CURSO DE INTRODUCCION A LAS SUBESTACIONES DE ALTA TENSION LAS SUBESTACIONES DE ALTA TENSION
¿Qué son las subestaciones de Alta Tensión? Una subestación es un nodo de un sistema eléctrico de potencia, en el cual la energía se transforma a niveles de tensión para su transporte, distribución y consumo, con determinados requisitos de calidad (NTCSE). Las subestaciones están conformadas por un conjunto de equipos que sirven para controlar el flujo de energía y garantizar la seguridad del sistema del sistema de potencia. Las subestaciones están conformadas por un número de circuitos de entrada y salida, conectados a un punto común.
CONCEPTOS BASICOS
¿Qué son las tensiones asignadas y las tensiones de servicio de las subestaciones de Alta Tensión? La tensión asignada según la IEC 60038, se define como aquella tensión con la cual se designa al sistema y a la cual se referencian ciertas características de operación. La tensión de servicio es el valor existente en dicho punto, en un instante determinado. Se considera que la tensión de servicio puede variar en los diferentes puntos del sistema de potencia pero deberá de mantenerse dentro de los límites admisibles. Al mayor valor de la tensión de servicio que se presenta en cualquier punto de la red, bajo condiciones normales de explotación de la red se denomina tensión máxima del sistema. A partir de esta definición se expresa que la tensión máxima de un equipo es el máximo valor de la tensión asignada del sistema para la cual el equipo o material puede ser utilizado.
Los valores de tensiones asignadas y las tensiones máximas de servicio normalizados por la IEC 60038 (2002), Se presentan a continuación:
Tensión Asignada (kV)
Tensión Máxima (kV)
45
-
52
66
69
72.5
110
115
123
132
138
145
150
-
170
220
230
245
1
300
1
362
1
420
1
550 o 525
1
800 o 765
1
1050 o 1100
1
1200
TIPOS DE SUBESTACIONES
Se pueden designar los tipos de subestaciones de dos formas: a-De acuerdo con el Aislamiento a utilizar. b-De acuerdo con el transporte de la energía eléctrica. De acuerdo con su Aislamiento Existen dos tipos de subestaciones desde el punto de vista de su aislamiento: 1- Subestación Tipo Convencional o Aislada al Aire. 2- Subestación Tipo Encapsulada o Aislada en SF6.
De acuerdo con su Aislamiento
Subestación Tipo Convencional o Aislada al Aire: Es una subestación que se caracteriza porque sus componentes se instalan de forma tal que el aislamiento para su nivel de tensión se obtiene a través del aire a presión atmosférica, son también denominadas AIS (Air Insulated Substation) subestaciones aisladas en aire. Subestaciones Tipo Encapsuladas o Aislada en SF6: Es una subestación cuyos componentes se instalan en ductos metálicos de manera tal que el aislamiento que el aislamiento para su nivel de tensión se obtiene con un gas diferente al aire, normalmente SF6 a presión por encima de la atmosférica. Son también denominadas GIS (Gas Insulated Substation) subestaciones aisladas en gas.
Subestación Tipo Convencional o Aislada al Aire:
Subestaciones Tipo Encapsuladas o Aislada en SF6.
De acuerdo con el transporte de la energía eléctrica.
Desde el punto de vista del transporte de energía podemos mencionar que existen tres tipos de Subestaciones: - Subestaciones de Generación. - Subestaciones de Maniobra. - Subestaciones de Transformación. Subestación de Generación: Es aquella subestación que sirve de conexión al sistema de una central generadora de energía eléctrica. Usualmente es una subestación elevadora y muy importante porque permite la transmisión de la energía eléctrica a través de sus circuitos de salida. Subestación de Maniobra: Es aquella subestación que sirve para la interconexión entre sistemas de diferente nivel de tensión, es importante porque en ella se distribuye la energía a las subestaciones de transformación.
La subestación de maniobra es un nodo del sistema que recibe energía proveniente de las subestaciones de generación o de sistemas interconectados y la distribuye a sistemas de carga u otros sistemas interconectados, esta subestación debe de tener la característica de ser altamente flexible. Subestación de Transformación: Es aquella subestación cuyo objetivo principal es el de suministrar energía eléctrica con un nivel de tensión diferente. Puede denominarse elevadora cuando la tensión de salida es más elevada que la tensión de entrada, lo contrario se trataría de una subestación reductora.
REPRESENTACIÓN GRAFICA DEL TIPO DE SUBESTACIONES
Criterios Generales para la Selección de los Equipos de Alta Tensión
Para la selección se debe de tener en cuenta los siguientes criterios: -
Nivel de Aislamiento. Corriente Nominal y de Corto Circuito. Altura de Instalación. Nivel de Polución o Contaminación. Condiciones Sísmicas o mecánicas.
Aislamiento: Depende de la tensión del sistema de transmisión, se debe de dimensionar el equipo para soportar una tensión correspondiente a una sobretensión de tipo Atmosférico, sin que se presente flameo, esta sobretensión se denomina BIL. Corriente Nominal y de Corto Circuito: Depende de la potencia que se va a manejar, esto se debe de calcular con una proyección normalmente a 20 años, de la misma forma se debe de obtener el nivel de corto circuito de estudios eléctricos proyectados de 15 a 20 años.
Usualmente los valores de corriente de corto circuito en el sistema de transmisión peruano se encuentran alrededor de 20 a 63 kA. Altura de Instalación: Se debe de hacer correcciones a la geometría de los equipos si éstos se instalarán arriba de los 1000 msnm. Se usa generalmente para coordinar este aislamiento la norma IEC 60071-2 y la IEC 60094/96 y se trata de corregir básicamente mediante una fórmula, la tensión que puede soportar un equipo a medida que se incrementa la altura. Nivel de Polución: Se debe de tener muy en cuenta en que lugar va a instalarse la subestación si la misma va a estar instalada en zonas de alta contaminación salina o expuestas a ácidos generados por chimeneas, se debe de extender la línea de fuga. En subestaciones poco contaminadas se usa un valor de 16 a 20 mm/kV, en zonas costeras los niveles van en aumento y allí se usan valores de 25 a 31 mm/kV. Usualmente en la faja costera del Perú se usa 31 mm/kV. Los niveles de polución se encuentran en la norma IEC 60815 ver tabla 1 de la misma.
Placa de datos técnicos de interruptores de Potencia
REPRESENTACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LAS SUBESTACIONES
Se representan los elementos que conforman las subestaciones mediante un diagrama unifilar de acuerdo con lo establecido en la norma IEC 61082. Barra: punto de conexión de los diferentes circuitos asociados a una subestación.
Acople: operación mediante la cual se enlazan las barras que constituyen una subestación. Campo de conexión (celda, bahía, módulo): conjunto de los equipos de una subestación para la maniobra, protección o medida de un circuito que se conecta a ella. Configuración: ordenamiento dado de los equipos de maniobra de una subestación que permite definir sus propiedades y características de operación.
Disposición Física: Ordenamiento físico de los diferentes equipos y barras que constituyen el patio de conexiones enlazados de acuerdo de acuerdo con el tipo de configuración de la subestación. Patio de Conexiones: o patio de llaves área donde se instalan los equipos de patio y barras con el mismo nivel de tensión. Interruptor: dispositivo de maniobra capaz de interrumpir, establecer y llevar las corrientes normales o asignadas del circuito y las anormales o de corto circuito, mediante la conexión o desconexión de los circuitos. Seccionador: dispositivo de maniobra utilizado para aislar los interruptores, porciones de las subestaciones o circuitos, con fines de mantenimiento, en configuraciones de barras son utilizados para seleccionar la forma de conectar los circuitos a las barras. Pararrayo: dispositivo para la protección del sistema de potencia y sus componentes contra las sobretensiones, ya sean producidas por descargas atmosféricas o por maniobras en el sistema durante fallas.
Transformador de Instrumentación: dispositivos de monitoreo que sensan, por medio de un acople inductivo o capacitivo u óptico, el cambio de estado de los parámetros de tensión y corriente del sistema. Energización/Puesta en Servicio: procedimiento que se realiza para la toma de tensión y la toma de carga de los equipos y sistemas de la subestación y de los circuitos asociados, para disponer en operación comercial la subestación.
Representación de los elementos de las subestaciones de Potencia mediante un diagrama unifilar.
