subestaciones eléctricas

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NOVIEMBRE , 2008

SUBESTACIONES ELÉCTRICAS



en toda instalación industrial, comercial así comodomestica es indispensable el uso de la energíaeléctrica, la continuidad de servicio y calidad de laenergía es esencial para el uso de los diferentesequipos, ya sean industriales o domésticos.por esto es requerido contar con una subestación quesubministre la energía eléctrica a una potencia y

voltaje apropiado.

IMPORTANCIA



una subestación eléctrica se puede definir como unconjunto de maquinas, aparatos y circuitos que tienen

la función de modificar los parámetros de la potenciaeléctrica (tensión y corriente) y de permitir elsubministro de la misma al sistema y líneas detransmisión existentes.

¿QUE ES UNA SUBESTACIÓNELECTRICA?



CLASIFICACIÓN



CLASIFICACIÓN

Subestaciones

De acuerdo a su

función

De acuerdo al

tipo de

instalación

Subestaciones elevadoras

Receptoras secundarias

Receptoras primarias

blindado

interior

intemperie



Subestaciones elevadoras

Estas subestaciones se encuentranadyacentes a las centralesgeneradoras y permiten modificarlos parámetros de la potenciasubministrada por losgeneradores, para permitir latransmisión de la energía eléctricaa través de la líneas detransmisión a tensiones mas

elevadas que la generación, en larepública mexicana se generaentre 6 y 20 kv y se transmite a69 kv, 115 kv, 138 kv, 230 kv y400 kv.

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LA FUNCIÓN



Subestaciones receptoras (reductoras) primarias

Estas subestaciones se alimentan directamente de laslíneas de transmisión y reducen la tensión a valores

menores según sea el nivel de la transmisión ya seapara ser usadas en subtransmisión o en distribuciónsegún sea el caso, los niveles comunes de tensión desalida de estas subestaciones son de 34.5 kv, 69 kv,85 kv, y 115 kv.




Subestaciones receptoras (reductoras) secundarias

Estas subestaciones se encuentran alimentadasnormalmente por los niveles de tensión intermedios (69

kv, 115 kv y en algunos caso 85 kv) para alimentar a lasllamadas redes de distribución de 6.6 kv, 13.8 kv, 23 kv y34.5 kv.




subestaciones tipo intemperie.

son aquellas que están construidas para operar a laintemperie y que requieren del uso de maquinas y

aparatos adaptados para el funcionamiento encondiciones atmosféricas adversas ( lluvia, nieve, viento,contaminación ambiental) generalmente se usan parasistemas de alta tensión y en una forma muy elementalen las redes de distribución aéreas.

CLASIFICACIÓN POR TIPO DE INSTALACIÓN



Subestaciones de tipo interior.

las subestaciones que son instaladas en el interior deedificios no se encuentran por lo tanto sujetas a las

condiciones de la intemperie, esta solución en laactualidad solo encuentra aplicación en ciertos tipos desubestaciones que ocupan poco espacio y que se conocencomo subestaciones unitarias, que operan con potenciasrelativamente bajas y se emplean en el interior deindustrias o comercios.




Subestaciones tipo blindado.

en este tipo de subestaciones los aparatos y las maquinasse encuentran completamente blindados y el espacio que

ocupan, a igualdad de potencia y tensiones; es muyreducido en comparación con los otros tipos desubestaciones.

generalmente se utilizan en fabricas, hospitales,auditorios, edificios y centros comerciales que requieranpoco espacio para su instalación.




PARTES DE UNA SUBESTACIÓN



es la parte de la instalación

de enlace que une la redde distribución de laempresa eléctrica con lacaja general de proteccióndel particular. Es propiedadde la empresa eléctrica ysuele haber una por cadaedificio.Las acometidas pueden sersubterráneas o aéreas,dependiendo del tipo de

distribución de la zona:Subterránea, para zonasurbanas.Aéreas, para las líneas dealta tensión

ACOMETIDA



Son interruptores que se utilizan ya sea en el lado dealta o de baja tensión, sirven como protección para eltransformador o el equipo asociado ya que puedenseccionarse en caso de emergencia. Este tipo de

protección se conecta en serie con el circuito. Existencuchillas individuales, es decir, una cuchilla para cadafase, y cuchillas de operación en grupo.Por la forma en la que operan se pueden clasificar en:

1. Cuchillas des conectadoras2. Cuchillas fusibles

CUCHILLAS



este tipo de cuchillas se encuentran sostenidasmecánicamente y pueden operarse ya sea automáticao manualmente. para restablecer basta con volverlas aconectar automáticamente o bien, con ayuda de una

pértiga.normalmente se diseñaban para operación sin carga,algunas como los seccionadores pueden operar concargar, pero a niveles de tensión inferiores a 69 kv yen ningún caso desconectan corrientes de corto

circuito. también en el caso de las subestacioneseléctricas sirve para la puesta a tierra de equipo opartes de la instalación.

CUCHILLAS DESCONECTADORAS



CUCHILLAS DECONECTADORAS

TIPO VCUCHILLA DESCONECTADORA EN AIRE DE OPERACIÓN EN GRUPO TIPO "V" (APERTURA LATERALCENTRAL OBLICUA), DE OPERACIÓN MANUAL Y MOTORIZADA CON Y SIN CUCHILLA DE PUESTA ATIERRA.



apertura de unas cuchillas en una subestación de 230 kv.

CUCHILLAS DESCONECTADORAS



este tipo de cuchillas abren al

presentarse una sobre corriente. ytienen internamente un elementofusible calibrado para que condeterminada corriente alcance su puntode fusión e interrumpa el paso de la

corriente eléctrica a través de el. pararestablecer es necesario reponer elelemento fusible a la cuchilla y volver aconectar. las cuchillas fusibles son por logeneral de operación unipolar, en casode fundirse únicamente una fase,

únicamente ésta es repuesta y nonecesariamente se tienen que abrir lasdemás fases.

CUCHILLAS FUSIBLES



CUCHILLAS FUSIBLES

CUCHILLAS



CUCHILLAS FUSIBLES

operación de cuchillas porta fusibles de una

subestación eléctrica de 75 kva en 13.2 kv



los interruptores de potencia tienen la función dedesconectar los circuitos eléctricos en cualquiera de lastres condiciones siguientes:

•con carga.

•en vacío.

•

en condiciones de falla.

•desconexión con falla kilométrica.

INTERRUPTOR DE POTENCIA



adicionalmente se debe considerar que losinterruptores deben tener también la capacidad deefectuar re cierres cuando sea una función requeridapor el sistema al cual se va a instalar.

las características constructivas de los interruptoresinfluyen también de alguna manera en su forma deoperación dentro de un sistema eléctrico, dependiendo

del medio de extinción del arco y la rapidez deseparación de los contactos.

INTERRUPTOR DE POTENCIA



TRANSFORMADORES DE CORRIENTE



la función de un transformadores de corriente es lareducir a valores normales y no peligrosos, lascaracterísticas de corriente en un sistema eléctrico,con el fin de permitir el empleo de aparatos demedición normalizados, por consiguiente más

económicos y que pueden manipularse sin peligro.

un transformador de corriente es un transformador demedición, donde la corriente secundaria es, dentro de

las condiciones normales de operación, prácticamenteproporcional a la corriente primaria, y desfasada deella un ángulo cercano a cero, para un sentidoapropiado de conexiones.





el primario de dichotransformador está conectadoen serie con el circuito que sedesea controlar, en tanto queel secundario está conectado alos circuitos de corriente deuno o varios aparatos de

medición, relevadores oaparatos análogos, conectadosen serie.

un transformador de corriente

puede tener uno o variosdevanados secundariosembobinados sobre uno ovarios circuitos magnéticosseparados.


TRANSFORMADORES DE POTENCIAL



en los sistemas eléctricos de potencia se debe tenermedición de ciertas cantidades eléctricas y a demásalimentar a los dispositivos de protección tanto de losgeneradores como de las subestaciones. parte de loselementos necesarios para hacer estas mediciones en

alta tensión son los llamados “transformadores depotencial” .





Estos tienen como función principal reducir los valoresde voltaje de sistema a valores lo suficientementebajos para:

1. tener indicaciones de los voltajes del sistema.

2. medición del subministro o del intercambio deenergía.

3. alimentación a relevadores para protección.

4. sincronización.





en general los instrumentos de medición, losindicadores y relevadores están diseñados para operarcon voltaje secundario (115 v o 120 v). la calibraciónde los instrumentos se hace de acuerdo con el voltajeprimario del transformador de potencial.

los transformadores de potencial se clasifican desde elpunto de vista de su construcción como :

1. transformadores de tipo magnético

2. transformadores de tipo capacitivo, tambiénconocidos como dispositivos de potencial.





este tipo de transformadores operan bajo el mismotipo de inducción que los transformadores de potencia,sin embargo a que existen diferencias en los

requerimientos de su diseño es diferente. la carga quese alimenta por los transformadores de potencial esbastante limitada dependiendo de los propósitos paralos cuales serán usados.

TRANSFORMADORES DE POTENCIALDE TIPO MAGNETICO




el principal objetivo en el diseño de lostransformadores de este tipo es minimizar los erroresde relación y Angulo en las mediciones que se hacencon ellos y se deben principalmente a :

1. caídas de voltaje en el devanado primario causadaspor las corrientes de excitación.

2. caídas de voltaje en ambos devanados causadas por

la corriente de carga.

TRANSFORMADORES DE POTENCIALDE TIPO MAGNETICO




los transformadores de potencial tipo capacitivotambién conocidos como “dispositivos de potencial” han tenido un uso cada vez mas amplio para medicióny protección en sistemas de alta y en particular de 115

kv y tensiones mayores debido a que resultan un pocomás económicos que los transformadores de tipomagnético, además de facilitar el uso de equipocarrier de comunicación acopladores de frecuencia,

etc.

para propósitos de tele medición, control de tiemporeal y en general aspectos de comunicación.

TRANSFORMADORES DE POTENCIALDE TIPO CAPACITATIVO

TABLERO DE CONTROL Y MEDICIÓN



los tableros en general son de lamina a gris con unespesor de 3 mm., pintada de gris, en esos tablerosademás de instalar los equipos de medición se instalanconmutadores, por la parte posterior los esquemas deprotección, así como el bus mímico.

la altura de los tableros es de 2.28 mts. y los equiposde medición son instalados a una altura de 1.70 mts.

para ser leídos sin dificultad.

TABLERO DE CONTROL Y MEDICIÓN

BARRAS O TUBOS CONDUCTORES



Se define como bus a una barra que sirve de medio detransmisión de la tensión ya sea en una subestación oen un tablero, soportado por aisladores y estas puedenser de cobre o de aluminio.

De Cobre: Este bus es una combinación de materiales

de cobre, plata y otros, siendo un porcentaje mayorde cobre, permitiendo que su característica deconducción sea la más típica en uso, además, por sucosto barato.

De Aluminio: Este bus es una combinación demateriales de aluminio, plata y otros, siendo unporcentaje mayor de aluminio, permitiendo que sucaracterística de conducción sea mejor que la decobre, pero por su costo caro es la menos utilizada.

BARRAS, O TUBOS CONDUCTORES



Los sistemas de tierras están constituidos por una

serie de electrodos de cobre que forman una redalrededor de la subestación eléctrica. Nos ofrecenuna seguridad para el personal y para el propioequipo eléctrico.

El principal objetivo de esté sistema es drenar lascorrientes de falla del sistema principalmente lasproducidas a causa de disturbios atmosféricos,evitando al mínimo la producción de potencial en

distintos puntos del suelo con respecto a partesmecánicas conectadas a tierra que sean peligrosasal ser humano o que puedan afectar de algunamanera el funcionamiento del equipo eléctrico.

PUESTA A TIERRA



PUESTA A TIERRA



Son cubículos o registros por donde llegan los cables

de compañía de luz, estas deben tener desagües paraevitar que se inunden, su función consiste en permitirel manejo de los cables alimentadores.

FOSAS



el interruptor de transferencia estático (by-passeléctrico interno) debe operar transfiriendo la carga dela línea de suministro de energía eléctrica del inversor

a la línea de suministro de energía de respaldo yviceversa.

INTERRUPTOR DE TRANSFERECIA



esta transferencia deben ser de forma que el

suministro de energía eléctrica en la carga no sufrainterrupción cuando se cumpla la condición desincronía y se presenten como mínimo las condicionessiguientes:

•falla del inversor•sobre corriente en el inversor•voltaje de salida del inversor mayor o menor a +/--10% del valor nominal.•desconexión por bajo voltaje de corriente continúa.•transferencia manual.•velocidad no mayor de ¼ de ciclo.

INTERRUPTOR DE TRANSFERECIA



los pararrayos o puntas de descargason dispositivos de protección para lasubestación y de toda la instalaciónen general contra descargasatmosféricas. consisten en una varillade material conductor conterminación en punta. estas varillas

se conectan a la red de tierras. elmétodo de los pararrayos es que alexistir descargas en la atmósfera,proporcionarles un camino de muybaja impedancia a fin de que se

garantice que en caso de ocurrir unadescarga, ésta se vaya a tierra através de las puntas y no a través deotros elementos en donde pudieranocurrir desgracias que lamentar.

PARARRAYOS



Los apartar rayos que se emplean en la protección de

las instalaciones y subestaciones son de tipo autovalvular, que tienen la función de limitar lasfrecuentes apariciones de sobretensiones.

Las sobretensiones que se presentan en el servicio yprecisamente las atmosféricas, sobrepasan muyfrecuentemente esta curva. El apartarrayo limitatodas las sobretensiones hasta alcanzar tensionesresiduales no peligrosas.

APARTARRAYOS



Este se encuentra en la parte superior de cada una de

las torres de la subestación, su función es proteger alas líneas contra descargas. Esta protección consisteen interceptar las descargas atmosféricas yconducirlas a tierra por medio de un conductorconectado a tierra.

HILO DE GUARDA

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