Download - Subestaciones Electricas (TEORIA)
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4.3 Subestaciones elctricas
4.3.1 Introduccin Definicin Tipos de subestaciones
4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacin
Partes principales 4.3.3 Aislamiento elctrico 4.3.4 Aparamenta de maniobra y corte
Seccionador Interruptor automtico
4.3.5 Aparamenta de proteccin y medida Transformadores de intensidad Transformadores de tensin Equipos de medida Equipos de proteccin
4.3.6 Esquemas elctricos de subestaciones
Barra partida Interruptor y medio Doble barra
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Conjunto situado en un mismo lugar, de la aparamenta elctrica y de los edificios necesarios para realizar alguna de las funciones siguientes:
transformacin de la tensin,
de la frecuencia, del nmero de fases, rectificacin, compensacin del factor de potencia y conexin de dos o ms circuitos.
4.3.1 IntroduccinDefinicin
(Reglamento sobre Condiciones Tcnicas y Garantas de Seguridad en Centrales Elctricas, Subestaciones y Centros de Transformacin)
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
Segn la funcin
1. De maniobra: destinada a la interconexin de dos o ms circuitos
Todas las lneas que concurren en la subestacin a igual tensin Permite la formacin de nudos en una red mallada Aumenta la fiabilidad del sistema
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
2. De transformacin pura: destinada a la transformacin de tensin
desde un nivel superior a otro inferior
Necesario presencia de uno o varios transformadores Niveles de transformacin
Transporte Subtransporte
Subtransporte Reparto Reparto Distribucin
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
3. De transformacin/maniobra: destinada a la transformacin de
tensin desde un nivel superior a otro inferior, as como a la conexin
entre circuitos del mismo nivel
Uso frecuente
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
4. De transformacin/cambio del nmero de fases: destinada a la
alimentacin de redes con distinto nmero de fases
Trifsica hexafsica
Trifsica monofsica (subestacin de traccin)
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
5. De rectificacin: destinada a alimentar una red en corriente continua
(subestacin de traccin)
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
6. De central: destinada a la transformacin de tensin desde un nivel
inferior a otro superior (centrales elctricas)
C.T. San Juan de Dios (Mallorca)
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
Segn emplazamiento
1. De intemperie
Cuarto de control, protecciones y comunicaciones
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
2. De interior Elementos protegidos frente a agentes atmosfricos Distancias menores Ms caras
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
De interior Transformadores: suelen estar a la intemperie
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4.3.1 IntroduccinTipos de subestaciones
3. Blindadas Aisladas en gas SF6 Mnimo espacio requerido
Empleada en ciudades, zonas de alta contaminacin
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinAparamenta de maniobra y corte
Seccionadores: Su misin consiste en aislar tramos de circuito de forma visible para que se pueda trabajar sobre los mismos sin peligro.
Abren y cierran en vaco. Deben soportar la intensidad nominal de forma permanente y corrientes de
cortocircuito durante un tiempo determinado.
Interruptores: Su misin consiste en abrir y cerrar el circuito en carga. Deben soportar intensidades normales y de cortocircuitos, y ser capaces de
interrumpir estas ltimas. Disyuntores: Interruptores automticos accionados mediante rels.
Seccionador Interruptor
Poder de corte o ruptura: valor eficaz de la intensidad mxima que pueden interrumpir.Se expresa como potencia trifsica calculada en base a la tensin nominal.
(KVA)3 rnr IVP =
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Ejemplo de S/E 66/15 kV de intemperie. Alzado de una posicin de lnea, barras y transformador
Posicin/es lnea Posicin/es barras/celdas lado de alta Posicin/es primario transformador Posicin/es barras/celdas lado de baja Servicios auxiliares, bateras, instalaciones de mando y control
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Ejemplo de S/E 66/15 kV. Esquema elctrico
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Ejemplo de S/E 66/15 kV. Disposicin en planta
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Posicin lnea Llegada de lnea (prtico de acometida) Aislamiento elctrico y puesta a tierra Medida Proteccin automtica En ocasiones: proteccin frente a rayos
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Posicin barras Conexin/aislamiento entre posiciones de lneas
(seccionador-89) Conexin/aislamiento entre posiciones de
transformador (seccionador-89) Medida tensiones (transf. tensin)
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Posicin primario transformador Proteccin automtica (interruptor automtico-
S2) Medida (transf. Intensidad-TI) Proteccin frente a rayo (pararrayos-PA)
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Posicin transformador Proteccin automtica (interruptor automtico-S2) Medida (transf. Intensidad-TI) Proteccin frente a rayo (pararrayos-PA)
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4.3.2 Estructura caracterstica de una subestacinPartes principales
Posicin barras/celdas lado baja Media tensin: celdas prefabricadas Facilidad montaje Integracin equipos
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4.3.3 Aislamiento elctrico
Necesario distancias mnimas Fase-fase Fase-masa Fase-tierra
Separacin f-f
Sep.f-m
Sep.f-t
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4.3.3 Aislamiento elctrico
Nivel de Aislamiento: Capacidad para soportar sobretensiones de origen atmosfrico, de maniobra y a frecuencia industrial. Definido por los valores mximos que soporta en tres ensayos normalizados:
Onda de sobretensin a frecuencia industrial: 60 s.
Onda de sobretensin tipo rayo: 1.2/50 ms
Onda de sobretensin tipo maniobra: 250/2500 ms
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteSeccionador
Aparato mecnico de conexin que, por razones de seguridad, en posicin abierto, asegura una distancia de seccionamiento que satisface las condiciones especificadas
Permite aislar la subestacin de la red
Permite aislar interruptores, transformadores, barras
Ha de maniobrarse en vaco
Soporta corriente de cortocircuito
Seccionador de puesta a tierra: permite poner a tierra la lnea
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteSeccionador
Seccionador de cuchillas giratorias
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteSeccionador
Seccionador pantgrafo
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteInterruptor automtico
Interruptor: Aparato dotado de poder de corte, destinado a efectuar la apertura y el cierre de un circuito, que tiene dos posiciones en las que puede permanecer en ausencia de accin exterior y que corresponden una a la apertura y otra al cierre del circuito.
Interruptor automtico: Interruptor capaz de establecer, mantener e interrumpir la intensidad de la corriente de servicio, o de interrumpir automticamente o establecer, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito.
Dificultad en el proceso de apertura del arco elctrico. Equipo costoso
Diferentes sistemas Atmsfera de hexafluoruro de azufre (SF6): el ms empleado actualmente Pequeo volumen de aceite Vaco Aire comprimido Soplado magntico (corriente continua)
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteInterruptor automtico
Interruptor SF6 trifsico 66 kV
Polos
Armario de controly circuitos auxiliares
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4.3.4 Aparamenta de maniobra y corteInterruptor automtico
3 interruptores SF6 monofsicos 400 kV
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4.3.5 Aparamenta de proteccin y medidaTransformadores de intensidad
Transforma la corriente por lneas, barras, transformador, etc., en 0-5 A baja tensin. Transformador de medida:
Se disea para conseguir un nivel de incertidumbre pequeo en la medida El secundario alimenta aparatos de medida
Transformador de proteccin: Se disea para conseguir un nivel de incertidumbre aceptable en la medida,
incluso para corrientes varias veces la nominal El secundario alimenta rels de proteccin
Posibilidades: Un TI para medida y otro para proteccin Un nico TI para medida y proteccin, con doble secundario
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4.3.5 Aparamenta de proteccin y medidaTransformadores de intensidad
Transformadores de intensidad 66 kV Transformador de intensidad 400 kV
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4.3.5 Aparamenta de proteccin y medidaTransformadores de tensin
Transforma la tensin fase-tierra en un valor de baja tensin (0-110/3 V) Un mismo transformador de tensin puede servir como medida y proteccin
Transformadores de tensin 66 kV
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4.3.5 Aparamenta de proteccin y medidaEquipos de medida
Voltmetros Ampermetros Vatmetros/vatihormetros Contadores Totalizador/tarificador
Puntos de medida en S/E 66/15 kV
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4.3.5 Aparamenta de proteccin y medidaEquipos de proteccin
Armarios de rels de proteccin digitales
Rel de sobreintensidad (50/51) Rel de distancia (21) Rel diferencial de transformador Rel de sincronismo (25)
Rels de proteccin en S/E 66/15 kV
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Costes de instalacin
Nmero de interruptores por entrada/salida (circuito)
Nmero de seccionadores por circuito
Aparamenta de medida, control y proteccin necesaria
Operacin y maniobra
Posibilidades de interconexin entre circuitos
Fiabilidad. Anlisis de la continuidad de servicio ante:
Fallos en circuitos
Fallos en barras
Mantenimiento de interruptores
Fallo en apertura de interruptores
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesCriterios de diseo
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Interruptor Sencillo - Barra simple
Interruptor Sencillo - Barra simple partida
Interruptor Sencillo - Barra transferencia
Interruptor y medio
Doble interruptor
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesConfiguraciones tipo
Coste Fiabilidad
Aumenta Aumenta
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1 Interruptor por circuito
2 Seccionadores por circuito
Fallo en barra: se pierden todos los circuitos al despejar los interruptores la falta
Fallo de interruptor al abrir: se pierden todos los circuitos al abrir el resto de interruptores
Mantenimiento interruptor: el circuito afectado queda indisponible
Operacin con un nudo elctrico nicamente
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesInterruptor sencillo Barra simple
# 1 # 2 # 3 # 4
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1 Interruptor por circuito
2 Seccionadores por circuito + 1 Seccionador de barra
Fallo en barra: tras una interrupcin, slo se pierde media barra
Fallo de interruptor: tras una interrupcin, slo se pierde media barra
Mantenimiento interruptor: el circuito afectado queda indisponible
Posible operacin con 2 nudos elctricos
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesInterruptor sencillo Barra partida
# 1 # 2 # 3 # 4
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1 Interruptor por circuito
+ 1 de transferencia
3 Seccionadores por circuito
+ 2 de transferencia
Fallo en barra: Tras un corte,
continuidad de servicio. Todos los
circuitos quedan protegidos por
interruptor de transferencia
Fallo Interruptor: Tras un corte,
continuidad de servicio
Mantenimiento interruptor:
Continuidad de servicio
Operacin con un nudo elctrico
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesInterruptor simple barra de transferencia
# 1 # 2 # 3 # 4
El interruptor de transferencia puede sustituir a cualquier otro interruptor
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1+ Interruptores por circuito
3 Seccionadores por circuito
Fallo en barra: Continuidad de servicio
Fallo de interruptor en barra:
Continuidad de servicio
Fallo de interruptor central: Se pierde
un circuito
Mantenimiento de interruptor:
Continuidad de servicio
Posible operacin con 2 nudos
elctricos
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesInterruptor y medio
# 1
# 2
# 3
# 4
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2 Interruptores por circuito
4 Seccionadores por circuito
Fallo en barra: continuidad de
servicio
Fallo de interruptor:
continuidad de servicio
Mantenimiento de interruptor:
continuidad de servicio
Flexibilidad interconexiones
4.3.6 Esquemas elctricos de subestacionesInterruptor doble barra doble
# 1 # 2 # 3 # 4