo se usa en la parte de corriente
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37Relays con soporte para sensores
REX 521 6 canales
REF542plus 0…8 canales
RE_ 541/543/545 9 canales
REC 523 9 canales Secondary substations con
Sectos
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38Inst. transformers X sensors – nnúúmeromero de itemsde items
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39Inst. transformers X sensors – tiempotiempo de de montajemontaje
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Inst. transformers X sensors – cableado cableado secundariosecundario
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41Inst. transformers X sensors – SaturaciSaturacióónn
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Inst. transformers X sensors – Respuesta en Respuesta en frecuenciafrecuencia
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Short-circuited secondary (VT)Voltage transformer Voltage sensor
Isc
Isc/Acu = 160 A/mm2
Temp. 500 °°°°C
Explosion within 30 s Isc = Inormal
Isc
250 MΩ
25 kΩ
1,2 - 110 V, 25 VAAt free potential, must be earthed
Secondary losses = I2R
12 - 1100 mV, 80 mVAAlways earthed in the sensorSecondary losses negligible
Low powerLow signal SAFE
Inst. transformers X sensors – SeguridadSeguridad (I)(I)
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Open secondary (CT)Current transformer Current sensor
Uope
n Isc
0 - 10 kV
Isc/Acu = 40 mA/mm2
0,25 - 100 A, 5 VAAt free potential, must be earthed
Secondary losses = I2R
7,5 - 3000 mV, 6 mVAAt free potential
Secondary losses negligible
Low powerLow signal
SAFE
Inst. transformers X sensors – SeguridadSeguridad (II)(II)
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45Inst. transformers X sensors – SeguridadSeguridad (III)(III)
Los sensores proporcionan mucha más seguridad quelos CTs/VTs convecionales: Libre de Ferroresonancia Señales de baja tensión No hay riesgo de explosiones No es necesario usar fusibles
Reduces risk of accidents
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Salidas con ContactorDimensiones Reducidas (320 mm por salida)
Hasta 7.2 kv , 400 Amp
Equipadas con contactor extraíble con fusibles de protección
Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
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Características:• 12/17,5kV, 1250A, 31,5kA
• Diseño Compacto – 550mm wide
• Conectable directamente a cualquier alternativa UniGear ZS1
Unigear ZS1 – 550 mm
Utilización de Transformadores Toroidales (con aislación de Baja tensión)
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DECMS / S 6350 E PP97 02.03.2000
Generator panel
A1 Compartimiento conductor superior (e.g. transformer)
A2 Compartimiento conductor inferior (e.g. generator)
B Compartimiento Interruptor
C Compartimiento Baja Tensión
1 Conección con Ducto de Barras
2 Bushing
3 Interruptor de Generador
4 Seccionador
5 Controlador de Bahía
Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
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DECMS / S 6352 E PP97 02.03.2000
Seguridad• Alta Resistencia a fallas con arco interno• Seccionador de puesta a tierra con poder de
cierre• Interruptor diseñado para generador según
norma ANSI C37.013
Flexibilidad• Seccionador de puesta a tierra del lado del
generador y Transformador• Integración con transformadores de
corriente y tensión• Diseño compactoSolución Económica• Solución óptima para generadores de hasta
110 MVA• La extrahibilidad del interruptor hace
innesesaria la necesidad de seccionadoresUtilización de componentes de Tableros de Media Tensión ya probados mediante la operación de varios años.
Unigear ZS1 – Aplicaciones especialesGenerator panel
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50Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
Compensación de Potencia ReactivaBancos de Capacitores de hasta 3.2 MVAr
Reactores de Inserción
Transformadores de corriente
Relays Varimétricos y de Protección de Banco
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1- Barras 1
3- Aparatos
4- Alimentacion
5- Auxiliar
2- Barras 2
Vista Corte Lateral
Front view
DiagramaUnifilar
Compartimientos
Unigear ZS1 – Aplicaciones Especiales•Diseñado hasta 24 kV, 4000 Amp, 31,5 Amp Barra Principal
Barra Generador
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52Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
Unigear DeeperEntrada con Cables por el Techo
Unigear DeeperEntrada/Salida de Cables en mismaCelda
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53Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
Unigear DuplexDoble Barra conectada a la mismasalida
Unigear DeeperEntrada con Ducto por Piso
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54Unigear ZS1 – Aplicaciones especiales
Unigear DuplexOpcion para vincular un Arrancador Suave a variosmotores
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55Unigear - Montaje Exterior
Unigear - Montaje Exterior
Unigear - Montaje en Contenedor
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56Unigear – Soluciones Compatibles
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Unigear ZS2 36
Standards IEC
Rated voltage kV 36
Rated insulation levels kV 70/170
Rated main busbar A 1250current 2000
2500
Rated branch A 630...2500connection current
Short-time withstand kA 25/3s current
Internal arc withstand kA 25/1s
Overall Dimensions mmHeight 2160Width 1000Depth 2220
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Diseño Metal-clad Posibilidad de Instalación contra Pared Barras Aisladas
Interruptor HD4 SF6 Cortinas Metálicas Metal shutters
Unigear ZS2 36 Technical characteristics
RearAccess
Rear Access
2,35 m2
Comp 1
3,4 m2
Comp 2
4,5 m2
(120
0x25
65+1
200x
1200
)
(100
0x24
00+1
000x
1000
)
(100
0x23
00+0
)No needfor Rear Access
US-36
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Tensión Nominal …40.5 kV
Corriente Nominal …3150 A
Corriente de Cortocircuito 31.5/40 kA
Ancho 1200mm
Altura 2400mm
Profundidad 2565mm
ZS3.2 Tablero Metal-Clad con Aislación en Aire
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60
A Compartimiento de Baja TEnsiónB Compartimiento de InterruptorC Compartimiento de BarrasD Compartimiento de Cables
1 Sistema de Cortinas2 Parte Extraíble (con interruptor VD4
o HD4)3 Ficha de conexión de cableado4 Barras Principales5 Bushings6 Seccionador de puesta a Tierra7 Bushing de Conexión8 Aislador
9 Discos de Separación10 Conectores de Cables11 Resistencia Calefactora12 Transformador de Corriente13 Placas de Alivio de Presión
ZS3.2 Tablero Metal-Clad con Aislación en Aire
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Unigear - Referencias y Capacidad Local de Servicio
ABB produjo 40000 Celdas Primarias durante el año 2006 (1300 en LAM) Referencias en Chile: Minera Escondida, Masisa, Mantos Blandos y Codelco
(proyecto Gaby) y CMP (en ejecución)
Gran Capacidad Local para Servicios de Montaje, puesta en servicio, reparaciones y mantenimiento de celdas.
Departamento de ABB Chile: 14 técnicos especialistas de Interruptores MT, Tableros MT y protecciones
Actualmente con contratos de Mantenimiento eléctrico de Chilectra, Minera Spence, Minera Escondida, Minera Maria Ines de Collahuasi, Copec
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