TIPOS DE SUBESTACIONES
TIPOS DE SUBESTACIONES
Orlando PinedaUniversidad Politcnica
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AbstractEste documento es un resumen de los tipos de
subestaciones, y una breve descripcin del uso y aplicacin de las
mismas, se detalla algunos de los datos ms importantes de cada tipo
de subestacin, con esto pretendemos tener una visin clara y amplia
de los tipos de subestaciones.Palabras Claves: Subestacin, Energa,
Potencia, Alta Tensin.I. INTRODUCCINUna subestacin es la parte de
una red elctrica encargada de dirigir y transformar el flujo de la
energa. De ella salen y a ella confluyen lneas de igual o diferente
tensin. Est compuesta por una serie de equipos elctricos que sirven
para la explotacin y proteccin de la subestacin.Las funciones de la
subestacin son: Explotacin: La subestacin tiene como meta el
dirigir el flujo de energa de una manera ptima, tanto desde el
punto de vista de prdidas energticas, como de la fiabilidad y
seguridad en el servicio. Interconexin: Se encarga de la
interconexin de las diferentes lneas que forman una red elctrica,
de igual o diferente tensin, as como tambin de la conexin de un
generador a la red. Seguridad: del sistema elctrico, en caso de
falta.Una subestacin, queda formada bsicamente por varios circuitos
elctricos o posiciones, conectadas a travs de un sistema de barras
conductoras. Cada circuito elctrico est compuesto a su vez por
interruptores, transformadores y seccionadores.II. TIPOS DE
SUBESTACIONESLas subestaciones de distribucin se pueden clasificar
segn su ubicacin en: Subestacin area Subestacin de piso Subestacin
subterrneaIII. SUBESTACIN AREA La subestacin area o tipo poste es
empleada en zonas rurales, y urbanas, para prestar el servicio a
usuarios industriales o residenciales de estratos 1,2 y 3. La
subestacin area esta conformada por un transformador de
distribucin, acompaado de su respectiva proteccin contra
sobretensin (Descargadores de sobretensin DST) y proteccin contra
sobrecorriente (cortacircuitos), como tambin de algunos accesorios
indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y
herrajes.Los transformadores utilizados en este tipo de subestacin
pueden ser monofsicos o trifsicos y los fabricantes ofrecen
transformadores de distribucin con potencias nominales normalizadas
que no exceden los 150 kVA, cuando la potencia nominal excede los
112.5KVA o el peso del transformador sobrepasa los 650kg, se
requiere utilizar para su instalacin una estructura tipo H. La
estructura tipo H se compone de dos apoyos (postes).La alimentacin
de los transformadores que conforman una subestacin area puede
hacerse por red area o subterrnea.
Figura 1. Subestacin area o tipo poste*
Los niveles de tensin para redes de uso pblico se encuentran
definidos en la Norma ICONTEC NTC 1340 es tensiones nominales en
sistema de energa elctrica a 60 Hz en redes de servicios pblicos,
y, pero si un cliente de un operador de red requiere un nivel de
tensin diferente, puede definir su contrato de conexin en un nivel
de tensin normalizado, con el cual alimentar un transformador de su
propiedad, este transformador recibe el nombre de transformador de
uso dedicado y definir as la relacin de transformacin que ms le
convenga a sus necesidades.Las potencias nominales de los
transformadores instalados en subestacin area o tipo poste en
Colombia son las siguientes:
Tabla 2.5.1. Potencias nominales de transformadoresinstalados en
subestacin area o tipo poste en Colombia
En las estructuras empleadas por operadores de red en Colombia
para la subestacin tipo poste encontramos: Disposicin con cable de
guarda trafo monofsico unipolar Disposicin con cable de guarda
trafo monofsico unipolar autoprotegido Trafo en poste circuito
primario tangencial Trafo en estructura tipo H circuito primario
tangencial Trafo en poste autoprotegido
IV. SUBESTACIN DE PISO La subestacin de piso se utiliza en zonas
urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales,
comerciales, alumbrado pblico y residencial.Las subestaciones de
piso presentan variantes que determinan su clasificacin en:
subestacin tipo patio, subestacin tipo pedestal o pad mounted y
subestacin capsulada.V. SUBESTACIONES TIPO PATIO Las subestaciones
tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias,
habitualmente son alimentadas por redes subterrneas a 34,5 kV y en
el lado de baja tensin se pueden manejar niveles de tensin segn la
necesidad del usuario.
Figura 2. Subestacin tipo patio*
Las potencias nominales comnmente utilizadas en los
transformadores monofsicos o trifsicos que conforman subestaciones
de patio urbana son:
Tabla 2.5.2. Potencias nominales de transformadores instalados
en subestacin de patio urbana en Colombia
Los transformadores con potencia nominal entre 1000 kVA y 2500
kVA, deben tener tanque de expansin o cmara con colchn de aire que
permita la apropiada refrigeracin del transformador.Algunas de las
configuraciones de la subestacin tipo patio empleadas en Colombia
son:Centro de distribucin industrial 34,5 kV tipo exterior
derivacin area con reconectador Centro de distribucin industrial
34,5 kV tipo exterior derivacin area con seccionador fusible En las
subestaciones tipo patio el equipo de medida se debe encontrar
alojado en una celda tipo intemperie de fcil acceso para el
personal sin tener que ingresar al patio de conexiones; para la
proteccin contra sobretensiones el transformador debe contar con
descargadores de sobretensin (DST) de 27 kV, 10 kA, de xido metlico
y por el lado de alta tensin debe utilizar un reconectador o
seccionador con fusible tipo HH.La subestacin debe estar provista
de una puesta a tierra a la cual se conectaran las partes metlicas
no conductoras del equipo empleado en la subestacin, as como las
crucetas metlicas, los cables de guarda, la carcaza del
transformador, los DST y el neutro del transformador.VI. SUBESTACIN
PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDN) La subestacin pedestal o pad
mounted (tipo jardn) puede ser utilizada a la intemperie o al
interior de edificios, ofrecen seguridad para ser instalada en
lugares en que existe paso de personas como en parques o
avenidas.La subestacin de pedestal est conformada por dos
gabinetes, uno en el que se encuentra alojado el transformador el
cual lleva sus protecciones internas y otro para la caja de
maniobras, estos gabinetes cuentan con cerradura que impiden el
ingreso de personal no autorizado. La subestacin de pedestal debe
contar con una puesta tierra a la que se conectan las partes
metlicas de la subestacin, al neutro del transformador y la tierra
de los descargadores de sobretensin.
Figura 3. Subestacin pedestal o pad mounted (tipo jardn)*
La subestacin de pedestal posee seccionadores de maniobras que
pueden ubicarse en la celda de maniobra o a la intemperie. Los
seccionadores deben poseer aislamiento en aceite o en SF6 y la
cmara de interrupcin del arco debe ser en aceite, vaco SF6; son
seccionadores tripolares de operacin manual bajo carga.El rea de la
subestacin se encuentra encerrada por una malla instalada como
mnimo a un metro del permetro de los equipos y de 2.5 metros de
altura, con avisos de peligro y alta tensin, tambin su puede
instalar en un local en el que la puerta d al exterior del
inmueble.VII. TRANSFORMADORES DE PEDESTAL El transformador pedestal
se divide en dos compartimientos cada uno con puerta y separados el
un del otro por una lamina metlica, en el del lado izquierdo se
alojan los terminales de alta tensin del transformador y al lado
derecho los terminales de baja tensin.El transformador de pedestal
es protegido en el lado de alta tensin por un fusible de expulsin
tipo bayoneta en serie con un fusible limitador de corriente el
cual opera cuando hay fallas internas en el transformador, se
encuentra ubicado en el interior de su tanque, por esta razn cuando
este acta el transformador debe ser retirado para someterlo a
revisin y en el lado de baja tensin el transformador para su
proteccin cuenta con un interruptor automtico escogido segn la
corriente de cortocircuito y la curva de capacidad trmica que pueda
soportar el transformador.La capacidad de los transformadores
pedestal empleados para alumbrado publico son: 30, 45 y 75 kVA y
para distribucin se maneja una relacin 11.4 0.208/0.120 kV con
capacidades de 45, 75, 112,5 150 225, 300, 400 y 500 kVA.VIII. CAJA
DE MANIOBRA En la caja de maniobra se realiza la conexin o
desconexin individual de los transformadores de las redes de
distribucin y acometidas por medio de interruptores, la caja de
maniobra puede ser en aceite o en SF6 para acometidas subterrneas.
IX. SUBESTACIONES CAPSULADAS Las subestaciones o centros de
transformacin capsuladas, son aquellas en las que existe un recinto
cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas, una de
ellas destinada para el transformador de distribucin, una celda
para el equipo de proteccin y maniobra, es decir el seccionador
tripolar de trabajo bajo carga con nivel de aislamiento de 15 kV;
otra celda alberga el grupo de medida compuesto por los
transformadores de potencial y de corriente.Las subestaciones
capsuladas son empleadas en industrias o en urbanizaciones de
estrato 4,5 y 6. En las subestaciones capsuladas se utilizan
transformadores en aceite o transformadores tipo seco, se protegen
con fusibles limitadores de corriente, el cual se selecciona
dependiendo de la potencia nominal del transformador.Los
transformadores en aceite se alojan en un local reforzado (bveda)
independiente al local de las celdas de entrada, salida, proteccin
y en algunos casos la celda de medida. El transformador tipo seco
se instala en el mismo local de las celdas; Las celdas son
elaboradas en lmina, poseen una puerta metlica con cerradura, una
ventana de inspeccin con vidrio templado de seguridad y rejillas de
ventilacin.En las subestaciones capsuladas se pueden emplear
seccionadores tripolar en aire con tensin nominal de 17.5 kV y
corriente nominal de 630 A para conductor 2/0 y 400 A para
conductor 4/0, seccionador en aire con fusibles limitadores de
corriente con tensin nominal de 17.5 kV y corriente nominal de 400
A, o celda con seccionadores en SF6, la cual se utiliza tambin como
celda de entrada y celda de salida, consta de un tanque lleno de
SF6 en el que se sumerge un seccionador tripolar de trabajo bajo
carga de tres posiciones: conectado (cerrado), desconectado
(abierto) y puesto a tierra.X. SUBESTACIONES TIPO LOCAL Las
subestaciones tipo local en la actualidad no son permitidas, debido
al peligro latente al que esta expuesto el personal, ya que tanto
el transformador de distribucin, los seccionadores de operacin bajo
carga o el barraje, se encuentran a la vista en el interior de un
recinto cerrado de 3.5X2.5X3 m.XI. SUBESTACIN SUBTERRNEA La
subestacin subterrnea se instala bajo el nivel del piso en andenes,
zonas verdes, o en un predio particular, estn conformadas por dos
bvedas una para el transformador y otra para el seccionador de
maniobras, estas se encuentran unidas por un banco de ductos. El
seccionador debe ser de tipo inundable de operacin bajo carga de
200 A, debe contar con codos premoldeados sin partes vivas
expuestas, para la conexin de los terminales de media tensin.
Figura 4. Subestacin subterrnea*
El transformador puede ser sumergible u ocasionalmente
sumergible de capacidad hasta 200 kVA, con la propiedad de
permanecer hasta tres horas en agua, si el transformador no cuenta
con el conjunto de proteccin y seccionamiento interno, se deben
instalar seccionadores independientes en aceite o en SF6
sumergibles; los bornes de conexin de baja tensin deben ser
aislados y los de alta deben ser codos premoldeados resistentes a
la humedad; entre el tanque del transformador y el piso de la bveda
debe existir una distancia superior a 4 centmetros. La bveda del
transformador debe disponer de una cubierta removible en la parte
superior que permita el acceso a los fusibles internos y los bujes
de media y alta tensin del transformador sin tener que ingresar a
la bveda.
