Funcionamiento de una estación electrica

Funcionamiento de una estación electrica

Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, para facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general 3 principales, y las demás son derivadas.

Las secciones principales son las siguientes:

1. Sección de medición.

2. Sección para las cuchillas de paso.

3. Sección para el interruptor.

Las secciones derivadas normalmente llevan interruptores, depende de que tipo, hacia los transformadores.

Como norma general, se puede hablar de subestaciones eléctricas elevadoras, situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, hasta 132, 220 o incluso 400 kV, antes de entregar la energía a la red de transporte. Las subestaciones eléctricas reductoras, reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente entre 13,2, 15, 20, 45 ó 66 kV y entregan la energía a la red de distribución. Posteriormente, los centros de transformación reducen los niveles de tensión hasta valores comerciales (baja tensión) aptos para el consumo doméstico e industrial, típicamente 400 V.

Tipos de subestaciones eléctricas que existen:

TIPOS DE SUBESTACIONES ::.

Las subestaciones de distribución se pueden clasificar según su ubicación en:

• Subestación aérea

• Subestación de piso

• Subestación subterránea

SUBESTACIÓN AÉREA ::.

La subestación aérea o tipo poste es empleada en zonas rurales, y urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales o residenciales de estratos 1,2 y 3. La subestación aérea esta conformada por un transformador de distribución, acompañado de su respectiva protección contra sobretensión (Descargadores de sobretensión DST) y protección contra sobrecorriente (cortacircuitos), como también de algunos accesorios indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y herrajes.

Los transformadores utilizados en este tipo de subestación pueden ser monofásicos o trifásicos y los fabricantes ofrecen transformadores de distribución con potencias nominales normalizadas que no exceden los 150 kVA, cuando la potencia nominal excede los 112.5KVA o el peso del transformador sobrepasa los 650kg, se requiere utilizar para su instalación una estructura tipo H. La estructura tipo H se compone de dos apoyos (postes).

La alimentación de los transformadores que conforman una subestación aérea puede hacerse por red aérea o subterránea.

Figura 2.5.1. Subestación aérea o tipo poste*

Los niveles de tensión para redes de uso público se encuentran definidos en la Norma ICONTEC NTC 1340 es tensiones nominales en sistema de energía eléctrica a 60 Hz en redes de servicios públicos, y, pero si un cliente de un operador de red requiere un nivel de tensión diferente, puede definir su contrato de conexión en un nivel de tensión normalizado, con el cual alimentará un transformador de su propiedad, este transformador recibe el nombre de transformador de uso dedicado y definir así la relación de transformación que más le convenga a sus necesidades.

Las potencias nominales de los transformadores instalados en subestación aérea o tipo poste en Colombia son las siguientes:

Tabla 2.5.1. Potencias nominales de transformadores

instalados en subestación aérea o tipo poste en Colombia

En las estructuras empleadas por operadores de red en Colombia para la subestación tipo poste encontramos:

Disposición con cable de guarda trafo monofásico unipolar

Disposición con cable de guarda trafo monofásico unipolar autoprotegido

Trafo en poste circuito primario tangencial

Trafo en estructura tipo H circuito primario tangencial

Trafo en poste autoprotegido

SUBESTACIÓN DE PISO ::.

La subestación de piso se utiliza en zonas urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales, comerciales, alumbrado público y residencial.

Las subestaciones de piso presentan variantes que determinan su clasificación en: subestación tipo patio, subestación tipo pedestal o pad mounted y subestación capsulada.

SUBESTACIONES TIPO PATIO ::.

Las subestaciones tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias, habitualmente son alimentadas por redes subterráneas a 34,5 kV y en el lado de baja tensión se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del usuario.

Figura 2.5.2. Subestación tipo patio*

Las potencias nominales comúnmente utilizadas en los transformadores monofásicos o trifásicos que conforman subestaciones de patio urbana son:

Tabla 2.5.2. Potencias nominales de transformadores

instalados en subestación de patio urbana en Colombia

Los transformadores con potencia nominal entre 1000 kVA y 2500 kVA, deben tener tanque de expansión o cámara con colchón de aire que permita la apropiada refrigeración del transformador.

Algunas de las configuraciones de la subestación tipo patio empleadas en Colombia son:

Centro de distribución industrial 34,5 kV tipo exterior – derivación aérea con reconectador

Centro de distribución industrial 34,5 kV tipo exterior – derivación aérea con seccionador fusible

En las subestaciones tipo patio el equipo de medida se debe encontrar alojado en una celda tipo intemperie de fácil acceso para el personal sin tener que ingresar al patio de conexiones; para la protección contra sobretensiones el transformador debe contar con descargadores de sobretensión (DST) de 27 kV, 10 kA, de óxido metálico y por el lado de alta tensión debe utilizar un reconectador o seccionador con fusible tipo HH.

La subestación debe estar provista de una puesta a tierra a la cual se conectaran las partes metálicas no conductoras del equipo empleado en la subestación, así como las crucetas metálicas, los cables de guarda, la carcaza del transformador, los DST y el neutro del transformador.

SUBESTACIÓN PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN) ::.

La subestación pedestal o pad mounted (tipo jardín) puede ser utilizada

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