• Author / Uploaded
• Eisquel Ferrer

Citation preview

1. Equipos de maniobras de una sub-estación  Disyuntores 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 distinguen varios tipos de disyuntores.

 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 auto neumático, 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.  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.

 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 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.  Reconectadores Es un interruptor de potencia para el servicio de líneas de distribución, con capacidad de cerrar automáticamente el circuito tras una falla, restaurando el servicio.  Aplicaciones  Líneas Aéreas de Distribución  Los Reconectadores al Vacío Siemens pueden instalarse en cualquier sector de la línea

 

 

El operador puede seleccionar una zona accesible para la instalación El reconectador protege secuencialmente el alimentador en configuraciones.

distintas

 Salidas en “T” Los Reconectadores pueden instalarse en salidas “T” para proteger la línea principal caso de fallas en las ramificaciones. Mejor protección y coordinación que utilizando fusibles.





 

Redes en Anillo En casos de redes en anillo, los Reconectadores realizan la operación automáticamente aislando el sector con falla sin desenergizar toda la línea.

 Subestación Pueden ser utilizados en las diferentes salidas de la subestación En otras palabras, como interruptores de potencia al vacío de gama baja.

2. Tramos de sub-estación

     

Tramo de generación Está conformado por: Unidad generadora Disyuntor de salida Transformador de corriente Transformador de potencia

 Tramo de Transformación. Existen dos (2) tipos de tramos de transformación con el mismo diseño, según el nivel de tensión del tramo:  

Tramo llegada de transformador a barra (lado Alta Tensión) Tramo llegada de transformador a barra (lado Baja Tensión)

El tramo del lado de alta tensión, puede estar asociado a uno o más transformadores y está conformado por:      

Transformador de potencia Disyuntos Seccionador de línea y barra Transformadores de corriente Seccionadores rompe arcos Pararrayos

El  tramo del lado de baja tensión, está asociado a un solo transformador y está conformado por:      

Transformador de potencia Disyuntor Transformador de corriente Transformador de potencial Seccionadores Pararrayos

El transformador de potencia aparece en ambos tramos debido que él constituye el elemento principal para la denominación del tramo

 Tramo de Salida de Línea. Está conformado por:        

Un disyuntor Un seccionador en línea Un seccionador de puerta a tierra Dos seccionadores de barra Tres transformadores de corriente Trampa de ondas Transformadores de potencial Pararrayos (opcional)

 Tramo de Acople y/o Seccionamiento de Barras. De acuerdo al esquema de barras existente en la subestación, el tramo puede estar constituido por componentes diferentes, tales como: 

Por un seccionador. Generalmente utilizado en niveles de tensión de 115 y 34,5 KV



Por un disyuntor extraíble. Utilizada en celdas blindadas



Por un disyuntor y sus dos seccionadores asociados. Utilizado en niveles de tensión de 115, 230 y 400 KV

 Tramo de Transferencia. Su función básica es la de sustituir temporalmente en sus funciones, al disyuntor del tramo que es sometido a mantenimiento o reparación. Sus componentes varían de acuerdo al nivel de tensión al que están sometidos: Tensión 115 y 230 KV   

Un disyuntor Un seccionador de barra principal Un seccionador de barra de transferencia

Tensión de 13,8 y eventualmente 34,5 KV   

Un disyuntor Tres transformadores de corriente Seccionadores de transferencia

 Tramo de Compensación. Está conformado por:   

Un disyuntor Seccionadores Elemento compensador (reactancia shunt o banco de condensadores)

3. Protecciones de una sub- estación  Definición Es el conjunto de equipos y dispositivos eléctricos cuya finalidad es proteger al sistema de potencia asociado de daños causados por sobre corrientes y sobretensiones transitorias que pueden ocasionar las pérdidas de equipos, fallas en el sistema y que representan un peligro para el personal  Componentes Los sistemas de protección de un sistema de potencia se componen generalmente de los siguientes elementos: 

Elementos de medición; que permiten saber en qué estado está el sistema. En esta categoría se clasifican los transformadores de corriente y los transformadores de voltaje. Estos equipos son una interfaz entre el sistema de potencia y los relés de protección. Reducen la señales de intensidad de corriente y tensión, respectivamente, a valores adecuados que pueden se conectados a las entradas de los relés de protección.



 



o o o o

Los relés de protección ó relevadores; que ordenan disparos automáticos en caso de falla. Son la parte principal del sistema de protección. Contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, Reconectadores u otros. Los interruptores; que hacen la conexión o desconexión de las redes eléctricas. Son gobernados por los relés y operan directamente el sistema de potencia. Sistema de alimentación del sistema de protecciones. Se acostumbra alimentar, tanto interruptores como relés con un sistema de alimentación de energía eléctrica independiente del sistema protegido con el fin de garantizar autonomía en la operación. De esta forma los relés e interruptores puedan efectuar su trabajo sin interferir. Es común que estos sistemas sean de tensión continua y estén alimentados por baterías o pilas. Sistema de comunicaciones. Es el que permite conocer el estado de interruptores y relés con el fin de poder realizar operaciones y analizar el estado del sistema eléctrico de potencia. Existen varios sistemas de comunicación. Algunos de estos son: Nivel 0. Sistema de comunicaciones para operación y control en sitio. Nivel 1. Sistema de comunicaciones para operación y control en cercanías del sitio. Nivel 2. Sistema de comunicaciones para operación y control desde el centro de control local. Nivel 3. Sistema de comunicaciones para operación y control desde centros de control nacional.

 Esquema básico

4. Sistemas de protección de un sistema de distribución SDEE.  Sistemas de protección con relés Los diseños y prestaciones específicas varían mucho con los requerimientos de aplicación, con las diferencias de construcción así como con el ciclo de vida del diseño en particular. Originalmente, todos los relevadores de protección fueron del tipo electromagnético y electromecánico, los que siguen estando en gran uso, pero los diseños de estado sólido están proliferando.

 Características de los sistemas de protección por relés  Fiabilidad Es el grado de certeza con el que el relé de protección actuará, para un estado pre diseñado. Es decir, un relé tendrá un grado de fiabilidad óptima, cuando éste actúe en el momento en que se requiere, desde el diseño. 

Seguridad

La seguridad, se refiere al grado de certeza en el cual un relé no actuará para casos en los cuales no tiene que actuar. Por lo que un dispositivo que no actúe cuando no es necesario, tiene un grado de seguridad mayor que otros que actúan de forma inesperada, cuando son otras protecciones las que deben actuar. 

Selectividad

Este aspecto es importante en el diseño de un SP, ya que indica la secuencia en que los relés actuarán, de manera que si falla un elemento, sea la protección de este elemento la que actúe y no la protección de otros elementos. Asimismo, si no actúa esta protección, deberá actuar la protección de mayor capacidad interruptora, en forma jerárquica, precedente a la protección que no actuó. Esto significa que la protección que espera un tiempo y actúa, se conoce como dispositivo de protección de respaldo. 

Velocidad

Se refiere al tiempo en que el relé tarda en completar el ciclo de detección-acción. Muchos dispositivos detectan instantáneamente la falla, pero tardan fracciones de segundo en enviar la señal de disparo al interruptor correspondiente. Por eso es muy importante la selección adecuada de una protección que no sobrepase el tiempo que tarda en dañarse el elemento a proteger de las posibles fallas. 

Economía

Cuando se diseña un SP lo primero que se debe tener en cuenta es el costo de los elementos a proteger. Mientras más elevado sea el costo de los elementos y la configuración de la interconexión de estos sea más compleja, el costo de los SP será de mayor magnitud. A veces el costo de un SP no es el punto a discutir, sino la importancia de la sección del SEP que debe proteger, lo recomendable es siempre analizar múltiples

opciones para determinar cuál de ellas es la que satisface los requerimientos de protección al menor costo. 5. Protecciones primarias y de respaldo en una sub-estación Protección primaria La función de las protecciones primarias es la de evitar los daños producidos en la infraestructura de los edificios e instalaciones debidos al impacto directo de una descarga atmosférica. Estos daños suelen venir en forma de incendios y electrocuciones, debido a la enorme cantidad de energía contenida en el rayo en el momento del impacto. Estos daños son aún más importantes en aquellas zonas en las que se almacenen o manipulan materiales inflamables o radiactivos. A la hora de diseñar nuestro sistema de protección contra efectos primarios debemos tener en cuenta que deben cubrirse las siguientes necesidades:    

Protección de edificaciones y estructuras. Protección de torres de comunicación. Protección de líneas aéreas. Otros tipos de protección.

Habrá que tener siempre presente que los mecanismos de protección primaria que se adopten tal solo protegen al edificio e instalaciones exteriores, pero no a los equipos que haya dentro de la edificación. Dentro de los mecanismos de protección primaria se encuentran los pararrayos, puestas a tierra, jaulas de Faraday y cables de guarda. Protección de respaldo Hay dos razones por la cual se deben instalar protecciones de respaldo en un sistema de potencia. La primera es para asegurar que en caso que la protección principal falle en despejar una falta, la protección de respaldo lo haga. La segunda es para proteger aquellas partes del sistema de potencia que la protección principal no protege, debido a la ubicación de sus transformadores de medida. La necesidad de respaldo remoto, respaldo local o falla interruptor dependen de la consecuencia de esa falta para el sistema de potencia.  

Respaldo remoto: Las protecciones de respaldo remoto se ubican en las estaciones adyacentes o remotas. Respaldo local y falla interruptor: El respaldo local está ubicado en la misma estación.

El objetivo de las protecciones de respaldo es abrir todas las fuentes de alimentación a una falta no despejada en el sistema. Para realizar esto en forma eficiente las protecciones de respaldo deben:

   

Reconocer la existencia de todas las faltas que ocurren dentro de su zona de protección. Detectar cualquier elemento en falla en la cadena de protecciones, incluyendo los interruptores. Iniciar el disparo de la mínima de cantidad de interruptores necesarios para eliminar la falta. Operar lo suficientemente rápido para mantener la estabilidad del sistema, prevenir que los equipos se dañen y mantener la continuidad del servicio

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE EDUCACION SUPERIO I.U.P “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSION-COL CABIMAS-ZULIA

SUB-ESTACIONES REALIZADO POR: NELMARY ROMERO VICTOR VILLASMIL EISQUEL FERRER

CABIMAS, NOVIEMBRE DE 2013