Download - subestaciones presentacion

SUBESTACIONES

J. M. ARROYO

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y AUTOMÁTICA ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS INDUSTRIALES

UNIVERSIDAD DE CASTILLA – LA MANCHA

CAMPUS UNIVERSITARIO S/N E-13071 CIUDAD REAL

ESPAÑA

Abril 2002

J. M. Arroyo Subestaciones

CONTENIDOS 1. INTRODUCCIÓN 2. ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN 3. DISEÑO DE UNA SUBESTACIÓN 4. DISPOSICIÓN FÍSICA 5. OPERACIÓN 6. INTERRUPTOR

02/04/2003 1


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 2


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 3


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 4


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 5


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 6


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 7


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 8


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 9


INTRODUCCIÓN

INSTALACIÓN CON 2 OBJETIVOS: 1. TRANSFORMACIÓN DE TENSIONES (GENERACIÓN, TRANSPORTE, REPARTO, DISTRIBUCIÓN) 2. REDISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA (CONFLUENCIA DE LÍNEAS)

02/04/2003 10


INTRODUCCIÓN

02/04/2003 11


INTRODUCCIÓN

LOCALIZACIÓN DE LAS SUBESTACIONES DEPENDE DE SU FUNCIÓN:

CERCANA A CENTROS DE CONSUMO •

•

•

CERCANA A CENTROS DE GENERACIÓN

DEPENDIENDO DEL NIVEL DE TENSIÓN ⇒ DISPONIBILIDAD DEL TERRENO (URBANO, RURAL)

02/04/2003 12


INTRODUCCIÓN TIPOS DE SUBESTACIONES SEGÚN FUNCIÓN

• INTERCONEXIÓN

CONFLUENCIA DE VARIAS LÍNEAS SIN TRANSFORMACIÓN SEGURIDAD DEL SUMINISTRO Y REDUCCIÓN DE COSTES DE GENERACIÓN UTILIZACIÓN FRECUENTE

TRANSFORMACIÓN PURA •

TÍPICAMENTE DOS LÍNEAS DE ENTRADA Y UNA TRANSFORMACIÓN A UN NIVEL INFERIOR DE TENSIÓN

SUMINISTRO DE ENERGÍA A NIVELES DE SUBTRANSPORTE, REPARTO Y DISTRIBUCIÓN

SUMINISTRO A GRANDES CONSUMIDORES CONECTADOS DIRECTAMENTE A LA RED DE TRANSPORTE UTILIZACIÓN REDUCIDA

02/04/2003 13


INTRODUCCIÓN TIPOS DE SUBESTACIONES SEGÚN FUNCIÓN

• INTERCONEXIÓN CON TRANSFORMACIÓN A UNO O VARIOS NIVELES INFERIORES DE

TENSIÓN

UTILIZACIÓN FRECUENTE

DE CENTRAL •

INYECCIÓN EN LA RED DE LA ENERGÍA GENERADA POR LAS CENTRALES

EMPLAZAMIENTOS CON CARACTERÍSTICAS MUY ESPECIALES

02/04/2003 14


SUBESTACIÓN DE CENTRAL

02/04/2003 15


INTRODUCCIÓN TIPOS DE SUBESTACIONES SEGÚN EMPLAZAMIENTO

• INTEMPERIE

INTERIOR •

•

•

BLINDADAS

RURALES

02/04/2003 16


SUBESTACIONES DE INTEMPERIE

• DISEÑADAS PARA CONDICIONES ATMOSFÉRICAS ADVERSAS. NO TODO ESTÁ EN EL EXTERIOR

• GENERALMENTE SE USAN PARA TENSIONES MAYORES QUE LA TENSIÓN DE DISTRIBUCIÓN (20 kV) A LA INTEMPERIE

• TENSIONES DE DISTRIBUCIÓN EN EDIFICIO

• EDIFICIO DE MANDO Y CONTROL: CUADRO DE MANDO Y PROTECCIONES

• TENSIÓN PEQUEÑA ⇒ DISTANCIAS MENORES ⇒ EDIFICIO CON MAYOR PROTECCIÓN Y MAYOR FACILIDAD DE REPARACIÓN

02/04/2003 17


SUBESTACIONES DE INTERIOR MAYOR PARTE DE LA INSTALACIÓN ESTÁ DENTRO DE UN EDIFICIO TRANSFORMADORES A LA INTEMPERIE VENTAJAS:

MAYOR PROTECCIÓN (CONTAMINACIÓN, HUMEDAD, AMBIENTE SALINO) •

•

DISTANCIAS MENORES INCONVENIENTES:

MÁS CARAS (COMPROMISO CON EL PRECIO DEL SUELO EN ZONA URBANA) •

•

PROBLEMAS CON INCENDIOS (SALTAN LAS PROTECCIONES POR IONIZARSE EL AIRE)

02/04/2003 18


SUBESTACIONES BLINDADAS

• NUEVO DIELÉCTRICO: HEXAFLUORURO DE AZUFRE (SF6), GAS DE ALTA CAPACIDAD DIELÉCTRICA, MUY ESTABLE, NO INFLAMABLE

• PERMITE DISTANCIAS MUCHO MENORES, SE USAN EN POBLACIONES O EN ÁREAS DE

ALTA CONTMINACIÓN

• TAMAÑO DE LOS TRANSFORMADORES NO SE PUEDE REDUCIR (DE ÉL DEPENDE SU POTENCIA)

• MANTENIMIENTO REDUCIDO (MENOS PROBLEMAS QUE EL ACEITE DE LOS

TRANSFORMADORES) EJEMPLO:

INTEMPERIE (220 kV) SEPARACIÓN DE 4 m •

•

•

INTERIOR (220 kV) SEPARACIÓN DE 2 m

BLINDADA (220 kV) SEPARACIÓN DE 15 cm

02/04/2003 19


SUBESTACIONES RURALES

• INSTALACIONES PEQUEÑAS (300 m2 FRENTE A 1100 m2)

• MÁS SIMPLES

• MENOR CALIDAD DE SERVICIO

• NO PERMITEN DEMASIADAS MANIOBRAS

• SUELEN SER DE TENSIÓN DE REPARTO/DISTRIBUCIÓN (66/20 kV)

02/04/2003 20


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN • LÍNEAS

BARRAS O EMBARRADO •

•

•

•

•

•

•

•

•

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

PROTECCIONES (DE LÍNEA, DE TRANSFORMADOR, DE BATERÍA DE CONDENSADORES)

ELEMENTOS DE MEDIDA

CELDAS

SERVICIOS AUXILIARES

INSTALACIONES DE MANDO Y CONTROL

BATERÍAS (ALIMENTACIÓN DE PROTECCIONES)

OBRA CIVIL

02/04/2003 21


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN BARRA O EMBARRADO

ELEMENTO CONDUCTOR QUE RECOGE TODAS LAS INTENSIDADES QUE LLEGAN POR LAS LÍNEAS A LA SUBESTACIÓN

66 kV

20 kV

TRANSFORMADORES

LÍNEAS

LÍNEAS

02/04/2003 22


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN BARRA O EMBARRADO

CÁLCULO DE SECCIONES:

POR INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE •

•

POR ESFUERZOS ELECTRODINÁMICOS INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO INTEMPERIE: CABLE DE COBRE TUBO DE COBRE O ALUMINIO INTERIOR: TUBO DE COBRE PLETINA (8 × 80 mm, 10 × 80 mm, 2 DE 10 × 80 mm)

02/04/2003 23


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR DE POTENCIA

02/04/2003 24


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR DE POTENCIA

TRANSFORMACIÓN DE TENSIÓN A DISTINTOS NIVELES

NÚCLEO TRIFÁSICO •

•

•

BANCO DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS (MÁS FÁCIL DE TRANSPORTAR, FIABILIDAD)

AUTOTRANSFORMADOR (MÁS ECONÓMICO, MÁS PEQUEÑO, RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN PRÓXIMA A 1 ⇒ 220/132 kV)

3ER ARMÓNICO DE CORRIENTE Y TENSIÓN ⇒ ESTRELLA SIN NEUTRO, SECUNDARIO EN

TRIÁNGULO, DEVANADO TERCIARIO EN TRIÁNGULO

02/04/2003 25


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR CON TOMAS

CONTROL DE LA TENSIÓN:

REGULAR TENSIÓN SERVIDA DENTRO LÍMITES LEGALES •

•

•

CONTROLAR FLUJOS DE P Y Q EN LA RED

AJUSTE TENSIÓN FRENTE A INCREMENTO EN LA CARGA

REGULADOR EN CARGA (JANSEN) CONTROLADOR AUTOMÁTICO (PANTAM) 66/20 kV REGULACIÓN EN CARGA AUTOMÁTICA 132/66 kV REGULACIÓN EN CARGA MANUAL DESDE EL DESPACHO DE MANIOBRAS

(NO HAY PANTAM)

02/04/2003 26


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR CON TOMAS

02/04/2003 27


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PROTECCIONES. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

02/04/2003 28


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PROTECCIONES

02/04/2003 29


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PROTECCIONES

ALTA TENSIÓN:

SECCIONADOR: DISPOSITIVO CAPAZ DE AISLAR O SEPARA DE FORMA VISIBLE DOS PARTES DE UN CIRCUITO SIEMPRE QUE NO CIRCULE CORRIENTE ALGUNA

•

•

•

•

•

INTERRUPTOR: DISPOSITIVO DISEÑADO PARA CERRAR Y ABRIR UN CIRCUITO ELÉCTRICO POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE NORMAL O NOMINAL DEL MISMO.

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO O DISYUNTOR: DISPOSITIVO CAPAZ DE CERRAR Y ABRIR UN CIRCUITO ELÉCTRICO POR EL QUE CIRCULA UNA CORRIENTE ANORMALMENTE ELEVADA (CORTOCIRCUITOS)

TRANSFORMADORES DE MEDIDA: REDUCEN LAS MAGNITUDES DE TENSIÓN E INTENSIDAD QUE MIDEN PARA MEDICIÓN Y PARA SUMINISTRALAS A LOS RELÉS DE PROTECCIÓN

RELÉS DE PROTECCIÓN: DISPOSITIVOS QUE DAN ÓRDENES DE APERTURA O CIERRE A LOS INTERRUPTORES EN FUNCIÓN DEL VALOR DE LAS MEDIDAS QUE LE LLEGAN DESDE LOS TRANSFORMADORES DE MEDIDA. EN ALTA TENSIÓN SE UBICAN LEJOS DE LOS INTERRUPTORES

02/04/2003 30


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PROTECCIONES. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

DISEÑO DE SISTEMAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON CAMBIO DE CONFIGURACIÓN (CONEXIÓN O DESCONEXIÓN PRESTABLECIDA, CONDICIONES ANORMALES DE SERVICIO, AVERÍAS REPENTINAS) ELEMENTO QUE PERMITE CAMBIOS DE CONFIGURACIÓN EN LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS PROCESO DE CORTE:

SEPARACIÓN DE CONTACTOS Y ESTABLECIMIENTO DE UN ARCO •

•

•

EXTINCIÓN DEL ARCO ELÉCTRICO

REFORZAMIENTO DIELÉCTRICO DEL ESPACIO ENTRE CONTACTOS TRAS LA EXTINCIÓN DEL ARCO ⇒ TENSIÓN DE RESTABLECIMIENTO

02/04/2003 31


INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

02/04/2003 32


INTERRUPTOR AUTOMÁTICO TIPOS SEGÚN EL MEDIO DE EXTINCIÓN DEL ARCO

TRADICIONALMENTE:

ACEITE •

•

•

•

•

AIRE COMPRIMIDO

SOPLADO MAGNÉTICO

HEXAFLUORURO DE AZUFRE

VACÍO

ACTUALMENTE:

HEXAFLUORURO DE AZUFRE (M. T. Y A. T.) •

•

VACÍO (M. T.)

02/04/2003 33


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PROTECCIONES. SECCIONADOR

• ACOMPAÑAN AL INTERRUPTOR POR SEGURIDAD

• ELEMENTO DE CORTE VISIBLE

• AÍSLA AL INTERRUPTOR

• APERTURA SIN TENSIÓN

• APERTURA Y CIERRE BAJO CARGA (SÓLO M. T. ≡ 1-36kV)

• SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA (SÓLO EN LAS LÍNEAS)

02/04/2003 34


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR DE TENSIÓN

02/04/2003 35


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN TRANSFORMADOR DE INTENSIDAD

EN SERIE MIDE INTENSIDADES DE LÍNEA

02/04/2003 36


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN PARARRAYOS AUTOVÁLVULAS

DESCARGA DE SOBRETENSIÓN DESCARGA DE SOBREINTENSIDAD

02/04/2003 37


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN BATERÍAS DE CONDENSADORES

COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Q2

P1

cos ϕ1

02/04/2003 38


ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIÓN CELDAS

COMPARTIMENTO QUE PUEDE CONTENER:

SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA (RÁPIDA DE LÍNEA) •

•

•

•

•

•

•

•

•

SECCIONADOR DE AISLAMIENTO DE LA LÍNEA Y PUESTA A TIERRA DEL INTERRUPTOR

TERMINALES DE LAS LÍNEAS

INTERRUPTOR TRIPOLAR DE CORTE EN SF6

TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD Y TENSIÓN

SECCIONADOR DE BARRAS Y PUESTA A TIERRA DEL INTERRUPTOR

EMBARRADO

EQUIPO DE ACCIONAMIENTO, OPERACIÓN Y MANIOBRA

EQUIPOS DE PROTECCIÓN, MEDIDA Y TELEMANDO

02/04/2003 39


CELDA DE LÍNEA (132 kV)

02/04/2003 40


CELDA DE LÍNEA (66 kV)

02/04/2003 41


CELDA DE TRANSFORMADOR

02/04/2003 42


OBRA CIVIL ESTRUCTURAS METÁLICAS

ACERO GALVANIZADO • AMARRE DE LÍNEAS Y CONEXIONES TENDIDAS • SOPORTE DE EQUIPO ELÉCTRICO Y EMBARRADO • ESTRUCTURAS Y HERRAJES AUXILIARES

02/04/2003 43


CALLES Y PÓRTICOS

02/04/2003 44


OBRA CIVIL PARQUE INTEMPERIE

• CIMENTACIONES DE HORMIGÓN • CANALES DE CABLES DE CONTROL (HORMIGÓN Y CUBIERTOS CON TAPAS) • TRANSFORMADORES Y REACTANCIAS (BANCADAS DE HORMIGÓN, CAMINO DE RODADURA

CON RAÍLES, MUROS CORTAFUEGOS) • DRENAJE • EDIFICIO DE MANDO Y CONTROL Y CASETA DE RELÉS

02/04/2003 45


CRITERIOS DE DISEÑO • ESTANDARIZACIÓN DE PARÁMETROS ELÉCTRICOS

REDUCCIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL •

•

•

•

•

•

MANTENIMIENTO REDUCIDO

SEGURIDAD Y PROTECCIÓN FRENTE A AGENTES EXTERNOS

MAYOR POSIBILIDAD DE EXPLOTACIÓN

SIMPLICIDAD DE MANIOBRA

AMPLIACIONES FUTURAS SENCILLAS

02/04/2003 46


ESQUEMA UNIFILAR

02/04/2003 47


ESQUEMA UNIFILAR DETERMINADO POR: • FUNCIÓN DE LA SUBESTACIÓN

• CARACTERÍSTICAS DE LA ZONA DE LA RED CRITERIOS: • ECONOMÍA • FIABILIDAD Y SEGURIDAD • CONTINUIDAD EN EL SERVICIO (MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES) • COSTE • FACILIDAD DE OPERACIÓN • FLEXIBILIDAD, COMPLEJIDAD Y COSTE DEL MANTENIMIENTO • FACILIDAD DE AMPLIACIÓN Y REFORMA

02/04/2003 48


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR SIMPLE BARRA

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ SE PIERDE TODO

02/04/2003 49


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR BARRA PARTIDA

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ SE PIERDE MEDIA BARRA TRAS “APAGÓN” DE CORTA DURACIÓN

02/04/2003 50


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR SIMPLE BARRA CON BY-PASS

02/04/2003 51


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR SIMPLE BARRA CON BARRA DE TRANSFERENCIA

EL INTERRUPTOR DE LA BARRA DE TRANSFERENCIA PUEDE SUSTITUIR A CUALQUIER INTERRUPTOR DE LÍNEA ⇒ MANTENIMIENTO SIN PÉRDIDA DE SUMINISTRO FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ SE PUEDE OPERAR SOBRE LA BARRA DE TRANSFERENCIA (CON PELIGRO,

FALLO EN LÍNEA AFECTA A TODAS LAS LÍNEAS)

02/04/2003 52


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR DOBLE BARRA

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ SÓLO APAGÓN MOMENTÁNEO

02/04/2003 53


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR DOBLE BARRA CON BY-PASS

02/04/2003 54


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR DOBLE BARRA CON BARRA DE TRANSFERENCIA

02/04/2003 55


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR DOBLE BARRA CON DOS BARRAS DE TRANSFERENCIA

02/04/2003 56


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR INTERRUPTOR Y MEDIO

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ FUNCIONAMIENTO NORMAL MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES ⇒ FÁCIL Y FLEXIBLE, SIN PÉRDIDA DE SUMINISTRO

02/04/2003 57


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR DOBLE BARRA Y DOBLE INTERRUPTOR

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ FUNCIONAMIENTO NORMAL MANTENIMIENTO DE INTERRUPTORES ⇒ FÁCIL Y FLEXIBLE, SIN PÉRDIDA DE SUMINISTRO

02/04/2003 58


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR TRIPLE BARRA

02/04/2003 59


CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR POLÍGONOS (ANILLO)

FALLO EN LÍNEA ⇒ SE PIERDE LA LÍNEA FALLO EN BARRA ⇒ SE PIERDE UNA LÍNEA SE PUEDEN MANTENER LOS INTERRUPTORES SIN PÉRDIDA DE SUMINISTRO

02/04/2003 60


CONFIGURACIONES MÁS USADAS POR REE EN TRANSPORTE

• INTERRUPTOR Y MEDIO • DOBLE BARRA CON DOBLE INTERRUPTOR • BARRA SIMPLE PARA REACTANCIAS

02/04/2003 61


DISPOSICIÓN FÍSICA • DISTANCIAS DE SEGURIDAD

MANTENIMIENTO EN UNA POSICIÓN NO DEBE AFECTAR A LAS CONTIGUAS CIRCULACIÓN LIBRE DE PERSONAS POR TODA LA SUPERFICIE DE LA SUBESTACIÓN ⇒ ZÓCALOS DE AISLADORES A 2.3 m Y ELEMENTOS A TENSIÓN NOMINAL A 6 m MÍNIMO VIALES PAVIMENTADOS PARA VEHÍCULOS DELIMITACIÓN DE LA ZONA DE TRABAJO

• EMBARRADOS

FLEXIBLES (MAYOR ALTURA DE LOS PÓRTICOS, MAYOR DISTANCIA ENTRE FASES) RÍGIDOS (ESTRUCTURA MÁS LIGERA, MENOR VOLUMEN DE OBRA CIVIL, MATERIAL DE CONEXIÓN MÁS SIMPLE, MAYOR RESISTENCIA MECÁNICA, AUSENCIA DE EFECTO CORONA)

02/04/2003 62


DISPOSICIÓN FÍSICA SUBESTACIONES INTEMPERIE

VÁLIDA PARA INTERRUPTOR Y MEDIO, ANILLO (4 SALIDAS) O DOBLE INTERRUPTOR

02/04/2003 63



02/04/2003 64



02/04/2003 65



02/04/2003 66



02/04/2003 67


DISPOSICIÓN FÍSICA SUBESTACIONES DE INTERIOR

02/04/2003 68


DISPOSICIÓN FÍSICA SUBESTACIONES DE INTERIOR

02/04/2003 69


OPERACIÓN NORMALMENTE, RÉGIMEN ABANDONADO (SIN PERSONAL DE SERVICIO) ESTRUCTURA DE TELECONTROL (SISTEMA DE CONTROL DIGITAL, FIBRA ÓPTICA): • TRANSMISIÓN DE INDICACIONES Y ESTADOS (SEÑALES DIGITALES)

• MEDIDAS (SEÑALES ANALÓGICAS)

• ÓRDENES

• MEDIDAS DE ENERGÍA POSIBILIDAD DE OPERACIÓN LOCAL EN CASO DE FALLO (SISTEMA DE CONTROL CONVENCIONAL, CABLEADO CONVENCIONAL)

02/04/2003 70

Download - subestaciones presentacion

Top Related