Proyecto de Fin de Carrera Ingeniero Industrial
Diseo de las subestaciones elctricas de traccin y centros de autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta
velocidad
MEMORIA
Autor: Jorge Llavina Juan Director: Felipe Crcoles Lopez Convocatoria: Mayo 2010
Escola Tcnica Superior dEnginyeria Industrial de Barcelona
Memoria Pg. 1
Diseo de las subestaciones elctricas de traccin y centros de
autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta velocidad
Resumen
El Proyecto Final de Carrera Diseo de las subestaciones elctricas de traccin y centros
de autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta velocidad se enmarca en
la poltica actual de electrificacin de las lneas ferroviarias del Estado proyectando
corredores de alta velocidad dentro del mismo.
El hilo conductor de este proyecto ha consistido en aplicar los conocimientos existentes en
el diseo de sistemas de electrificacin de alta velocidad a una lnea ferroviaria
convencional sin electrificar desde el punto de vista de las instalaciones elctricas de
traccin. Para ello se ha escogido electrificar un tramo aproximado de 190 km de la lnea
del corredor Cantbrico-Mediterrneo.
Se ha elaborado una valoracin inicial de los diferentes sistemas de electrificacin
existentes y aplicado el sistema ms apropiado, el sistema 2x25 kVca. Ha sido necesario
un estudio del sistema de electrificacin 2x25 kVca a fin de determinar los parmetros
necesarios para el dimensionamiento de los sistemas de traccin.
Para la eleccin de la tensin de suministro se ha contemplado una tensin diferente para
cada una de las subestaciones de traccin diseadas en el proyecto debido a la existencia
de redes tanto de 220 kV como de 400 kV dentro del territorio espaol y contemplando la
posibilidad de que en la futura realizacin del proyecto constructivo de dicha lnea exista
una red de 220 kV ms prxima a una subestacin que una red de 400 kV. Por tanto, se
contemplan ambos casos en el diseo de las subestaciones de traccin para tipo de lnea
ferroviaria.
El proyecto no pretende ser ms que ser la parte de un proyecto constructivo en la cul se
definan las instalaciones elctricas de los centros de traccin del sistema. No se pretende
la construccin fsica de dichos equipamientos sino una descripcin de la instalacin.
A lo largo del proyecto se detallan las condiciones necesarias para la electrificacin as
como la configuracin de los diferentes centros que componen el sistema de electrificacin.
Entrando en detalle en los equipos elctricos necesarios para un correcto funcionamiento
de todo el sistema.
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Diseo de las subestaciones elctricas de traccin y centros de
autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta velocidad
ndice
Resumen..................................................................................................................................... 1
ndice .......................................................................................................................................... 3
1. Glosario............................................................................................................................... 7
1.1. Definiciones generales.................................................................................................. 7
1.2. Abreviaturas, smbolos y siglas ................................................................................. 13
2. Introduccin ..................................................................................................................... 14
2.1. Objetivos del proyecto .............................................................................................. 14
2.2. Alcance del proyecto ................................................................................................. 14
3. Electrificacin de lneas ferroviarias .............................................................................. 15
3.1. Generalidades ............................................................................................................. 15
3.2. Estructura .................................................................................................................. 15
3.3. Subestaciones de traccin.......................................................................................... 16
3.4. Circuito de traccin................................................................................................... 17
3.5. Sistemas de electrificacin ........................................................................................ 19
3.5.1. Sistemas de electrificacin en corriente continua ....................................................... 19
3.5.2. Sistemas de electrificacin en corriente alterna ......................................................... 23
4. Descripcin del sistema ................................................................................................... 33
4.1. Sistema de electrificacin 2x25 kVca ....................................................................... 33
4.2. Descripcin de la lnea ............................................................................................... 33
4.3. Dimensionamiento elctrico ...................................................................................... 33
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Diseo de las subestaciones elctricas de traccin y centros de
autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta velocidad
4.4. Acometida y subestaciones de traccin ....................................................................34
4.5. Centros de autotransformacin.................................................................................35
4.6. Modos de funcionamiento .........................................................................................37
4.6.1. Situacin de funcionamiento normal ........................................................................ 37
4.6.2. Situacin degradada N-1 ......................................................................................... 38
4.6.3. Situacin degradada N-2 ......................................................................................... 38
4.6.4. Situacin degradada N-3 ......................................................................................... 39
4.6.5. Fallo en catenaria .................................................................................................. 39
5. Especificacin de las instalaciones elctricas .................................................................40
5.1. Condiciones de intercambio de energa ....................................................................40
5.1.1. Frecuencia ............................................................................................................. 40
5.1.2. Tensin ................................................................................................................. 40
5.1.3. Desequilibrios ........................................................................................................ 40
5.1.4. Continuidad en el suministro ................................................................................... 41
5.2. Potencia a instalar .....................................................................................................42
5.3. Intensidad trmica de cortocircuito..........................................................................42
6. Modelo elctrico del sistema 2x25 kVca ........................................................................43
6.1. Modelo de la subestacin de traccin .......................................................................43
6.2. Modelo del centro de autotransformacin................................................................44
6.3. Modelo del circuito de traccin ................................................................................45
6.4. Modelo del sistema 2x25 kVca .................................................................................45
6.4.1. Subestacin de traccin en vaco.............................................................................. 45
6.4.2. Subestacin de traccin en carga ............................................................................. 47
7. Configuracin de las instalaciones .................................................................................50
7.1.1. Descripcin general ................................................................................................ 50
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autotransformacin asociados de una lnea ferroviaria de alta velocidad
7.1.2. Conexin a la red de transporte ............................................................................... 54
7.1.3. Aparamenta de alta tensin de las subestaciones de traccin...................................... 55
7.1.4. Aparamenta de media tensin ................................................................................. 58
7.1.5. Instalaciones auxiliares........................................................................................... 61
7.1.6. Red de tierras ........................................................................................................ 66
8. Impacto medioambiental .......................................
