¿Qué es una subestación?:
es aquella instalación compuesta por los adecuados elementos de mando, corte, medida, regulación, transformación y protección; y cuya misión es la de reducir los valores de muy alta tensión a valores aptos para la distribución eléctrica.
es aquella instalación compuesta por los adecuados elementos de mando, corte, medida, regulación, transformación y protección; y cuya misión es la de reducir los valores de muy alta tensión a valores aptos para la distribución eléctrica.
¿Qué es una estación transformadora?:
¿Cuáles son los valores de alta y media tensión?:
esta cuestión.
Tipos de subestaciones transformadoras según su función
Atendiendo a la función que desempeñan dentro de la red de transporte de energía
eléctrica se distinguen los siguientes tipos de subestaciones transformadoras:
- De interconexión:
ya que su única labor es la de disponer de la aparamenta necesaria para realizar la
interconexión de varias líneas correctamente. Esto ocurre cuando el trazado de
varias líneas confluyen en un mismo lugar, disponiendo de este tipo de
subestaciones evitaremos que puedan existir problemas en dichas líneas debidos a
la proximidad de ambas entre sí.
en este caso no existe transformación de la energía eléctrica,
- De transformación pura:
aquella instalación compuesta por los adecuados elementos de mando, corte,
medida, regulación, transformación y protección; y cuya misión es la de reducir los
valores de muy alta tensión a valores aptos para la distribución eléctrica". Su
disposición más normal es la de recibir dos líneas en muy alta tensión y derivar en
una en alta tensión.
básicamente su labor es la descrita anteriormente.
- Interconexión con transformación:
simple, con la función añadida de la transformación de la corriente eléctrica. Su uso
es muy extendido.
misma función que las de interconexión
- De central:
generadoras de energía eléctrica. Su uso viene dado por la imposibilidad de
construir estaciones elevadoras en la proximidad de algunas centrales. De esta
manera realizamos la elevación de la tensión en la misma central sin la necesidad de
disponer de una segunda estación elevadora, se podría decir que las subestaciones
transformadoras de central son en realidad estaciones elevadoras con distinto
nombre ya que realizan la misma función.
Tipos de subestaciones transformadoras según su emplazamiento.
El emplazamiento de una subestación transformadora depende de varios
factores:
grado de seguridad y vida útil que se le quiera dar a la instalación o más
básicamente del aspecto económico de la construcción. Dependiendo de donde se
sitúe la instalación se distinguen varios
de la situación del terreno, de las propias inclemencias meteorológicas, deltipos de subestaciones transformadoras:
- De intemperie:
edificación envolvente complementaria. Tienen por inconveniente el tener que estar
perfectamente protegidas contra las inclemencias del ambiente, contaminación,
humedad, ambiente salino... no siendo aptas para lugares en que estos factores
llegan a niveles altos de agresión.
se construyen en el exterior, son las más usuales y no requieren
- De interior:
obtener una mayor protección frente a los factores antes mencionados (humedad,
contaminación, inclemencias atmosféricas, ambiente salino...). Evidentemente
necesitan la construcción de un edificio suficiente para albergar la totalidad de
elementos que la componen. A pesar de ser interiores, los transformadores se
siguen situando a la intemperie.
Blindadas:
aislante en todos sus elementos (interruptores, trasnformadores...). Este aislante
consigue reducir la distancia necesaria entre elementos, logrando así disponer de la
instalación en un menor espacio. Por el contrario son evidentemente más caras,
debido a que los elementos que usan el hexafloruro de azufre son más costosos que
los que usan por ejemplo el aceite.
- Rurales:
prácticamente en desuso. Se sitúan dentro de edificaciones pequeñas (300 m2 como mucho), y se usan cuando es necesaria su utilización en las proximidades de pequeños núcleos urbanos siempre que, por diversas circunstancias, no sea posible situarla en intemperie.
Vista global de las subestaciones y estaciones transformadoras
Muy básicamente se podría decir que las subestaciones y estaciones
transformadoras se componen de cinco partes que serían: mando, regulación, corte,
protección, transformación y medida. En realidad las labores de mando, corte y
protección pueden aparecer combinadas, ya que la aparamenta utilizada en este
tipo de instalaciones lo permite.
La aparamenta
que compone cada uno de estos grandes bloques es:
- Entrada-salida:
barras de reparto de intensidad (embarrados).
- Protección:
relés de protección, pararrayos y autoválvulas.
- Corte:
seccionadores, interruptores y disyuntores.
- Medida:
transformadores y equipos de medida.
- Regulación:
reguladores de tensión.
- Mando:
cuadros de mando directo y tele mando.
Aparatos de maniobra y corte
Su función es la de permitir un servicio continuo y aislar eléctricamente partes del
sistema que, por diferentes motivos, deban quedar libres de tensión. En las
estaciones y subestaciones transformadoras nos encontraremos con los siguientes
aparatos que realizan funciones de corte y maniobra.
- Seccionadores: se usan para cortar tramos del circuito de forma visible. Para
poder realizar la maniobra necesitan estar libres de carga, es decir, en el momento
de la apertura no debe circular corriente alguna a través de él.
- Interruptores: estos dispositivos son capaces de soportar grandes corrientes de
cortocircuito durante un periodo determinado de tiempo, esto les permite realizar la
maniobra con carga. Deben accionarse de forma manual y su apertura no es visible.
- Interruptor-seccionador: realizan la misma función del interruptor con la
peculiaridad de que su apertura se aprecia visualmente.
- Interruptores automáticos o disyuntores: al igual que los interruptores, realizan
la labor de maniobra en condiciones de carga. En realidad estos son los usados
habitualmente y no los interruptores manuales, ya que estos actúan
automáticamente en caso de anomalía eléctrica. Para este accionamiento automático
se ayudan de unos aparatos llamados relés de protección. Deben incorporar un
sistema de extinción del arco eléctrico para su correcto funcionamiento
Tipos de seccionadores
Atendiendo a su forma constructiva y a la forma de realizar la maniobra de apertura,
se distinguen cinco tipos de seccionadores empleados en alta y muy alta
tensión.
- Seccionador de cuchillas giratorias: como su propio nombre indica, la forma
constructiva de estos seccionadores permite realizar la apertura mediante un
movimiento giratorio de sus partes móviles. Su constitución permite el uso de este
elemento tanto en interior como en intemperie.
- Seccionador de cuchillas deslizantes: el movimiento de sus cuchillas se produce
en dirección longitudinal (de abajo a arriba). Son los más utilizados debido a que
requieren un menor espacio físico que los anteriores, por el contrario, presentan
una capacidad de corte menor que los seccionadores de cuchillas giratorias.
- Seccionadores de columnas giratorias: su funcionamiento es parecido al de los
seccionadores de cuchillas giratorias, la diferencia entre ambos radica en si la pieza
aislante realiza el movimiento de manera solidaria a la cuchilla o no. En los
seccionadores de columnas giratorias, la columna aislante que soporta la cuchilla
realiza el mismo movimiento que ésta. Están pensados para funcionar en intemperie
realiza el mismo movimiento que ésta. Están pensados para funcionar en intemperie
a tensiones superiores a 30 kV.
- Seccionadores de pantógrafo: estos seccionadores realizan una doble función, la
primera la propia de maniobra y corte y la segunda la de interconectar dos líneas
que se encuentran a diferente altura. En este tipo de seccionadores se debe prestar
especial atención a la puesta a tierra de sus extremos.
¿Por qué no se usan seccionadores unipolares en alta tensión?: por el
desequilibrio entre fases que podría generar, la conexión o desconexión parcial de
la totalidad de las líneas. Este hecho es más grave cuanto más alto es el valor
nominal de la tensión.
Tipos de disyuntores
Como bien se ha dicho anteriormente, los disyuntores son elementos de corte en
carga que actúan de manera automática cuando ocurre alguna anomalía. Al
producirse la maniobra en carga, entre los extremos del aparato puede producirse
un arco eléctrico, estos elementos incorporan varios sistemas para extinguir ese
arco y evitar de esta manera las consecuencias que ello pudiera tener. Dependiendo
del sistema o material utilizado para producir la extinción del arco eléctrico se
distinguenv arios tipos de disyuntores:
- Interruptor de ruptura al aire: este tipo de disyuntor, tiene su mecanismo
interior al aire, usando la propia atmósfera del retorno y su elevada velocidad de
desconexión para extinguir el arco. Evidentemente este no es el sistema de
extinción más eficaz y es por eso que su uso se limita a la media tensión,
resultando inviable su uso en instalaciones de mayor tensión.
- Interruptor con auto-formación de gases extintores: incorporan una serie de
placas, cuya evaporación producida por la alta temperatura del arco eléctrico
produce gases cuyas características los permiten extinguir arcos eléctricos con
cierta efectividad. Su uso está limitado a maniobras de escasa potencia.
- Interruptor con soplado auto-neumático: incorpora un cilindro que lanza una
gran cantidad de aire comprimido sobre la zona en la que se produce el arco. Esta
expulsión de aire se realiza gracias al empuje de un pistón, movido por los propios
contactos del interruptor en la maniobra de apertura. Están preparados para trabajar
hasta tensiones de 24 kV.
- Interruptor de aceite: sus contactos se sumergen en una cuba de aceite aislante
que tiene la propiedad de enfriar los contactos del interruptor. Conllevan el riesgo
de inflamabilidad del aceite y requieren un gran mantenimiento, haciéndolos poco
aconsejables para grandes potencias y secciones.
- Interruptor de hexafloruro de azufre: su funcionamiento es igual al de los
interruptores con soplado autoneumático, solo que estos en vez de expulsar aire
expulsan a gran presión un gas llamado hexafloruro de azufre (SF6), cuyas
propiedades eléctricas son muy superiores a las de cualquier aislante conocido.
Actualmente son los más utilizados, siendo los únicos aptos para el uso en muy alta
tensión.
- Interruptores en vacío: los contactos del aparato van inmersos en una cámara de
vacío donde, al no existir ningún elemento, no se produce continuidad del arco. Son
muy simples y suelen utilizarse en tensiones hasta 50 kV.
Aparatos y equipos de protección y medida
Los aparatos de protección y medida son aquellos que tienen por misión tomar los
valores oportunos de la instalación, registrarlos y compararlos con otros valores de
referencia y actuar sobre la aparamenta de protección en caso de que esto fuera
necesario. La aparamenta de protección de las subestaciones y estaciones
transformadoras, está compuesta además de por los ya mencionados disyuntores
por los siguientes elementos:
- Pararrayos o auto-válvulas: son los encargados de absorber las sobretensiones
que pudieran producirse por inclemencias atmosféricas como puede ser la caída de
un rayo. De esta manera evitan que sean los aisladores los elementos que reciban
estas sobretensiones, ya que esto ocasionaría grandes desperfectos en el
aislamiento. Deben conectarse por un extremo a la línea que se quiere proteger y
por el otro a la red de tierra. Para su dimensionamiento se deberá tener en cuenta
que, para que una auto-válvula comience a actuar, entre sus extremos debe
superarse una tensión de referencia, debido a esto no nos debemos quedar cortos
ya que el pararrayos podría actuar con simplemente detectar entre sus extremos la
tensión nominal de la línea.
- Transformadores de medida y protección: su misión es la de reducir los valores
nominales de tensión e intensidad para que puedan ser utilizados por pequeños
aparatos de medida (voltímetros y amperímetros) y pequeños aparatos de protección
(relés). Estos elementos cumplen una segunda función, que es la de evitar que en los
elementos que vayan a ser manipulados por personas aparezcan valores elevados de
tensión e intensidad.
- Relés de protección: son los dispositivos encargados de actuar sobre la
aparamenta de protección en consecuencia a los valores tomados de los elementos
de medida.
Tipos de transformadores de medida y características
Dependiendo del uso se distinguen dos tipos de transformadores de medida y
protección.
- Transformadores de tensión: su relación de transformación viene dada por los
valores de tensión en bornes del arrollamiento con relación a la tensión aparecida
entre los extremos del bobinado secundario. Son empleados para el acoplamiento
de voltímetros siendo su tensión primaria la propia de línea. Dependiendo de las
necesidades surgidas en cada momento, pueden disponer de varios arrollamientos
secundarios.
- Transformadores de intensidad: en estos transformadores, la intensidad
primaria y la secundaria guardan una proporción, siendo ésta igual a la relación de
transformación característica del ptopio transformador. Se utilizan cuando es
necesario conocer la intensidad de línea. En este caso se intercala entre una de las
fases el bobinado primario de tal manera que éste que conectado en serie a la fase y
al secundario se conecta el aparato de medida de la misma manera que en los
transformadores de tensión. Constructivamente son diferentes a los de tensión.
*Conexionados del bobinado primario en los transformadores de tensión:
- Bobinado primario conectado entre fases: en este tipo de conexión, los bornes
del bobinado primario se conectan directamente a las fases de la línea. Este
conexionado es el utilizado cuando lo que se quiere es medir la tensión de línea o
tensión entre fases.
- Bobinado primario conectado a tierra: en ocasiones es necesario medir las
tensiones que aparecen entre fases y tierra por razones de seguridad. Dicha medida
se consigue conectando uno de los bornes del bobinado primario a la fase y el otro
borne a tierra.
Funcionamiento de los relés de protección
Los relés son pequeños mecanismoa que funcionan a baja tensión y cuya función es
actuar sobre una serie de contactos cuando entre sus extremos aparece una tensión
determinada.
En las estaciones y subestaciones transformadoras, se utilizan para actuar sobre
elementos de una mayor calibre (interruptores), siempre que desde el equipo de
medida llegue esa orden, la cual se produce cuando en el aparato de medida
aparece un valor distinto a una serie de valores de referencia.
*Esquema de funcionamiento
El relé de protección se compone de seis partes bien diferenciadas y cada una con
una función sitinta dentro del mecanismo:
- Órgano de entrada: son los propios transformadores de tensión e intensidad.
Aunque no forman parte del relé de protección, el funcionamiento de éste no sería
posible sin ellos.
- Órgano de conversión: esta parte aparece siempre y cuando sea necesario
adaptar las señales procedentes del órgano de entrada para su utilización en el relé.
- Órgano de medida: registra los datos procedentes de los órganos anteriores y
decide si actuar en consecuencia sobre la protección o no.
- Órgano de salida: su misión es amplificar la señal procedente de los órganos
anteriores para que ésta sea capaz de hacer funcionar una serie de contactos de
mando (contactores).
- Órgano accionador: no forma parte del relé ya que se trata de la bobina interna
del disyuntor, que es la encargada de mover los contactos del aparato cuando entre
sus extremos aparece una tensión suficiente.
- Fuente auxiliar de alimentación: se encarga de alimentar al relé de manera
permanente.
*Modos de desconexión
- Desconexión mecánica: el movimiento de los contactos del interruptor se realiza
con la ayuda de elementos mecánicos como levas, resortes...
- Desconexión eléctrica: el relé realiza la acción sobre un contacto auxiliar
(contactor) que, a su vez, alimenta el circuito de la bobina del disyuntor. Este
contacto auxiliar suele ser normalmente abierto y cuando recibe tensión se cierra
alimentando la bobina interna del disyuntor provocando su disparo.
*Modos de reconexión
- Relés de reenganche automático: cuando desaparece la anomalía eléctrica, se
rearman por sí mismos sin necesidad de acciones manuales o ayuda de terceros
dispositivos.
- Relés de bloqueo: no se rearman automáticamente una vez ha desaparecido la
anomalía eléctrica. Llevan asociados un sistema de señalización que se activa
cuando actúa el dispositivo. Este sistema de señalización (acústico o visual), tiene la
misión de avisar a que el relé se encuentra en posición de activación y que es
necesario rearmarlo manualmente.
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