Subestaciones

Las redes de distribución son fundamentales dentro del proceso de transporte de la energía eléctrica, para lograr el suministro eficiente y confiable del servicio a las usuarias y usuarios, de todo el país.

Los sistemas de distribución en Venezuela están conformados por líneas, transformadores y subestaciones eléctricas, que operan en diferentes niveles de voltaje. Estos sistemas están ubicados en todo el territorio nacional, lo que permite un alto porcentaje de electrificación de zonas urbanas y rurales, alcanzando un 98% de todo el país.

Para alimentar todo el sistema de distribución, CORPOELEC cuenta con 742 subestaciones a escala nacional, de las cuales 398 corresponden a subestaciones de Distribución y 344 están bajo la responsabilidad de Transmisión. En esas 742 subestaciones se ubican 1.447 trasformadores de potencia con una capacidad instalada de 28.314 MVA. Lo conforman 4.709 circuitos en los diferentes niveles de voltaje, con un recorrido total de 129.299 km. A lo largo de esta red de circuitos se encuentran instalados 668.912 transformadores de distribución, los cuales totalizan una capacidad instalada de 29.410 MVA.

Igualmente, el sistema de distribución cuenta con 1.691.518 puntos de alumbrado público, en diferentes tipos de lámparas (vapor de sodio; vapor de mercurio; luz mixta, incandescente, LED, entre otros.

Subestaciones

Criterios de Elección

Fijar normas bien definidas o reglas para determinar como ha de ser el número de juegos de barras y de toda los instrumentos de equipos de alta tensión, protección, control y etc. de la Subestación, no es posible claramente con un solo juicio, existen casos muy particulares, los cuales responden a estudios específicos de las necesidades planteadas como la flexibilidad de la Subestación como obra física (es decir ampliaciones, accesibilidad y otros) o la continuidad del servicio tratando de optimizar costos (Disponibilidad, Mantenimiento, Costos de inversión, etc.) minimizando pérdidas (ya sea por interrupciones previstas como mantenimientos predictivos o mantenimientos correctivos, así como fallas que causen interrupciones y afecten el suministro). Sin embargo existen factores generales que no cambian a pesar de las exigencias particulares de cada caso, los cuales son:

- Importancia de la instalación: De acuerdo a la tensión y la potencia de suministro existen Subestaciones más sensibles que otras de acuerdo a su importancia en el suministro eléctrico, y a quien o a quienes suministran potencia y la cantidad de afectados en caso de una falla o interrupción del servicio.

- Costos de inversión: Esta es un área sumamente sensible, que se debe evaluar meticulosamente, en el no solo se deben evaluar los costos iniciales, como los de la 33inversión inicial, sino también la inversión y los beneficios que esta retribuya a la larga.

- Características y ubicación del terreno: La evaluación de este así como su costo plantea un problema tanto de tipo físico como económico, muchas veces en instalaciones urbanas no se puede ampliar las instalaciones existentes, así como el valor del terreno no siempre es muy accesible, su accesibilidad en áreas remotas de generación, también plantean un problema de tipo grave, obviamente esto se vuelve un problema logístico en el diseño de la Subestación.

- Importancia y continuidad del servicio: Cada día se hace más evidente las repercusiones que traen consigo las fallas y mal suministro de la energía eléctrica, las nuevas leyes del sector eléctrico Venezolano contemplan estos casos, promoviendo multas por calidad deficiente de servicio, así como también, que los costos de energía eléctrica no servida son cuantiosos en la mayoría de los casos.

- Facilidades de mantenimiento de los aparatos: El tema de mantenimiento es de profundo interés en el diseño de las Subestaciones, la accesibilidad a los equipos por mantenimiento de tipo predictivo o de corrección, para minimizar las interrupciones, juegan un papel preponderante en el diseño de la Subestación.

- Posibilidades de ampliación de las instalaciones: Es muy normal, que ya sea por aumento de la población o de la carga, que la Subestación llegue al límite de la 34potencia suministrada, para la cual fue diseñada, por esto, debe estudiarse con detenimiento las posibilidades de ampliación de la Subestación, ya sea a largo como a mediano plazo.

- Tipo de Operación: El tipo de operación o manejo de la Subestación, así como los equipos para el control o el monitoreo de las instalaciones, son de primordial importancia en el desempeño de la misma, optimizando así su funcionamiento e inclusive dando un diagnóstico continuo para evitar las fallas de un equipo determinado en un estado inicial.

De acuerdo a esto, existen distintos tipos de arreglos o disposiciones entre los distintos elementos que conforman una Subestación, destacando entre ellos los denominados, de un simple juego, doble juego y hasta un triple juego de barras; de un esquema consistente en un interruptor o doble interruptor por salida, así de acuerdo a la necesidades que se quiera satisfacer se escoge cual es el tipo idóneo de Subestación.

Elementos de una Subestación

Interruptor (Disyuntor)

Un interruptor o disyuntor es un elemento capaz de interrumpir o restablecer el paso de la corriente en un circuito, en condiciones normales, o de sobrecarga y tolerar durante un tiempo determinado corrientes de corto-circuito. Esta interrupción también es posible bajo carga, como por ejemplo para despejar una falla o para conectar o desconectar un equipo eléctrico o una línea determinada. A manera de referencia se presentaran las distintas tecnologías que existen en esta área de tan marcado crecimiento debido a los aumentos en las tensiones de transmisión (experimentalmente para la fecha de este trabajo por encima de 1100 kV). El tipo de tecnología varía de acuerdo al elemento que se utiliza para extinguir y enfriar el arco así podemos observar principalmente:

- Gran Volumen de Aceite: Estos interruptores son los primeros que se utilizaron para operar con elevados niveles de corrientes y tensiones también elevadas. Consisten en una gran cilindro lleno de aceite donde se encuentran dos contactos en serie, el aceite sirve como medio aislante y de extinción del arco.

- Pequeño Volumen de Aceite: Ayudados por aceites con mayor capacidad dieléctrica y el uso de materiales aislantes tales como porcelanas, resinas sintéticas y esteatita, el tamaño y el volumen de estos se disminuyó considerablemente, dando paso a una nueva generación de interruptores con mayor capacidad de interrupción.

- Aire Comprimido: Este apareció a principios de 1929 con el surgimiento de la denominada válvula de Ruppel. El principio básico de este interruptor es utilizar el elevado potencial dieléctrico del aire comprimido para extinguir el arco eléctrico provocado por las altas intensidades de corrientes.

- SF6 (Hexafloruro de azufre): El hexafloruro de azufre es un gas 5 veces más pesado que el aire, no reacciona con el agua ni con ácido clorhídrico, tampoco con el amoníaco. Normalmente no ataca ningún material excepto cuando se ve en presencia de grandes descargas eléctricas es por esto que se utilizan el aluminio y el acero inoxidable para retenerlo cuando se encuentra en estado de descomposición, este gas es utilizado en las cámaras de interrupción debido a sus altas propiedades dieléctricas (alrededor del doble que el aire en 6 atmósferas de presión) también es capaz de extinguir arcos de 100 veces mayor intensidad, a aquellos que se pudieran extinguir con aire en igualdad de condiciones.

Pararrayos (Supresor de Alta Tensión)

Los pararrayos son el dispositivo más usado en la actualidad para combatir sobretensiones, ya sean atmosféricas o de maniobras, para niveles de tensión mayores a 400kV las sobretensiones son más de tipo de maniobra, mientras que para niveles inferiores, 230kV y menores, son más de tipo de atmosféricos. Estos envían a tierra las sobretensiones del sistema para evitar daños a los equipos, hoy en día estos funcionan basándose en óxido de zinc y su función es parecida a la de un diodo zenner, donde para unos valores de tensiones normales no es conductivo y para valores de sobretensiones se vuelve un corto a tierra, evitando así que la onda pase a los equipos que se desean proteger.

Seccionador

Elemento mecánico de desconexión capaz de aislar eléctricamente un elemento de los circuitos de potencia y de control con el objeto de realizar reparaciones o mantenimiento.

Seccionador con Puesta a Tierra (Seccionador de Línea)

Elemento de desconexión con la capacidad de aislar eléctrica y físicamente los demás elementos de la subestación para ejercer labores de mantenimiento en los equipos, este presenta la particularidad de poseer una denominada “cuchilla de puesta a tierra” que lleva a tierra el circuito para evitar que posibles tensiones debidas a las inductancias y capacitancias de la línea puedan poner en peligro a los operadores de mantenimiento.

Transformadores de Medición

Los transformadores de medición son utilizados para alimentar los circuitos de protección para que actúen en caso de una falla o sobretensión o cualquier otra situación irregular relacionada con operaciones, la función básica de estos transformadores es la de proporcionar aislamiento contra la alta tensión del circuito de potencia y alimentar como se mencionó anteriormente a los circuitos de protección pero con magnitudes proporcionales al circuito de potencia, así es posible la utilización de protecciones relativamente

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