Protecciones en una Subestación y Comunicaciones entre Plantas y Subestaciones
Debido al rápido
desarrollo económico, la demanda de plantas de potencia se ha visto
incrementada, especialmente en los países desarrollados. Los materiales y
partes para estos suministros y distribuidores de potencia son muy complejos.
La producción de transformadores, condensadores de voltajes variados, y las
técnicas de mantenimiento y servicio son muy críticas.
La manufactura de los transformadores requiere de altos conocimientos tecnológicos para asegurar un tiempo de vida largo, un mantenimiento fácil y, por supuesto, costos de producción bajos. Las funciones de estos aceites para transformadores están referidas al aislamiento eléctrico y al enfriamiento. Los métodos de prueba aplicados a estos aceites variarán en cada país. Las pruebas realizadas para los efectos de aislamiento incluyen resistencia dieléctrica, factor de potencia, resistencia, punto de transmisión, seguridad y estabilidad.
La manufactura de los transformadores requiere de altos conocimientos tecnológicos para asegurar un tiempo de vida largo, un mantenimiento fácil y, por supuesto, costos de producción bajos. Las funciones de estos aceites para transformadores están referidas al aislamiento eléctrico y al enfriamiento. Los métodos de prueba aplicados a estos aceites variarán en cada país. Las pruebas realizadas para los efectos de aislamiento incluyen resistencia dieléctrica, factor de potencia, resistencia, punto de transmisión, seguridad y estabilidad.
Para efectos de
enfriamiento, transferencia de calor de los transformadores al aire o agua para
su enfriamiento.
La prueba realizada
para este efecto de enfriamiento es la viscosidad. Una alta viscosidad hace
difícil el flujo del aceite; disminuyendo el efecto de transferencia de calor.
El aceite para
transformadores puede contaminarse con facilidad durante su proceso de empaque,
transporte, filtrado en depósitos e incluso durante su proceso de prueba. Las otras materias primas, tales como partes
de acero, materiales de aislamiento y pinturas también pueden contaminar estos
aceites.
Tipos de subestaciones
Una subestación de
distribución o centro de transformación es el conjunto de instalaciones y
equipos eléctricos encargado de realizar la transformación de niveles de alta,
media o baja tensión a niveles adecuados para la distribución de energía
eléctrica, operadores de Red utilizan las siguientes relaciones de
transformación 230-34,5 kV, 115-34,5 kV, 115-11,4 kV, 115-34,5 kV, 34,5-11,4
kV, 34,5-13,2 kV,13.2-0.208/0.120kV, 13.2-0.220/0.127kV, 13.2-0.440/0.266kV,
11.4-0.208/0.120kV, 11.4 -0.220/0.127kV, 11.4 - 0.440/0.266kV
TIPOS DE
SUBESTACIONES:
Las subestaciones de
distribución se pueden clasificar según su ubicación en:
• Subestación aérea
• Subestación de piso
• Subestación
subterránea
SUBESTACIÓN AÉREA:
La subestación aérea
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 subestación
aérea esta conformada por un transformador de distribución, acompañado de su respectiva
protección contra sobretensión (Descargadores de sobretensión DST) y protección
contra sobrecorriente (cortacircuitos), como también de algunos accesorios
indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y herrajes.
Los transformadores
utilizados en este tipo de subestación pueden ser monofásicos o trifásicos y
los fabricantes ofrecen transformadores de distribución 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 instalación una estructura tipo H. La estructura tipo H se compone de
dos apoyos (postes).
La alimentación de los
transformadores que conforman una subestación aérea puede hacerse por red aérea
o subterránea.
SUBESTACIÓN DE PISO:
La subestación de
piso se utiliza en zonas urbanas, para prestar el servicio a usuarios
industriales, comerciales, alumbrado público y residencial.
Las subestaciones de
piso presentan variantes que determinan su clasificación en: subestación tipo
patio, subestación tipo pedestal o pad mounted y subestación capsulada.
SUBESTACIONES TIPO
PATIO:
Las subestaciones
tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias, habitualmente
son alimentadas por redes subterráneas a 34,5 kV y en el lado de baja tensión
se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del usuario.
La subestación debe
estar provista de una puesta a tierra a la cual se conectaran las partes
metálicas no conductoras del equipo empleado en la subestación, así como las
crucetas metálicas, los cables de guarda, la carcaza del transformador, los DST
y el neutro del transformador.
SUBESTACIÓN PEDESTAL
O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN)
La subestación
pedestal o pad mounted (tipo jardín) 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 subestación de pedestal
está 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 subestación de pedestal debe contar con una puesta tierra a
la que se conectan las partes metálicas de la subestación, al neutro del
transformador y la tierra de los descargadores de sobretensión.
La subestación 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 cámara de interrupción del arco debe ser en aceite, vacío
ó SF6; son seccionadores tripolares de operación manual bajo carga.
El área de la
subestación se encuentra encerrada por una malla instalada como mínimo a un
metro del perímetro de los equipos y de 2.5 metros de altura, con avisos de
peligro y alta tensión, también su puede instalar en un local en el que la
puerta dé al exterior del inmueble.
TRANSFORMADORES DE
PEDESTAL
El transformador
pedestal se divide en dos compartimientos cada uno con puerta y separados uno
del otro por una lámina metálica, en el del lado izquierdo se alojan los
terminales de alta tensión del transformador y al lado derecho los terminales
de baja tensión.
El transformador de
pedestal es protegido en el lado de alta tensión por un fusible de expulsión
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 razón cuando este actúa el transformador debe
ser retirado para someterlo a revisión y en el lado de baja tensión el
transformador para su protección cuenta con un interruptor automático escogido
según la corriente de cortocircuito y la curva de capacidad térmica que pueda
soportar el transformador.
La capacidad de los
transformadores pedestal empleados para alumbrado público son: 30, 45 y 75 kVA
y para distribución se maneja una relación 11.4 – 0.208/0.120 kV con
capacidades de 45, 75, 112,5 150 225, 300, 400 y 500 kVA.
CAJA DE MANIOBRA
En la caja de
maniobra se realiza la conexión o desconexión individual de los transformadores
de las redes de distribución y acometidas por medio de interruptores, la caja
de maniobra puede ser en aceite o en SF6 para acometidas subterráneas.
SUBESTACIONES
CAPSULADAS:
Las subestaciones o centros
de transformación 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 distribución, una celda para el equipo de protección 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.
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 (bóveda) independiente al local de las
celdas de entrada, salida, protección 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 lámina, poseen una puerta metálica con cerradura, una ventana de
inspección con vidrio templado de seguridad y rejillas de ventilación.
En las subestaciones
capsuladas se pueden emplear seccionadores tripolar en aire con tensión 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
tensión nominal de 17.5 kV y corriente nominal de 400 A, o celda con
seccionadores en SF6, la cual se utiliza también 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.
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 distribución, los
seccionadores de operación bajo carga o el barraje, se encuentran a la vista en
el interior de un recinto cerrado de 3.5 x 2.5 x 3 m.
SUBESTACIÓN SUBTERRÁNEA:
La subestación
subterránea se instala bajo el nivel del piso en andenes, zonas verdes, o en un
predio particular, están conformadas por dos bóvedas 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 operación bajo
carga de 200 A, debe contar con codos premoldeados sin partes vivas expuestas,
para la conexión de los terminales de media tensión.
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 protección y seccionamiento interno, se deben
instalar seccionadores independientes en aceite o en SF6 sumergibles; los
bornes de conexión de baja tensión 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 bóveda debe existir una distancia superior a 4 centímetros.
La
bóveda 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 tensión del transformador sin tener que ingresar a la bóveda.
