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1

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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2

... 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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3

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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4

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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6

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

1

2

3

4

Unigear ZS1 – Simple Piso

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7

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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9

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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10

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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13

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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19

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

21

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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47

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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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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