subestaciones de potencia

SUBESTACIONES DE POTENCIA

GENERALIDADES Y APLICACIONES

1 EL PROCESO

GENERACION - TRANSMISION CONVERSION - DISTRIBUCION

Generalidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONES

GENERACION Conversin de otros tipos de energa a energaelctrica a travs de los generadores.Se habla de las Centrales de Generacin en sus diferentes tipos.Tensiones entre los 6 y los 13.8 kV

TRANSMISION Transporte de la energa a los centros de consumominimizando las prdidas. Por ello se realiza con relativas bajascorrientes lo cual equivale como principio de la conservacin de laenerga (despreciando las prdidas) a la elevacin de las tensiOnesde utilizacin o de transporte. Se habla entonces de las Lneas deTransmisin o de Transporte en tensiones desde los 220 kV. Secontemplan igualmente tensiones entre los 115 y 66 kV comovalores para la subtransmisin regional



CONVERSION Devolver el proceso para iniciar una etapa deescalonamiento por pasos para bajar la tensin a los valoresde utilizacin, bien a niveles de Subtransmisin oDistribucinUn primer escaln coloca un bloque grande de energa(Ejemplo unos 90 MVA de potencia de manera constante osin interrupciones), a un nivel de tensin intermedio :

La Subestacin de Potencia.Un segundo escaln lleva los niveles de tensin de media abaja:

La Subestacin de Distribucin,Estas ltimas de local o de poste.


IMPORTANCIA DE LA SUBESTACION



SUBESTACIONES DE POTENCIA

GENERALIDADES



DEFINICION

Sitio donde se realiza de manera controlada,confiable y segura la conversin o cambio delos niveles de tensin de valores mayores amenores y viceversa a potencias grandes,garantizando un manejo adecuado al flujo deesa potencia a travs de los diferentescaminos establecidos para su transporte.


TIPOS DE SUBESTACIONESTABLA 1

TENSIONES MAXIMAS NORMALIZADAS IEC PARA SUBESTACIONES DE ALTA TENSION

300

362

420

550

800



ELEMENTOS O EQUIPOS QUE LA CONFORMAN

Elementos de Conversin : Los transformadores de potencia, caracterizados por la potencia que pueden manejar expresada en MVA y los niveles de tensin que soportan

Elementos de corte o de interrupcin y restablecimiento del flujo de potencia: Los interruptores de potencia


TIPOS DE SUBESTACIONESCONVENCIONES IEC MAS UTILIZADAS




Elementos de aislamiento para seguridad: Losseccionadores que interconectan tanto loscaminos de conduccin entre los dems equiposde la subestacin como los de puesta a tierra .Delimitan igualmente las zonas seguras de trabajomediante el establecimiento del corte visible.

Elementos de conversin para la medida y laproteccin: Los transformadores de corriente(CT) o de potencial ( PT )



Elementos de Control : Equipos y accesoriosque producen y transmiten la orden deoperacin o movimiento de los elementos deequipos de potencia entregando las sealesadecuadas del estado de los equipos.

Elementos o puntos de Unin: Barrajes o puntos nodales



Elementos de Servicios Auxiliares: Equipos para complementar las funciones anteriores, tales como el suministro constante de las tensiones de alimentacin, las comunicaciones de seales, voz humana o datos a otros sitios, etc. Los transformadores para servicio internos, tableros de distribucin de circuitos de auxiliares, bateras rectificadores o cargadores de bateras y las plantas de emergencia o grupos electrgenos.

TIPOS DE SUBESTACIONESESQUEMA UNIFILAR SIMPLE MODULO DE SALIDA DE LINEA


TIPOS DE SUBESTACIONESESQUEMA UNIFILAR SIMPLE MODULO DE TRANSFORMACION


Esquema unifilar simple con 7 mdulos Barra sencilla

TIPOS DE SUBESTACIONESsiluetas de equipos S/E convencional ( Aire )


TIPOS DE SUBESTACIONESSiluetas de barras S/E convencional ( Aire ) barra sencilla


TIPOS DE SUBESTACIONESSiluetas de barras S/E convencional ( Aire ) barra doble



TIPOS O CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU FUNCION

ELEVADORA Cambio de los niveles de Tensin desde Generacin a Transporte

REDUCTORA Cambio de los niveles de Tensin desde Transporte al primer nivel de Distribucin

DE MANIOBRA Manejar los flujos de potencia hasta los centros de consumo dentro de un

sistema interconectado (altas y extra altas tensiones)

CONVERSION TRANSMISION / SUBTRANSMISION Alimentacin a un subsistema a niveles

de tensiones altas, con relaciones de transformacin no superiores de 2 a 1

MIXTAS Cualquier combinacin de las anteriores.



TIPOS O CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU TAMAO

DE POTENCIA :

o DE GRAN POTENCIA Arriba de 100 MVA, tensiones superiores a 220 kV

o DE MEDIANA POTENCIA Entre 30 y 60 MVA, tensiones entre 66 y 115 kV

o DE PEQUEA POTENCIA Entre 2 y < 30 MVA , tensiones entre 6,6 y 66 kV

DE DISTRIBUCION

o DE LOCAL entre 0,5 y 2 MVA

o De poste debajo de 0,5 MVA


CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR EL TIPO DEAISLAMIENTO

CONVENCIONALES: Aislamiento entre las partes adiferente tensin por la distancia a travs del aire. Dependenentonces de la altura sobre el nivel del mar, las caractersticasgeogrficas y ambientales: Temperatura, Viento, Polucin,sismisidad, etc.

CAPSULADAS: Aislamiento entre las partes a travs deotro elemento, como el aire a presin, el gas SF6, enambientes que no permiten el contacto con el aire. Por lotanto son independientes de las condiciones ambientales.


Generalidades y aplicaciones: Subestacin Convencional

Generalidades y aplicaciones : Mdulo de Subestacin en SF6

CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU CONFIGURACION

Desde el punto de vista de la continuidad del servicio secaracterizan por la Seguridad, Confiabilidad y Flexibilidad, lascuales dependen a su vez de la importancia de la subestacindentro del sistema, y de la carga alimentada. Definimos acontinuacin estos conceptos

Seguridad: SUBESTACION SEGURA Propiedad de la instalacinde mantener el servicio sin interrupciones an durante fallasde sus elementos principales (barraje, interruptor). Define lamxima continuidad.

Factores que la determina: Duplicacin de interruptores oconfiguraciones especiales.


CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU CONFIGURACION

Confiabilidad : SUBESTACION CONFIABLE Funcin probabilstica quedefine la expectativa de proporcionar el servicio durante un perodode tiempo, bajo condiciones N-1, N-2, etc... ( N: No. de elemento quedeterminan la conduccin de energa dentro del sistema). En estacondicin y si ocurre un fallo en un elemento, se restablece elservicio en poco tiempo a travs de una maniobra o un reemplazo dela funcin por otro equipo.

Factores que la determinan: Duplicacin de barrajes, disposicionesde reemplazo de equipos indisponibles.

Flexibilidad: SUBESTACION FLEXIBLE Facilidad de cambiar laconfiguracin existente para mantener la continuidad del servicioante mantenimientos, daos, ampliaciones o para facilitar los finesoperativos de las mismas tales como el manejo de los flujos de lapotencia del sistema, etc.


PatioP

Patio Subesatcin Convencional

SELECCIN DE LAS TENSIONES DE UTILIZACION

Las tensiones a utilizar en los primarios y secundarios de las subestaciones se definen prcticamente en el PLANEAMIENTO ELECTRICO de las empresas, y se definen por:

1-La ubicacin de la subestacin dentro del sistema.

2-El tipo de cargas a atender (Caractersticas especiales)

3-La funcin especfica de la subestacin: Interconexin (Maniobra), Atencin a una necesidad de suplir cargas en una regin (Distribucin)

4-El tamao de la subestacin: La carga a alimentar y las proyecciones de aumento. Corresponden estas definiciones a las dependencias de Planeamiento Elctrico de las empresas.


DETERMINACION DEL TAMAO DE LA INSTALACION

Para las Subestaciones del tipo de Conversin o Distribucin, el tamao se define por la capacidad de los transformadores. Estos a su vez se dimensionan segn la carga a alimentar la cual se define a su vez por los mdulos mnimos o capacidades por circuito de distribucin y por las expectativas de crecimiento de las cargas. Normalmente las empresas de energa definen los tamaos mximos de la carga a alimentar por mdulo o circuito.

Estas determinan igualmente el tamao del transformador econmico para normalizar de esta manera los tamaos en MVA de los transformadores tpicos a utilizar dentro de su sistema.

El nmero de transformadores lo determina a su vez el nmero de alimentadores por nivel de tensin y la aplicacin del concepto de la POTENCIA FIRME de la instalacin.


MARCO REGULATORIO

Adicionalmente a las disposiciones constructivas y a las caractersticas que deben cumplir todos los equipos componentes de la subestacin de acuerdo a las normas internacionales, se cuenta con otras disposiciones que regulan los procedimientos generales tanto para la construccin como para el mantenimiento de las mismas.

Igualmente se cuenta con los requisitos de ley tendientes a mantener el equilibrio ambiental o a minimizar el impacto de una nueva instalacin u otra existente.

Estos requisitos se contemplan en la Ley de Servicios Pblicos, Res 142 de 1994, Ley Elctrica (Res. 143 de 1994), en el Cdigo de Redes Res. 070 de 1998, esta ultima en lo concerniente al tpico de las Subestaciones, Construccin y Mantenimiento y en las resoluciones de Control del Medio Ambiente.


Aplicaciones : el STN 500 y 230 kV

OPERACIN SUBESTACIONES DE MT

B/QUILLA 110 kV

BOLIVAR 66 kV

CEDENAR/INTERCAMBIO ECUADOR

CQR 115 kV

VALLE DEL CAUCA 115 kV

BOYAC 115 kV

TRANSFORMACIN

HUILA/CAQUETA

SAN CARLOS

PRIMAVERA

BACAT

OCAA

COPEY

BOLIVAR

B/QUILLA 110 kV

BOLIVAR 66 kV

CEDENAR/INTERCAMBIO ECUADOR

CQR 115 kV

VALLE DEL CAUCA 115 kV

BOYAC 115 kV

TRANSFORMACIN

HUILA/CAQUETA

BOGOT 115 kV

SAN CARLOS

PRIMAVERA

BACAT

OCAA

COPEY

BOLIVAR

Aplicaciones : Una parte de Bogot 500 y 115 kV

Tunal

Noroeste

Torca

Balsillas

Lnea Primavera Bacat 500 kV (ISA)

Bacat450 MVA 500/115 kV y 5 lneas 115 kV

Salitre

Tibabuyes

El Sol

Cha

Suba

Area de Influencia

Circo

N

Proyecto Bacat 500kV / 115kV

Termozipa

Ejercicios Tipo 1 Generalidades y aplicaciones

Ejercicios tipo 1 Respecto a los esquemas de conexin de barras indicados en los dibujos 1 a 5 de la pagina siguiente,

1 Discutir en cada caso las diferencias en las caractersticas de :Maniobrabilidad entre 1 y 4Flexibilidad entre 2 y 5Mantenibilidad entre el 1 y 2, 1 y 5 y entre 2 y 5Confiabilidad entre 1 y 5 Seguridad entre 1 y 3

2 Respecto a las conexiones indicadas en los mismos dibujos 1 a 5 y los 6 a 10 establecer separadamente :Ventajas de 6 con relacin a 3 y a 4 Ventajas de 7 con relacin a 1 y 2Ventajas de 8 con relacin a 5Ventajas de 9 con relacin a 4Ventajas de 10 con relacin a 5 y a 9

3 Segn lo anterior, como se justifican las instalaciones indicadas en los dibujos 1 a 5 ?

4 Utilidad de la instalacin 11

Generalidades y aplicaciones Ejercicios Tipo 1

EJERCICIOS TIPO 2

Algunos referidos a los esquemas de la carpeta 22 de fotocopiadora del edificio 453

1 Dibujar segn las convenciones de la clase el esquema unifilar de una subestacin de potencia 110/13,2 kV en barra sencilla con dos mdulo de lnea y uno de transformacin, con los equipos de potencia necesarios y los calibres de conductores . Cada lnea debe manejar una potencia de 100 MVA. El transformador ser de 50 MVA

2 Esquema 2 ( Unifilar del STN enviado) subestaciones de una parte del Sistema interconectado Nacional STN a 220 kV. Los cuadrados indican interruptores. Identifique y explique al menos dos conexiones entre interruptores con las cuales se permite que las subestaciones Cerromatos- Chin Sabanalarga 500 kV permanezcan conectadas

3 Esquema 2. (o Unifilar del STN enviado ) Cual es la posicin abierto (open ) o cerrado (close) de los interruptores de la subestacin Chin 500 kV para permitir mantenimiento en la barra 2 y al mismo tiempo la conexin a las subestaciones de 500 kV vecinas.

4 Esquema 3, ( Unifilar del STN enviado) Referidos a la lmina 3. Indique cuales interruptores de las subestaciones Sabanalarga y Ternera 220 kV deben permanecer cerrados para permitir la conexin de las subestaciones Nueva Barranquilla 220 kV y Termocartagena 220 Kv.


EJERCICIOS

5 Esquema 4 Unifilar Subestacin Daro Valencia 115 kV .

Barra principal con Transferencia

- Identificar y explicar las bondades de esta configuracin con relacin a una de barra sencilla.

- Maniobra para reemplazar el interruptor de la linea Colegio por el mdulo de transferencia sin afecta el servicio de la linea.

6 Esquema 5 Unifilar Subestacin Noroeste 220 kV.

Barra principal seccionada y barra de reserva con Paso directo By-pass

5.1 Explicar las ventajas de esta configuracin con relacin a las del esquema 4

5.2 Explicar maniobra de paso directo para retirar del servicio el interruptor de la lnea Purnio2 y entregarlo a mantenimiento sin afectar el servicio de esta salida.

7 Esquema 6 Unifilar 220 y 115 kV Subestacin Circo

- Explicar las desventajas de esta configuracin en cualquiera de sus dos niveles de tensin en relacin a la presentada en el esquema 5.

- Explicar la maniobra de cambio de barras en subestacin 230 kV sin afectar servicio

- Idem anterior pero en subestacin 115 kV


subestaciones de potencia

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