GENERALIDADES DE SUBESTACIONES ELECTRICAS

INTRODUCCIÓN

Para establecer los niveles adecuados de tensión  en el nuevo estadio de futbol de Minatitlán, requiere diseñar una subestación eléctrica. El estadio es de una capacidad de 50 000 personas, contiene 4 vestidores para los equipos, 400 suites, 3 restaurantes, una tienda comercial, 10 baños, un estacionamiento.

Las subestaciones eléctricas desempeñan un papel indispensable en los sistemas de distribución de la energía eléctrica. Se encargan de cambiar los niveles de tensión y corriente con el fin de minimizar pérdidas y optimizar la distribución de la potencia por todo el sistema.

El elemento principal de una subestación eléctrica es el transformador, por lo tanto se debe elegir un transformador que responde a las exigencias del estadio para que la subestación pueda funcionar a su óptima condición. Se realizará un estudio de todas las cargas: la iluminación, sistema de aire acondicionado para las diversas áreas del estadio.

En caso de emergencia, el estadio debe de tener energía eléctrica en zonas estratégicas tale como los pasillos, ruta de evacuación y salidas de emergencias. Para ello se diseñara un sistema de emergencia eléctrica alimentado por paneles solares. Se almacenará dicha energía en bancos de batería y mediante un tablero de sincronización, se interconectará con la red fija en este caso comisión federal de electricidad (CFE).

El presente proyecto tomara en cuenta todos los factores y componentes implicados en el diseño de una subestación eléctrica: los elementos primarios,  segundarios y el sistema de protección.

CAPÍTULO I

GENERALIDADES DE SUBESTACIONES ELECTRICAS

Una subestación eléctrica es una instalación, o conjunto de dispositivos eléctricos, que forma parte de un sistema eléctrico de potencia cuya principal función es establecer los niveles de tensión adecuados para la transmisión y la distribución de la energía eléctrica. El transformador es el equipo principal de una subestación eléctrica.

En otras palabras, es el punto dentro del sistema de potencia en el cual se cambian los niveles de tensión y corriente con el fin de minimizar pérdidas y optimizar la distribución de la potencia por todo el sistema. Es además el centro donde se recibe y reparte la energía producida en las centrales generadoras, maniobrando y controlando su destino final a los diferentes centros de consumo, con determinados requisitos de calidad.

1.1_CLASIFICACIÓN DE LAS SUBESTACIONES

Las Subestaciones pueden clasificarse:

1. Por su función dentro del sistema de potencia.
2. Por su tipo de operación.
3. Por su forma constructiva.
4. Por su ubicación

1.1.2-Clasificación de las Subestaciones por su función dentro del sistema:

a. Subestaciones elevadoras: Es la estación primaria de la energía producida por las plantas generadoras, su objetivo esencial es transformar el voltaje a niveles altos para lograr economía con la reducción de la corriente.

b. Subestaciones reductoras: Su función es reducir el voltaje de transmisión a niveles de subtransmisión o de subtransmisión a niveles de transmisión o de transmisión a niveles de distribución para enviarla a los centros de consumo industrial o residencial.

Estas son subestaciones que se encuentran en las redes de transmisión o de distribución y constituyen el mayor número subestaciones en un sistema eléctrico.

Los transformadores de distribución instalados a lo largo de los circuitos, se encargan de reducir los niveles a baja tensión (440, 220, 108 V), para alimentar a los usuarios.

c. Subestaciones de enlace: su función es conectar las diferentes líneas de transmisión y de subtransmisión para incrementar la continuidad, la confiabilidad del servicio y tener así mayor flexibilidad de operación.

1.1.3. Clasificación de las Subestaciones por tipo de operación:

a. Subestación de transformación o variadores de tensión: La tensión de salida es diferente de la de entrada; estas son las que permiten elevar o reducir los niveles de tensión desde los puntos de generación, pasando por lo niveles más altos de transmisión, hasta los niveles más bajos de subtransmisión o distribución.

b. Subestación de maniobra o de switcheo: Su función es unir algunas líneas de transporte con otras de distribución, con el propósito de dar mayor confiabilidad y continuidad al servicio; el nivel de tensión es uno solo, por lo tanto, no se utilizan transformadores de potencia que eleven o reduzcan el voltaje y a que no se requiere modificar el nivel de voltaje de las fuentes de alimentación.

1.1.4-Clasificación de las Subestaciones por su forma constructiva:

a. Subestación Convencional: Es del tipo exterior pero la instalación de su equipo es abierta, sin que nada los proteja.

b. Subestación Encapsulada: Es una subestación cuyas partes vivas y equipos que soportan tensión están contenidos dentro de envolventes metálicos. Por ejemplo, las Subestaciones encapsuladas en SF6. (pueden ser interior o exterior)

c. Subestación Móvil: Se caracteriza porque todo el conjunto de equipos instalado sobre un remolque. Su objetivo básico es el de ser utilizado bajo circunstancias de emergencia, en cualquier punto del sistema.

1.1.5-Clasificación de las subestaciones por su ubicación:

a. subestación aérea: son aquellas que se instalan generalmente en los postes de líneas de subtransmisión y distribución. Está formada por un transformador de distribución acompañado con respectiva protección contra sobretensión y sobrecarga  

b. Subestaciones de piso: son las subestaciones de tipo patio, subestación tipo pedestal y subestación capsulada.

c. subestaciones subterráneas:

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.

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Figura 1.1: Tipos de subestaciones eléctricas.

1.2-Elementos primarios de una subestación eléctrica:

• Transformador.
• Interruptor de potencia.
•  Restaurador.
•  Fusibles.
•  Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba.
• Apartarrayos.
• Tableros duplex de control.
•  Condensadores.
• Transformadores de instrumento.
• Aisladores
• Sistemas de tierra
• Sistema de hilo de guarda

1.2.1-TRANSFORMADORES DE POTENCIA:

Es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, basándose en el fenómeno de la inducción electromagnética.

 Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un núcleo cerrado de material ferromagnético, pero aisladas entre sí eléctricamente. Las bobinas o devanados se denominan primarios y secundarios según correspondan a la entrada o salida del Sistema en cuestión, respectivamente.

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