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Subestaciones – Subestaciones – ConfiguraciónConfiguracióny disposiciones físicasy disposiciones físicas
I Semestre de 2011Redes Eléctricas
Tecnología en ElectricidadUniversidad Distrital
1
Subestaciones – Diagrama Subestaciones – Diagrama UnifilarUnifilar
Identificar niveles de tensión, identificar equipo de subestación
y su respectiva simbología.Identificar corrientes de línea en
función de la potencia nominal de los transformadores
Subestación MuzúSubestación MosqueraSubestación Concordia
SubestacionesSubestacionesTransformadores de PotenciaInterruptoresSeccionadoresBarrajesAislameintoProtección contra sobrecorrienteEquipo de medida de Corriente
(Transformadores de Corriente)
3
SubestacionesSubestacionesEquipo de medida de Tensión
(Transformadores de Potencial)Compensación CapacitivaSistema de puesta a tierraDescargadores de sobretensiónReles de ProtecciónServicios Auxiliares
4
SubestacionesSubestaciones
Zonas identificables:◦Casa de control◦Patio de transformadores◦Patio de conexiones
SubestacionesSubestaciones
Equipos por zonas:◦Casa de control (Equipos bajo techo):
Tableros de control, medida. Tablero de protección Tableros de servicios auxiliares de CA y
CC Tableros de contadores de energía Baterías y cargadores de baterías
SubestacionesSubestaciones
Equipos por zonas:◦Patio de transformadores (Equipos a
la intemperie) Transformadores de potencia Equipos auxiliares
SubestacionesSubestacionesEquipos por zonas:
◦ Patio de conexiones (Equipos a la intemperie) Interruptores Seccionadores Transformadores de instrumentos
De corriente De tensión
Inductivos Capacitivos
Descargadores de sobretensiones Trampas de onda Barrajes Estructuras y canaletas
SubestacionesSubestacionesEquipos adicionales por zonas:La casa de control, el patio de
transformadores y el patio de conexiones, presentan:
Iluminación y TomasMalla de conexión a tierra
La casa de control, debe incluir alumbrado normal (servicios auxiliares 208V/120V) y alumbrado para emergencia (125 Vdc)
DefinicionesDefinicionesLínea: Se denomina la canalización aérea
entre dos subestaciones sin interesar el número de circuitos
Circuito: Canalización aérea entre dos subestaciones, constituida por una terna de conductores, mediante la cual se puede hacer una conducción trifásica de energía.
Campo: Es el conjunto de aparatos, elementos y accesorios que al conectarse pueden formar un circuitos de línea, transformador, acoplador de barrajes, seccionamiento de barras, etc.
DefinicionesDefinicionesCircuitos Energizado en Vacío: Es aquel
circuito que ha sido energizado por uno de sus extremos, permaneciendo el interruptor del extremo opuesto en posición abierto.
Circuitos paralelo: Es aquel circuito que resulta después del cierre del interruptor del extremo opuesto a aquel por donde se energizó (en vacío), previo cumplimiento de las condiciones de sincronización.
DefinicionesDefinicionesCircuito Indisponible: Es aquel circuito
que ha sido retirado de funcionamiento por reparación o mantenimiento.
Circuito Disponible: Es aquel circuito que aunque no haya sido energizado está en condiciones de transportar energía cuando se desee.
Elección de Elección de configuracionesconfiguraciones
La elección de la configuración para una subestación, depende de los siguientes aspectos:◦ Nivel de tensión◦ Corriente de falla◦ Localización y funciones de la subestación en
el sistema◦ Continuidad del servicio◦ Flexibilidad en la operación◦ Selectividad en el sistema de protecciones◦ Área de terreno disponible◦ Dinero disponible
Tipos de configuracionesTipos de configuracionesBarraje sencilloBarraje sencillo seccionadoBarraje doble principal y transferenciaBarraje doble principal y reservaBarraje doble principal seccionado y
reservaBarraje en anilloBarraje en mallaBarraje doble con interruptor y medioBarraje doble con doble interruptor
BarrajeBarrajePunto común de conexión de los
circuitos asociados a la subestación (líneas de transmisión y campos de transformación). Es un nodo del sistema.
Tipos de barrajes:◦Flexibles◦Rígidos
Barraje sencilloBarraje sencilloVentajas
◦ La operación de la subestación es sencilla, con pocas posibilidades de error
◦ Hay dos seccionadores asociados a un interruptor de cada circuito, para facilitar su mantenimiento
Desventajas◦ Por mantenimiento
de un interruptor: Fuera de servicio el circuito correspondiente
◦ Por mantenimiento del barraje o de un seccionador de barraje: Fuera de servicio toda la subestación
◦ Por falla en el barraje: Apertura de todos los interruptores de los circuitos asociados con la subestación
Barraje sencilloBarraje sencillo
Es la configuración más sencilla y económica, pues utiliza la menor cantidad de equipos
Barraje SencilloBarraje SencilloManiobra: Mantenimiento de un interruptor 52L1Maniobra: Mantenimiento de un interruptor 52L1
Condiciones InicialesCerrados:
◦ 89LiB Li=1,2,3,4.
◦ 52Li Li=1,2,3,4.
◦ 89LiL Li=1,2,3,4.
◦ 89TiB Ti=1,2.
◦ 52Ti Ti=1,2.
◦ 89TiT Ti=1,2.
Observaciones: ◦ Los clientes asociados a las líneas o a los
transformadores, no perciben ausencia del servicio.◦ Se presenta indisponibilidad de la línea 1.
Maniobra
1. Abrir 52L1
2. Abrir 89L1B y 89L1L
3. Cerrar seccionador de puesta a tierra
4. Realizar mantenimiento
5. Abrir seccionador de puesta a tierra
6. Cerrar 89L1B y 89L1L
7. Cerrar 52L1
Barraje SencilloBarraje SencilloManiobra: Mantenimiento del barraje o de un seccionador de barras.Maniobra: Mantenimiento del barraje o de un seccionador de barras.
Condiciones InicialesCerrados:
◦ 89LiB Li=1,2,3,4.
◦ 52Li Li=1,2,3,4.
◦ 89LiL Li=1,2,3,4.
◦ 89TiB Ti=1,2.
◦ 52Ti Ti=1,2.
◦ 89TiT Ti=1,2.
Observaciones: El barraje sujeto de maniobra no presenta flujo de potencia (V, I), en el barraje de la subestación.Indisponibilidad total del barraje.
Maniobra
1. Abrir 52Li Li=1,2,3,4.
2. Abrir 52Ti Ti=1,2.
3. Abrir 89LiB Li=1,2,3,4.
4. Abrir 89TiB Ti=1,2.
5. Abrir 89LiL Li=1,2,3,4.
6. Abrir 89TiT Ti=1,2.
7. Realizar el mantenimiento.
8. Cerrar 89LiB Li=1,2,3,4.
9. Cerrar 89TiB Ti=1,2.
10. Cerrar 89LiL Li=1,2,3,4.
11. Cerrar 89TiT Ti=1,2.
12. Cerrar 52Li Li=1,2,3,4.
13. Cerrar 52Ti Ti=1,2.
Barraje sencillo Barraje sencillo seccionadoseccionado
Equipo adicional: Campo de seccionamiento de barraje
Aumenta el área de terreno de la subestación
Barraje sencillo Barraje sencillo seccionadoseccionadoVentajas
◦ Por falla en el barraje: Apertura de los interruptores de los circuitos asociados con la zona del barraje en falla
◦ La protección es selectiva: 50% de la subestación en servicio
◦ Mayor flexibilidad en la operación y continuidad del servicio
Desventajas◦ Por mantenimiento
de un interruptor: Fuera de servicio el circuito correspondiente
◦ Por mantenimiento del barraje o de un seccionador de barraje: Fuera de servicio la zona de la subestación donde se realiza el mantenimiento
Barraje Sencillo SeccionadoBarraje Sencillo SeccionadoManiobra: Falla en el barraje de la zona 1Maniobra: Falla en el barraje de la zona 1
Condiciones InicialesCerrados:
◦ 89LiB Li=1,2,3,4.
◦ 52Li Li=1,2,3,4.
◦ 89LiL Li=1,2,3,4.
◦ 89TiB Ti=1,2.
◦ 52Ti Ti=1,2.
◦ 89TiT Ti=1,2.
◦ 89i i=z1,z2.
◦ 52 AB Acople Barras o interruptor de seccionamiento de campo.
Observaciones: ◦ Durante la maniobra se conserva en servicio un 50% del
barraje.
Maniobra
1. Abrir 52AB Acople Barras
Abrir 52L1
Abrir 52L2
Abrir 52T1
2. Despeje de falla
3. Cerrar 52AB Acople Barras
Cerrar 52L1
Cerrar 52L2
Cerrar 52T1
Barraje Sencillo SeccionadoBarraje Sencillo SeccionadoManiobra: Mantenimiento del Barraje o Seccionador de BarrasManiobra: Mantenimiento del Barraje o Seccionador de Barras
Condiciones InicialesCerrados:
◦ 89LiB Li=1,2,3,4.
◦ 52Li Li=1,2,3,4.
◦ 89LiL Li=1,2,3,4.
◦ 89TiB Ti=1,2.
◦ 52Ti Ti=1,2.
◦ 89TiT Ti=1,2.
◦ 89i i=z1,z2.
◦ 52 AB Acople Barras o interruptor de seccionamiento de campo.
Observaciones: ◦ Durante la maniobra se conserva en servicio un 50% del
barraje.
Maniobra
Tarea
Barraje doble principalBarraje doble principaly transferenciay transferencia
Equipo adicional: Barraje de transferencia, seccionadores de transferencia, campo acoplador de barrajes
Barraje principal: Debe soportar toda la carga de la subestación
Barraje de transferencia: Debe soportar la carga correspondiente a un solo circuito
Barraje Doble Principal y TransferenciaBarraje Doble Principal y TransferenciaManiobra: Mantenimiento del interruptor 52L1 en calienteManiobra: Mantenimiento del interruptor 52L1 en caliente
Condiciones Iniciales Cerrados:
◦ 89LiBp Li=1,2,3,4.
◦ 52Li Li=1,2,3,4.
◦ 89LiL Li=1,2,3,4.
◦ 89TiBp Ti=1,2.
◦ 52Ti Ti=1,2.
◦ 89TiT Ti=1,2. Abiertos
◦ 89LiTr Li=1,2,3,4.
◦ 89TiTr Ti=1,2. Abierto campo acoplador de barras
◦ 89 A Tr
◦ 89 A Bp
◦ 52 AB Observaciones:
Durante el mantenimiento, por el barraje de transferencia fluye únicamente la corriente del circuito (interruptor ) en mantenimiento.
Los clientes no perciben ausencia del servicio.
Maniobra1. Cerrar 89L1Tr
Cerrar 89A Tr
Cerrar 89A Bp
2. Cerrar 52AB Acople Barras
3. Abrir 52L1
4. Abrir 89L1Bp
Abrir 89L1L
5. Realizar el mantenimiento del interruptor 52L1
• Cerrar 89L1L
Cerrar 89L1 Bp
2. Cerrar 52L1
3. Abrir 52AB
4. Abrir 89L1Tr
Abrir 89A Bp
Abrir 89A Tr
Barraje doble principalBarraje doble principaly transferenciay transferenciaVentajas
◦ Mayor flexibilidad en la operación y continuidad del servicio: Un interruptor de cualquier circuito puede ser reemplazado por el interruptor del campo acoplador de barrajes
Desventajas◦ Por mantenimiento
del barraje o de un seccionador de barraje: Fuera de servicio toda la subestación.
◦ Por falla en el barraje: Apertura de todos los interruptores de los circuitos asociados con la subestación
Barraje doble principal Barraje doble principal seccionado y seccionado y transferenciatransferencia
Equipo adicional: Campo de seccionamiento de barraje
Barraje doble principal Barraje doble principal seccionado y transferenciaseccionado y transferenciaVentajas
◦ Protección selectiva: En servicio el 50% de los circuitos asociados a la subestación, si estos están repartidos en forma equilibrada a ambos lados del seccionamiento
Desventajas◦ Por mantenimiento
del barraje o de un seccionador de barraje: Fuera de servicio el 50% la subestación.
◦ Por falla en el barraje: Apertura de todos los interruptores de los circuitos asociados con la zona de la falla (50% de la subestación)
Barraje doble principalBarraje doble principaly reservay reserva
Barrajes principal y reserva: Deben soportar toda la carga de la subestación
Se utiliza en subestaciones pertenecientes a sistemas interconectados
Barraje doble principalBarraje doble principaly reservay reservaVentajas
◦ Permite conectar todos los circuitos a cualquiera de los dos barrajes
◦ Se puede realizar mantenimiento a un barraje sin alterar la condiciones de servicio
◦ Alta flexibilidad en la operación y continuidad en el servicio
Desventajas◦ Mayor costo por gran
cantidad de equipos◦ Se requiere mayor
área de terreno
Barraje doble principal Barraje doble principal seccionado y reservaseccionado y reserva
Equipo adicional: Campo de seccionamiento de barraje
Barraje doble principal Barraje doble principal seccionado y reservaseccionado y reservaVentajas
◦ Mayor flexibilidad en la operación y continuidad en el servicio
Desventajas◦ Mayor costo por gran
cantidad de equipos
Barraje en anilloBarraje en anillo
El seccionamiento del barraje se realiza mediante seccionadores, que no pueden ser operados en condiciones de carga
Barraje en anilloBarraje en anilloVentajas
◦ Hay dos seccionadores asociados a un interruptor de cada circuito, para facilitar su mantenimiento
◦ Por falla en el barraje o seccionador de barraje: Se puede aislar parte de la subestación mediante la apertura de seccionadores de barraje
Desventajas◦ Por mantenimiento
de un interruptor: Fuera de servicio el circuito correspondiente
◦ Por falla en el barraje: Apertura de todos los interruptores de los circuitos asociados con la subestación
◦ La existencia de tantos seccionadores en el barraje, implica altas probabilidades de falla
Barraje en mallaBarraje en malla
El seccionamiento del barraje se realiza mediante interruptores y seccionadores
Para desenergizar un circuito, se abren los dos interruptores adyacentes al mismo
Barraje en mallaBarraje en mallaVentajas
◦ Por mantenimiento de un interruptor: No hay interrupción del servicio
◦ Por falla en el barraje: Apertura de los interruptores adyacentes al sitio de falla. Un solo circuito fuera de servicio
◦ Gran flexibilidad en la operación y continuidad en el servicio
Desventajas◦ Complicado sistema
de protecciones: Cada interruptor está comprometido con dos circuitos
Barraje dobleBarraje doblecon interruptor y mediocon interruptor y medio
Se utilizan tres interruptores por cada dos circuitos
Los dos barrajes deben soportar toda la carga de la subestación
Barraje dobleBarraje doblecon interruptor y mediocon interruptor y medioVentajas
◦ Gran flexibilidad en la operación y continuidad en el servicio
Desventajas◦ Complicado sistema
de protecciones: Cada interruptor está comprometido con dos circuitos
◦ Mayor costo por gran cantidad de equipos
Barraje dobleBarraje doblecon doble interruptorcon doble interruptor
Se utilizan dos interruptores por cada circuitoLos dos barrajes deben soportar toda la carga
de la subestación
Barraje dobleBarraje doblecon doble interruptorcon doble interruptorVentajas
◦ Cada circuito puede ser conectado a cualquier barraje
◦ Por falla en un barraje: Transferencia automática de los circuitos al otro barraje
◦ Es la configuración con mejores condiciones de operación y mantenimiento
Desventajas◦ Es la configuración
más costosa, por gran cantidad de equipos
BibliografíaBibliografía
Diagramas Unifilares Codensa S.A. E.S.P.
Romero, José Carlos. “Subestaciones: Fundamentos teóricos y consideraciones”. Universidad Nacional de Colombia, 2001
Ramírez, Carlos Felipe. “Subestaciones de alta y extra-alta tensión”. Mejía Villegas S.A., 1991.
