EMPRESA SUB ESTACION VINTO TDE *(TRANSPORTADORA DE ELECTRCIDAD S.A.)

1. OBJETIVO

Mediante el presente trabajo, se pretende entender algunos conceptos básicos en el tema de subestaciones eléctricas, así como las partes que la componen, diagramas unifilares, etc.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

Subestación eléctrica, es el conjunto de equipos y circuitos eléctricos que forman parte de un sistema eléctrico de potencia, y que tienen la función de modificar tensiones y/o proveer un medio de conexión entre diferentes puntos de generación y consumo.Una subestación en términos generales puede clasificarse de acuerdo a los siguientes. Criterios:

a. De Acuerdo a la función que realizan:• S/E variadores de tensión.• S/E de maniobra o seccionadora de circuitos.• S/E mixta.

b. De Acuerdo a la aplicación en el sistema:• S/E de transmisión.• S/E de subtransmisión.• S/E de distribución primaria.• S/E de distribución secundaria.

c. De Acuerdo al tipo de instalación o contracción:• S/E tipo intemperie.• S/E tipo interior.• S/E tipo blindado.

d. De Acuerdo al tipo de servicio que brindan:• S/E Elevadoras.• S/E Reductoras.• S/E de distribución.• S/E de maniobra.• S/E de interconexión• S/E convertidores (AC-AC, AC-DC)

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12 10

F.N.I.

MEC - 3342 A

RUBEN CANAVIRI C.

3. DESARROLLO

Una subestación según se nos explicó en el recorrido e información que se pudo recoger viendo los avisos de información y protección, estos se dividen en 8 partes:

• Transformación.• Protecciones.• Maniobra.• Medición.• Comunicaciones.• Control.• Dispositivos especiales.• Acometidas y barras.

3.1. TRANSFORMACIÓN

Que viene a ser la parte más importante de la mayoría de las subestaciones. Consta de:

• El transformador de potencia o el• Autotransformador, dependiendo de las condiciones del sistema

donde se opera.• Accesorios del transformacion. o autotransformador.

Fig. 1 transformadores

Fig. 2 Autotransformadores monofásicos

PROTECCIONES

Que consta de varios equipos y accesorios que sirven para proteger y garantizar la integridad de la instalación ante posibles eventualidades y/o fallas. Estos pueden ser:

• Pararrayos: Cuernos de arqueo, Carburo de silicio y óxidos metálicos.

• Fusibles: Expulsión, Limitador de corriente, Vacío, Chicotillo.• Blindaje: Todas las partes metálicas accesibles a las personas

incluyendo la cerca están todas conectadas entre sí y a la malla de tierra.

• Malla de tierra: red de jabalinas debajo de la instalación en terreno adecuadamente preparado.

• Hilos de guarda, encima y alrededor de la instalación.

Fig. 3 Pararrayos

Fig. 4 Blindaje, hilos de guarda, encima y alrededor de la instalación.

3.2. MANIOBRA

Conformada por todos los equipos de apertura, cierre y conmutación de circuitos (subsistemas)

• Interruptor de Potencia:

Es un dispositivo destinado a la conexión y desconexión de un circuito eléctrico de potencia en condiciones normales de carga, en vacío y especialmente en falla (sobrecorrientes y cortocircuitos)

Fig. 5 Interruptores

En general un interruptor puede tener las siguientes partes:

o Parte activa , constituida por la cámara de extinción de arcos, los contactos fijos y los contactos móviles con sus respectivos mecanismos de operación.

o Parte pasiva , constituida por la estructura que soporta la parte activa.

o Accesorios , formado por los bushing’s, válvulas, conectores de tierra, placa de características, tablero que contiene dispositivos de control, protección, medición y otros accesorios.

Las características de los interruptores son:

o Sistema de tensiones : monopolar y tripolaro Mecanismo de accionamiento : Hidráulicos, neumáticos,

energía almacenada en resortes y mixto.o Medio en el que se encuentran los contactos : Inmersos en

aceite, hexafluoruro de azufre, aire y vacío.o Método de extinción del arco : Gran volumen de aceite,

pequeño volumen de aceite, aire comprimido, hexafluoruro de azufre, vacío y soplado magnético.

o Tipo de Operación : Interruptor y reconectador.

• Seccionadores

Son dispositivos de maniobra capaces de interrumpir en forma visible la continuidad de un circuito, pueden ser maniobrables bajo tensión pero

en general no se lo hace de este modo, debido a que poseen una capacidad de ruptura casi nula.

Fig. 6 Seccionadores

o Por el tipo de aplicación

• Seccionadores de maniobra• Seccionadores de tierra • Seccionadores de puesta rápida a tierra• Seccionador fusible• Seccionador de potencia

o Por su forma de funcionamiento

• Rotación sobre ejes laterales • Rotación sobre el eje central

o Tipo de tensiones que manejan

• Monopolar• Tripolar

o Tipo de accionamiento

• Manual• Automática

3.3. MEDICIÓN

Consta de dispositivos electromagnéticos cuya función principal es aislar de los puntos de alta tensión y reducir proporcionalmente las magnitudes de tensión y corriente que se utilizan para la protección y medición de los diferentes circuitos del sistema

3.3.1. Transformadores de Instrumentos

3.3.1.1. Transformadores de Corriente

Son aparatos en que la corriente secundaria, dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramente desfasada.

Clasificación

De acuerdo a su aplicación: medición y protección De acuerdo a su funcionamiento: inducción y efecto hall

De acuerdo a su construcción: medición, protección y mixtos

3.3.1.2. Potencia Nominal (BURDEN)

Es la potencia aparente secundaria que a veces se expresa en VA y a veces en ohm, bajo una corriente nominal determinada y que se indica en la placa de características del transformador de potencial.

3.3.1.3. Clase de precisión

La clase de precisión de medición se designa por el error máximo admisible, en por ciento, que el transformador puede introducir en la medición, operando con su corriente nominal.

CLASE UTILIZACIÓN

0.1Aparatos para medición de precisión calibración de laboratorio

0.2 a 0.3Mediciones de laboratorio y para los medidores de energía de alimentadores de potencia

0.5 a 0.6Alimentación para medidores de energía de facturación en circuitos de distribución e industriales

1 Alimentación a las bobinas de corriente de los aparatos de medición en general, indicadores o

CONCEPTO TRANSFORMADOR

POTENCIAL CORRIENTETensión Constante VariableCorriente Variable ConstanteLa carga se determina por

Corriente Tensión

Causa de error Caída de Tensión

Corriente derivada en paralelo

Conexión del transformador a la salida

En paralelo En serie

Conexión de los aparatos al secundario

En paralelo En serie

registradores.

Para CT’s de protección:

CLASE UTILIZACION

5pAlimentación a las bobinas de relevadores de protección diferencial, de impedancia, direccionales y otros de cierta precisión.

10pAlimentación a las bobinas de los relevadores ordinarios de protección.

Fig. 7 CT’s

3.3.2. Transformadores de Potencial

Son aparatos en que la tensión secundaria, dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional a la tensión primaria, aunque ligeramente desfasada.

Clasificación

De acuerdo a su aplicación: medición y protecciónDe acuerdo a su funcionamiento: inducción, divisor capacitivo o resistivo y divisores mixtosDe acuerdo a su construcción: medición, protección y mixtos.8Potencia Nominal (BURDEN)Valores normalizados para un factor de potencia cos (fi)=0.8 inductivo, son: 2.5, 5, 12.5, 25, 50, 100, 200, 300, 400 y 500 VA.

3.3.2.1. Clase de PrecisiónLa clase de precisión de medición se designa por el error máximo admisible en por ciento, que el transformador puede introducir en la medición, operando con su tensión nominal primaria y a la frecuencia nominal.

CLASE UTILIZACION

0.1Aparatos para medición de precisión y calibración de laboratorio

0.2 a 0.3Mediciones de laboratorio y para los medidores de energía de alimentadores de potencia

0.5 a 0.6Alimentación para medidores de energía de facturación en circuitos de distribución e industriales

1Alimentación a las bobinas de corriente de los aparatos de medición en general, indicadores o registradores

Para PT’s de protección:

CLASE UTILIZACION

3pAlimentación a la bobinas de relevadores de impedancia direccionales y otros de cierta precisión

6pAlimentación a las bobinas de los relevadores de sobretensión o de mínima tensión.

Fig. 8 PT’s

3.4. COMUNICACIONES

Que puede ser del tipo “carrier” (onda portadora), que es la más usual entre diferentes instalaciones del sistema, tipo digital vía fibra óptica (especialmente para comunicación interna entre equipos y paneles de control), y finalmente satelital entre los más innovadores.En nuestro caso el que más nos interesa es el de tipo carrier, ya que es el más utilizado en nuestro país.

Fig. 9 CCPDs

Este sistema consiste en introducir señales de datos y voz (teléfono) en las líneas de alta tensión pero con un valor de frecuencia muchísimo más alto que el que tiene la energía que viaja por las líneas, luego, esta señal es capturada en el lugar de destino mediante una bobina de bloqueo que luego describiremos. Posteriormente estas señales son decodificadas para su interpretación.

3.4.1. Bobina de Bloqueo

Denominado también trampa de onda, es un elemento instalado en serie con la línea de alta tensión y cuya impedancia a la frecuencia de la red es despreciable, de tal forma que no afecta a la transmisión de energía eléctrica. Su característica principal es que al subir la frecuencia, también se incrementa el valor de su impedancia, bloqueando de esta forma las señales eléctricas de alta frecuencia.

Fig. 10 Trampa de onda

3.5. CONTROL

El sistema de control de una subestación, normalmente esta todo centralizado en una sala única, aunque es posible que algunos equipos especiales cuenten con su propia sala de control.En ambos casos, se cuenta con varios tableros de control medición y operación que funcionan permanentemente que los suelen llamar “armarios”.En estos armarios, están alojados todos los medidores que hagan falta (tensión, corriente, frecuencia fdp etc.) que normalmente son individuales para cada fase. Los botones y perillas de mando de los distintos equipos. Los dispositivos de alarma y finalmente recolectores de información.

Fig. 11 La sala de control

3.6. DISPOSITIVOS ESPECIALES

Dependiendo de la importancia o la labor de la subestación, esta, además de todo lo ya mencionado, puede contar con algunos otros equipos adicionales que le permiten ampliar sus capacidades o simplemente cumplir con su objetivo.Entre esos equipos adicionales, podemos citar:

3.6.1. Banco de Capacitores

Se denomina banco de capacitares, a un conjunto de varios capacitores conectados en serie y/o paralelo. Y se utilizan para la regulación de la tensión y mejoramiento del factor de potencia por una parte y en otros casos para mejorar o aumentar la capacidad de las líneas de transmisión.

Fig. 12 Banco de capacitores

3.6.2. Banco de Baterías

Se denomina así, a un grupo de varias baterías conectadas en serie y paralelo. Se utiliza como fuente de alimentación de respaldo de los elementos de protección, medición, comunicación, fuerza motriz e iluminación en caso de emergencia.Los más avanzados, denominados UPS cuentan con un sistema de control inteligente propio y mejores prestaciones.

3.6.3. ReactoresSon bobinas con núcleo magnético para absorber la saturación capacitiva en un tramo de línea largo (exceso de potencia reactiva)Los reactores con núcleo vacío o de aire, sirven para conectar un banco de capacitores con alguna carga, a modo de amortiguador de corriente.

Fig. 13 Reactores

4. CONCLUSIONES

• Una subestación es un conjunto de máquinas, aparatos y circuitos, que están conectados su principal función transformar los parámetros de la potencia eléctrica, permitiendo el control del flujo de energía, brindando seguridad para el sistema eléctrico, para los mismos equipos y para el personal de operación y mantenimiento.

• El uso de las subestaciones eléctricas es de vital importancia entre la generación y carga ya que nos permite modificar la tensión, control del flujo de la energía necesaria para llevar a cabo los procesos. Las subestaciones se pueden clasificar en primarias, secundarias, y subestaciones en las plantas generadoras; el elemento principal de una subestación eléctrica es el transformador, que funciona con el principio de inducción, a través de una serie de bobinados, que permiten controlar el voltaje de salida.

5. BIBLIOGRAFÍA

“Elementos de Diseño de Subestaciones Eléctricas”, Gilberto Enríquez Harper, Editorial Limusa-México