Subestaciones

SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

INTRODUCCIÓN

En el empleo de la energía eléctrica, ya sea para fines industriales, comerciales o de uso residencial, interviene una gran cantidad de maquinas y equipo eléctrico.

Un conjunto de equipo eléctrico utilizado para un fin determinado lo conoce con el nombre de SUBESTACIÓN ELÉCTRICA.

DEFINICIÓN Y CLASIFICACIÓN DE SUBESTACIONES

Como se ha visto con anterioridad, una subestación eléctrica no es mas que una de las partes que intervienen en el proceso de generación-consumo de energía eléctrica, por lo cual podemos dar la siguiente definición:

DEFINICIÓN

Una subestación eléctrica es un conjunto de elementos o dispositivos que nos permiten cambiar las características de energía eléctrica (voltaje, corriente, frecuencia, etc.), tipo C.A. o bien C.C., o bien conservarle dentro de ciertas características.

RELACION ENTRE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS, LINEAS DE TRANSMISIÓN Y CENTRALES GENERADORAS

Por razones técnicas (aislamiento, enfriamiento, etc.), los voltajes de generación en las centrales generadoras son relativamente bajos en relación con los voltajes de transmisión, por lo que si la energía eléctrica se va a transportar a grandes distancias estos voltajes de generación resultarían antieconómicos debido a que se tendría gran caída de voltajes. De aquí se presenta la necesidad de transmitir la energía eléctrica a voltajes más elevados que resulten más económicos. Por ejemplo, si se va a transmitir energía eléctrica de una central generadora a un centro de consumo que esta situado a 1,000 Km de distancia, será necesario elevar el voltaje de generación que supondremos de 13.8 Kv a otro de transmisión más conveniente que asumimos sea de 110Kv, como se ilustra en la figura.

Para poder elevar el voltaje de generación de 13.8 Kv al de transmisión de 110 Kv es necesario emplear una S.E. “A”

Suponiendo que la caída de voltaje en la línea de transmisión fuera 0 Volts, tendríamos en el centro de consumo 110 Kv. Es claro que este voltaje no es posible emplearlo en instalaciones industriales y aún menos en comerciales y residenciales, de donde se desprende la necesidad de reducir el voltaje de transmisión de 110 Kv a otro u otros más convenientes de distribución en centros urbanos de consumo. Por tal razón será necesario emplear otra subestación eléctrica B, como se ilustra en la figura.

De lo anteriormente expuesto se puede inferir que existe una estrecha relación entre las subestaciones eléctricas, líneas de transmisión y centrales generadoras.

CLASIFICACIÓN DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

Es difícil hacer una clasificación precisa de las subestaciones eléctricas, pero de acuerdo con lo que ya hemos estudiado, podemos hacer la siguiente clasificación.

a)Por su operación:

1. De corriente alterna.

2. De corriente continua .

b)Por su servicio:

Primarias:

Elevadora

Receptoras reductoras

De enlace o distribución

De switcheo o de maniobra

Convertidoras o

Rectificadoras.

Secundarias

Receptoras

Reductoras

Elevadoras

Distribuidoras

De enlace

De convertidoras o

Rectificadoras.

c) Por su construcción.

1. Tipo intemperie

2. Tipo interior

3. Tipo blindado.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN

Los elementos que constituyen una subestación se pueden clasificar en elementos principales y elementos secundarios.

ELEMENTOS PRINCIPALES

1. Transformador.

2. Interruptor de potencia.

3. Restaurador.

4. Cuchillas fusibles.

5. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba.

6. Apartarrayos.

7. Tableros duplex de control.

8. Condensadores.

9. Transformadores de instrumento.

ELEMENTOS SECUNDARIOS

1. Cables de potencia.

2. Cables de control.

3. Alumbrado.

4. Estructura.

5. Herrajes.

6. Equipo contra incendio.

7. Equipo de filtrado de aceite.

8. Sistema de tierras.

9. Carrier.

10. Intercomunicación.

11. Trincheras, conducto, drenajes.

12. Cercas.

TRANSFORMADOR

Un transformador es un dispositivo qué:

a) Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante.

b) Lo hace bajo el principio de inducción electromagnética.

c) Tiene circuitos eléctricos que están eslabonados magnéticamente y aislados eléctricamente.

d) Usualmente lo hace con un cambio de voltaje, aunque esto no es necesario.

ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN TRANSFORMADOR

1. Núcleo de circuito magnético.

2. Devanados.

3. Aislamiento.

4. Aislantes.

5. Tanque o recipiente.

6. Boquillas.

7. Ganchos de sujeción.

8. Válvula de carga de aceite.

9. Válvula de drenaje.

10. Tanque conservador.

11. Tubos radiadores.

12. Base para rolar.

13. Placa de tierra.

14. Placa de características.

15. Termómetro.

16. Manómetro.

17. Cambiador de derivaciones o taps.

CLASIFICACION DE TRANSFORMADORES.

Los transformadores se pueden clasificar por:

a) La forma de su núcleo.

1. Tipo columnas.

2. Tipo acorazado.

3. Tipo envolvente.

4. Tipo radial.

b) Por el número de fases.

1. Monofásico.

2. Trifásico.

c) Por el número de devanados.

1. Dos devanados.

2. Tres devanados.

d) Por el medio refrigerante.

1. Aire.

2. Aceite.

3. Líquido inerte.

e) Por el tipo de enfriamiento.

1. Enfriamiento O A.

2. Enfriamiento O W.

3. Enfriamiento O W /A.

4. Enfriamiento O A /A F.

5. Enfriamiento O A /F A/F A.

6. Enfriamiento F O A.

7. Enfriamiento O A/ F A/F O A.

8. Enfriamiento F O W.

9. Enfriamiento A/A.

10. Enfriamiento AA/FA.

f) Por la regulación.

1. Regulación fija.

2. Regulación variable con carga.

3. Regulación variable sin carga.

g) Por la operación.

1. De potencia.

2. Distribución

3. De instrumento

4. De horno eléctrico

5. De ferrocarril

1. Tanques

2. Tubos radiadores

3. Núcleo (circuito magnético)

4. Devanados

5. Tanque conservador

6. Indicador de nivel de aceite

7. Relé de protección (Buchholz)

8. Tubo de escape

9. Y 10. boquillas o aisladores de porcelana

11. Tornillos opresores

12.Conexión de los tubos radiadores

13. Termómetro

14. Bases de rolar

15. Refrigerante

LOS TIPOS DE ENFRIAMIENTO MAS EMPLEADOS EN TRANSFORMADORES SON LOS SIGUIENTES:

TIPO OA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio. Por lo general en transformadores de más de 50 kva se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las pérdidas; En capacidades mayores de 3000kva se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformador con voltajes de 46kv o menores puede tener como medio de enfriamiento líquido inerte aislante en vez de aceite.

El transformador OA es el tipo básico y sirve como norma para capacidad y precio de otros.

TIPO OA/FA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este básicamente un transformador OA con adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor.

TIPO OA/FA/FOA

Sumergido en aceite con enfriamiento propio a base de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es básicamente un OA, con adición de ventiladores y bombas para la circulación de aceite

TIPO FOA

Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado. Este tipo de transformadores se usa únicamente donde se desea que operen al mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga a pico a plena capacidad.

TOPO OW

Sumergido en aceite y enfriado con agua. En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislarte del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por convicción natural.

TIPO AA

Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros líquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeñas capacidades.

TIPO AFA

Tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad simple basada en la circulación de aire forzado por ventiladores o sopladores.

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