1_2 Configuraciones de Subestaciones

CURSO CURSO NORMAS Y PROCEDIMIENTOS PARANORMAS Y PROCEDIMIENTOS PARA MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO

ELECTRICO DE SUBESTACIONES ELECTRICO DE SUBESTACIONES

Módulo 1 CONCEPTOS BÁSICOS DE SUBESTACIONES

1.2 CONFIGURACIONES DE SUBESTACIONES

TIPOS DE TIPOS DE SUBESTACIONESSUBESTACIONES

TIPOS DE SUBESTACIONESTIPOS DE SUBESTACIONES

Subestación de generación

Asociadas a centrales generadoras.

Subestación de transformación

Con transformadores elevadores o reductores

Subestación de maniobra

Conectan varios circuitos (o líneas) para orientar odistribuir el flujo de potencia a diferentes áreas delsistema.

TIPOS DE SUBESTACIONES


Las subestaciones también pueden ser:

– Convencionales o aisladas al aire - AIS

– Encapsuladas o aisladas en SF6 – GIS. Y a su vez éstas

pueden ser de ejecución interior o exterior

– También celdas para subestaciones de media y baja

tensión

TIPOS DE TIPOS DE SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN

CONVENCIONALES O

AISLADAS AL AIRE - AIS

ENCAPSULADAS O AISLADAS

EN SF6 - GIS

INTERIOR

EXTERIOR

CELDAS PARA SUBESTACIONES

DE MEDIA Y BAJA TENSIÓN

CONFIGURACIÓN

Arreglo de los equipos electromecánicos de un mismo nivel

de tensión de una subestación, efectuado de tal forma que

su operación permita dar a la subestación diferentes

grados de confiabilidad, seguridad y flexibilidad en el

manejo, transformación y distribución de la energía.

Cada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentes

requerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad y

cada configuración brinda diferentes grados de estas

características.

TIPOS DE CONFIGURACIÓNTENDENCIA EUROPEA

Conexión de barras

Son aquellas en las cuales cada circuito tiene un interruptor, con la posibilidadde conectarse a una o más barras por medio de seccionadores:

a. Barra sencilla

b. Barra principal y de transferencia

c. Doble barra

d. Doble barra más seccionador de “by pass” o paso directo

e. Doble barra más seccionador de transferencia

f. Doble barra más barra de transferencia

Confiabilidad

Es la probabilidad de que una subestación pueda suministrar energía duranteun período de tiempo dado, bajo la condición de que al menos un componentede la subestación no pueda recuperarse durante la operación.

Flexibilidad

Es la propiedad de la instalación para acomodarse a las diferentes condicionesque se puedan presentar por cambios operativos en el sistema, y además porcontingencias y/o mantenimiento del mismo.

Seguridad

Es la propiedad de una instalación para dar continuidad de servicio sininterrupción alguna durante fallas en los equipos de potencia, especialmenteinterruptores y barras.

REPASO: DEFINICIONESREPASO: DEFINICIONES

BARRA SENCILLABARRA SENCILLA

Pocos dispositivos y poco espacio ⇒ Configuración más sencilla y económicaFalta o mantenimiento en barra ⇒ Pérdida total del suministro (confiabilidadbaja)Interruptor en mantenimiento ⇒ Pérdida del suministro asociadoNo se puede alimentar independientemente una o varias líneasAmpliación ⇒ Pérdida total del suministroUso en redes radiales de “poca importancia” (redes rurales)

BARRA BARRA SENCILLA SENCILLA CON BYCON BY--PASS PASS

Seccionador de by-pass ⇒ Aísla al interruptor para su mantenimiento sininterrumpir el suministroEnclavamiento entre seccionador de by-pass e interruptorFalta en línea con seccionador de by-pass cerrado ⇒ Pérdida total delsuministroInterruptor de reservaResto de características ⇒ Barra sencilla


No es confiable en barras ni en interruptoresNo es flexibleNo es segura

El seccionamiento de barra brinda confiabilidad en barras.

Esta configuración se usa sólo para subestaciones pequeñas o de menorimportancia en el sistema

Opcional

BARRA BARRA PARTIDAPARTIDA

También permite seccionador de by-pass↑ Seguridad y flexibilidad de operación y mantenimiento: Reparto de líneas entre las secciones de la barra Falta o mantenimiento en barra ⇒ Pérdida del suministro sólo en la sección afectada Posibilidad de dos fuentes de alimentación Sistema de protección más complejo

BARRA PRINCIPAL Y DE TRANSFERENCIABARRA PRINCIPAL Y DE TRANSFERENCIA

La barra de transferencia puede ser de menor capacidad que la principal, yaque sólo puede haber un campo en transferencia

Barra principal

Barra detransferencia

Tra

nsf

ere

nci

a

BP

BT

Opcional

Condiciones normales deoperación: El campo detransferencia abierto.

Falla en interruptor: El campocon el interruptor fallado seconecta a la barra detransferencia mediante el campode transferencia (confiabilidad eninterruptores)


Esquema más caro (más dispositivos) y con mayores necesidades de espacioFuncionamiento normal ⇒ Circuitos conectados a barra principal Esquema más flexible y seguro:

Interruptor de línea abierto (mantenimiento o falla) ⇒Restablecimiento del suministro mediante conexión a barra de transferencia y cierre de interruptor de acoplamiento

Inconvenientes de operación: Fallo en barra ⇒ Pérdida total del suministro Mantenimiento del interruptor de acoplamiento ⇒ Una barra fuera de servicio

DOBLE BARRADOBLE BARRA

Se pueden tener dos barras independientes, cerrando campo de acople mientrasse pasa de una barra a la otra sin suspender el servicio, luego se abre nuevamente(flexibilidad). Cuando se opera bajo estas condiciones se pierde la confiabilidad enbarras.

Condiciones normales deoperación: Campo de acoplecerrado y los campos conectados aBarra 1 o Barra 2 o repartidosentre ellas.

Falla en Barra 1: se conectan todoslos campos a la Barra 2(confiabilidad en barras).

No es confiable en interruptoresNo es seguraLa Barra 2 debe ser de igualcapacidad que la Barra 1.


Mismo número de dispositivos que esquema de barra principal y barra detransferenciaLas líneas se pueden conectar indistintamente a cualquier barra protegidas por su propio interruptor Fallo o mantenimiento en una barra:

Disparo del interruptor de acoplamiento Conexión a la otra barra (apagón momentáneo)

Interruptor de línea en mantenimiento ⇒ Pérdida del suministro asociado

DOBLE BARRA MÁS SECCIONADOR DE “BYDOBLE BARRA MÁS SECCIONADOR DE “BY--PASS” O PASO PASS” O PASO DIRECTODIRECTO

La Barra 2 debe ser de igual capacidad que la Barra 1.Sistema de control complicado (enclavamientos).

B1

B2

Acople

Condiciones normales de operación:Campo de acople / transferencia cerrado ylos campos conectados a Barra 1 o Barra 2 orepartidos entre ellas , seccionador by-passabierto.

Puede operar como:Barra principal y de transferencia: Confiabilidad en interruptores pero no en barras, sin flexibilidad, sin seguridad.Doble barra: confiabilidad en barras pero no en interruptores, tiene flexibilidad, no tiene seguridad.No es segura


El interruptor de acoplamiento protege la línea con interruptor enmantenimiento

DOBLE BARRA MÁS SECCIONADOR DE TRANSFERENCIADOBLE BARRA MÁS SECCIONADOR DE TRANSFERENCIA

No tiene seguridad.La Barra 2 debe ser de igual capacidad que la Barra 1.

Condiciones normales de operación:Campo de acople cerrado y todos loscampos conectados a Barra 1 o Barra2 o repartidos entre ellas.Puede operar como: Barra principal yde transferencia: Confiabilidad eninterruptores pero no en barras, sinflexibilidad, sin seguridad.Doble barra: confiabilidad en barraspero no en interruptores, tieneflexibilidad, no tiene seguridad.

Acople

B1

B2

DOBLE BARRA MÁS BARRA DE TRANSFERENCIADOBLE BARRA MÁS BARRA DE TRANSFERENCIA

Falla en Barra 1:Se conectan todos los campos a la Barra 2.

Condiciones normales deoperación: Campo de acoplecerrado y campo de transferenciaabierto, todos los camposconectados a Barra 1 o Barra 2 orepartidos entre ellos.

Falla en un interruptor: Setransfiere el campo a la barra detransferencia mediante el campode transferencia (confiabilidad eninterruptores).

BT

Acople

Transferencia Acople y transferencia(alternativa)

B1

B2


Fallo de barra ⇒ Barra simple con barra de transferencia tras operación del interruptor de acoplamiento

Se pueden tener dos barras independientes, cerrando campo de acoplemientras se pasa de una barra a la otra sin suspender el servicio, luego se abrenuevamente (flexibilidad). Cuando se opera bajo estas condiciones se pierde laconfiabilidad en barras. Si en estas condiciones falla un interruptor, se transfierea la barra de transferencia mediante el campo de transferencia (flexibilidad yconfiabilidad en interruptores).

BT

Acople


B1

B2

La Barra 2 debe ser deigual capacidad que laBarra 1, mientras quela barra detransferencia no.


2 interruptores de acoplamientoReparto de líneas en barras de transferencia

DOBLE BARRA DOBLE BARRA CON DOS BARRAS CON DOS BARRAS DE TRANSFERENCIADE TRANSFERENCIA

2 interruptores de acoplamientoReparto de líneas en barras de transferencia

TRIPLE BARRA TRIPLE BARRA

El interruptor de acoplamiento se reemplaza por un interruptor por líneaMayor confiabilidad:

Falla o mantenimiento en barra ⇒ Conexión de las líneas a la otra barra Mantenimiento de un interruptor de línea ⇒ Línea en servicio por la otra barra con el otro interruptor

Costo elevado

BARRA DOBLE Y DOBLE INTERRUPTORBARRA DOBLE Y DOBLE INTERRUPTOR

TIPOS DE CONFIGURACIÓNTIPOS DE CONFIGURACIÓNTENDENCIA AMERICANA TENDENCIA AMERICANA

Conexión de interruptores

Son aquellas en las cuales los circuitos se conectan a las barras o entre ellas, por medio de interruptores:

a. Anillo

b. Interruptor y medio

c. Doble interruptor

ANILLOANILLO

Condiciones normales de operación: Todos los interruptores cerrados.Es confiable y segura en interruptores.No es flexible.

La configuración en anillo siempre se debe diseñar en forma modular, tal quese pueda convertir en interruptor y medio.

ANILLO O POLÍGONOANILLO O POLÍGONO

Igual número de dispositivos por línea que el esquema de barra simpleTrayectorias alternativas alrededor del anillo ⇒ ↑ seguridad que barrasimple:

Falla o mantenimiento en barra ⇒ Se aísla la parte afectadaabriendo dos interruptores (pérdida de una línea)Mantenimiento de un interruptor ⇒ Protección garantizadamediante los interruptores restantes

ANILLO O POLÍGONOANILLO O POLÍGONO

Desventajas: ↑ requerimiento de espacio Apertura del anillo ⇒ ↑ corriente por interruptores operativos ⇒

Posibles disparos intempestivos Diseño de protecciones más complejo Ampliación ⇒ Pérdida total del suministro

INTERRUPTOR Y MEDIOINTERRUPTOR Y MEDIO

Condiciones normales de operación: Todos los interruptores cerrados.Es confiable y segura en interruptores y en barras.Es flexible.

El sistema de control y protección (recierre, verificación de sincronismo,disparos) es complicado.

Conexión detransformadordirectamentea barras

B1 B2


Esquema de barra doble con 3 interruptores por pareja de líneasSin interruptor de acoplamientoSolución intermedia entre barra doble y barra doble y doble interruptor Conexión indistinta a cualquier barra Mantenimiento sin corte del suministro y con total protección Posibles disparos intempestivosCoordinación de interruptores más compleja Solución de compromiso entre coste y seguridad de operación

DOBLE BARRA DOBLE BARRA -- DOBLE INTERRUPTORDOBLE INTERRUPTOR

Condiciones normales de operación: Todos los interruptores cerrados.Tiene confiabilidad y seguridad en interruptores y en barras.Es flexible.

El sistema de control y protección (recierre, disparos) es complicado.Es la configuración que más interruptores requiere.

Alternativa con campo de transferencia

Alternativa con conexión de transformadores a barras

B1 B2

***

**

*

OTRAS CONFIGURACIONESOTRAS CONFIGURACIONES

B2B1

Anillo cruzado Interruptor y tres cuartos

OTRAS CONFIGURACIONESOTRAS CONFIGURACIONES

Malla

Campo detransferencia

transferenciaSeccionador de

Seccionador detransferencia

transferenciaSeccionador de

B1

B2

BT

Doble transferencia

CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR RESUMEN RESUMEN

CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR CONFIGURACIONES DEL ESQUEMA UNIFILAR RESUMEN RESUMEN

Método simplificado para comparar costos Método simplificado para comparar costos de diferentes configuracionesde diferentes configuraciones

Precios relativos:

Método simplificado para comparar costos de diferentes configuraciones

Ejemplo para 230 kV:

a. Subestación en doble barra (DB) de ocho campos

– Interruptores = 8 (campos) + 1 (acople) = 9– Seccionadores = 24 + 2 = 26

– Valor comparativo = 9 + 26 x (0,25) = 15,5

Método simplificado para comparar costos de diferentes configuraciones

b. Subestación en interruptor y medio (CB1/2) de ocho circuitos

– Interruptores = 8 x 1,5 = 12– Seccionadores = 8 x 4 = 32

– Valor comparativo = 12 + 32 x (0,25) = 20,0

En donde:

– CB 1/2 = 1,29 DB (8 campos)– 29% + costo

SISTEMA DE MEDIA Y BAJATENSIÓN

ESQUEMAS Y CONFIGURACIONES BÁSICAS

1. Subestación terminal con interruptor (radial)

2.Subestación terminal sin medio de interrupción local (≤ 115kV sistema radial)

3.Derivación de sistema enmallado

4.Subestación terminal con fusible (sistema radial derivado)



5.Barra sencilla terminal (sistema radial derivado)

a. Con interruptores

b. Con fusibles



6. Barra principal más transferencia



7. “H” o “T” (esquemas simplificados) Ideal para conexión asistemas enmallados abriendo al línea

a. Cuatro interruptores

b. Tres interruptores

d. Dos interruptores-un transformador

c. Dos interruptores-dos transformadores

e. Subestaciones unitarias



8.Sistema de distribución de media o baja tensión

a. Sistema radial simple

b. Sistema radial expandido

c. Sistema primario selectivo



d. Sistema de lazo primario e. Sistema secundario selectivo

f. Doble alimentación primaria

8.Sistema de distribución de media o baja tensión



CONSIDERACIONES PARA CONSIDERACIONES PARA SELECCIONAR LA CONFIGURACIÓN SELECCIONAR LA CONFIGURACIÓN

DE UNA SUBESTACIÓNDE UNA SUBESTACIÓN

1. Función que desempeña la subestación en el sistema interconectadopara determinar su necesidad de flexibilidad, confiabilidad y seguridad.

2. Tipo de subestación (generación, transformación o maniobra)

3. Facilidades de extensión y modulación

4. Simplicidad en el control y protección

5. Área disponible

6. Costos

SELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓNSELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN


Generación

La confiabilidad es su principal requerimiento

La seguridad y la flexibilidad pueden ser requerimiento adicional, dependiendo

de la importancia y ubicación de la subestación en el sistema.

Maniobra

Se requiere flexibilidad

TransformaciónSe requiere confiabilidad

La seguridad puede ser de importancia

DESARROLLO DE CONEXIÓN DE BARRAS

Facilidades de extensión y modulación

DESARROLLO DE CONEXIÓN DE BARRAS

Facilidades de extensión y modulación

Simplicidad en el esquema de control y protecciones

Mayor número de Interruptores más complicada la subestación



Simplicidad en el esquema de control y protecciones:

• Se debe reducir el número de interruptores y seccionadorescuando se quiere simplicidad.

• Configuraciones del tipo conexión de barra son complejas ensu sistema de enclavamientos.

• Configuraciones del tipo conexión de interruptores soncomplejas en su sistema de protección (recierre,sincronismo, falla interruptor, etc.).


Área

• El área de una configuración determinada depende de ladisposición física que se utilice.

• En general las configuraciones de conexión de barras ocupanuna mayor área que las subestaciones con conexión deinterruptores.

• Áreas muy limitadas pueden exigir ejecuciones con unadisposición física con muchos niveles de conexión o inclusivedel tipo encapsulada (GIS).

Costo

• El costo de una subestación aumenta a medida que se hace más compleja la configuración.

• Las configuraciones interruptor y medio y dobleinterruptor, son más costosas que las de conexión debarras.

• Las configuraciones de conexión de barras deben contarcon la inversión inicial del campo de acople y/otransferencia.


Características de las configuraciones

• Las subestaciones con barra de transferencia brindan

confiabilidad por falla en interruptores.

• Las subestaciones con doble barra brindan flexibilidad parala operación del sistema y confiabilidad por falla en barras.

• Las subestaciones con doble barra, en donde una de ellastambién sirve como barra de reserva brindan flexibilidad yconfiabilidad, pero no simultáneamente.



• El seccionamiento de barras brinda parcialmente confiabilidadpor falla en barras.

• Las subestaciones con conexión de interruptores brindan buenaconfiabilidad y seguridad.

• La configuración en anillo siempre se debe diseñar en formamodular, tal que se pueda convertir en interruptor y medio.



• La barra sencilla es una configuración sin confiabilidad,seguridad o flexibilidad, que se debe utilizar solo para lassubestaciones pequeñas o de menor importancia en elsistema.

• La doble barra más seccionador de “by pass” o paso directoes una configuración que brinda, pero no simultáneamente,flexibilidad y confiabilidad, complicada en su operación ycontrol, que puede ser utilizada en subestaciones demaniobra con generación o transformación.



• La doble barra más seccionador de transferencia es unaconfiguración similar a la anterior pero un poco más simpleen su operación y control.

• Las configuraciones más utilizadas para subestacionesencapsuladas en SF6 son: para alta tensión barra sencilla,doble barra, anillo e interruptor y medio; para extra altatensión son anillo, interruptor y medio y doble interruptor.


• El costo se debe tomar como un todo para poder efectuarcomparaciones: ingeniería + equipos + obras civiles + lote +montaje + operación y mantenimiento + indisponibilidad + otroscostos.

• Las subestaciones encapsuladas (GIS), en lo que respecta alequipo, son más costosas que las convencionales (AIS), por loque su utilización debe ser bien justificada.


SELECCIÓN DE LA CONFIGURACIÓN

Otros aspectos

• Influencia ambiental

• Historia y tradición

SUBESTACIONES

DISPOSICIÓN FÍSICA

DEFINICIÓN

Disposición física:

Es el ordenamiento de los diferentes equipos constitutivosdel patio de conexiones de una subestación

Este ordenamiento depende básicamente de laconfiguración de la misma


Media tensión

• Encapsuladas (Celdas aisladas en aire o gas)

• Convencionales (Equipos a la intemperie)

Alta y extra-alta tensión

• AIS (Air Insulated Substations) – Convencionales:

equipos a la intemperie

• GIS (Gas Insulated Substations): aisladas en SF6

SUBESTACIONES DE MEDIA TENSIÓN

Metal Enclosed (IEEE C37.20.2):

Conjunto completamente encerrado con láminas metálicasen todos sus costados, que contiene:

•El medio de interrupción (Seccionador, interruptor o

ambos)

•Barrajes y sus conexiones

•Equipos auxiliares y de control

•El acceso es por puertas y/o tapas removibles

Metal Clad (IEEE C37.20.2):

Es un conjunto Metal-Enclosed que se caracteriza por:

• Interruptor extraíble

• Mecanismo de extracción de autoacople con los terminalesprimarios y desconexión de cables de control

• Partes principales (Interruptor o seccionador, barrajes,transformadores de tensión, transformadores de control)completamente encerradas por barreras metálicas puestasa tierra

SUBESTACIONES DE MEDIA TENSIÓNSUBESTACIONES DE MEDIA TENSIÓN

CONVENCIONAL CONVENCIONAL -- AIS (Air AIS (Air InsulatedInsulated SubstationsSubstations))

Factores para el diseño de la disposición física

• Área disponible

• Configuración

• Nivel de tensión y distancias mínimas y de seguridad

• Tipo de seccionadores y equipos

• Tipo de barraje (rígido o flexible)

• Disposición de los barrajes

• Acceso y posible orientación de las salidas de línea

• Costos

ÁREA DISPONIBLE

Ocurre que antes de definir configuración y la disposición físicacorrespondiente, se adquiere el lote en donde estará la subestación,por lo tanto, la selección de la configuración y la disposición física seven condicionadas al área disponible.

Otras veces se define la configuración, disposición física y el área aocupar, pero no es posible encontrar el lote con las característicasrequeridas, por lo que es necesario cambiar el diseño inicial paraadaptarse al área disponible.

Una adaptación común de una disposición física para acomodarsea un lote con una pendiente considerable es construir la subestaciónen terrazas a diferentes niveles.

Factores para el diseño de la disposición físicaFactores para el diseño de la disposición física

• Barra sencilla

• Barra principal y de transferencia

• Doble barra

• Doble barra mas “by pass”

• Doble barra más barra de transferencia

• Interruptor y medio

• Anillo

Además es necesario conocer si la configuración es modulary cuál es el plan de desarrollo final

TIPOS DE CONFIGURACIÓNTIPOS DE CONFIGURACIÓN


DISTANCIAS MÍNIMAS Y DE SEGURIDAD

Las distancias mínimas y de seguridad determinan el dimensionamientode las diferentes disposiciones físicas para cada configuración.

Las distancias mínimas y de seguridad se determinan de acuerdo con U(Um) y LIWL; así como de las condiciones atmosféricas del sitio de lasubestación.

Se debe tener en cuenta que las distancias mínimas y de seguridad paraniveles de tensión y aislamiento altos, son de tal magnitud que hace quealgunas disposiciones físicas, especialmente las que tienen varios nivelesde conexión, sean poco prácticas.


Los equipos de alta tensión, y en especial los seccionadores,determinan la disposición física de una subestación

TIPOS DE SECCIONADORES

•Seccionadores de apertura central: son los más económicos pero necesitanun gran ancho de campo, requieren ajuste periódico.

TIPO DE SECCIONADORES Y EQUIPOS

a) Isométrico b) Planta c) Sección

Seccionador de apertura central


•Seccionadores de rotacióncentral: aunque más costosos,ocupan menos espacio que losanteriores

•Seccionadores de aperturavertical: requieren unas alturas decampo mayores que con otrosseccionadores

TIPO DE SECCIONADORES Y EQUIPOSTIPO DE SECCIONADORES Y EQUIPOS


Seccionador de rotación central


Seccionador de apertura vertical


• Seccionadores Pantógrafo oSemipantógrafo (horizontal y vertical):son los que requieren de una menor áreade subestación y menos estructurasmetálicas, pero son los más costosos

TIPO DE SECCIONADORES Y EQUIPOSTIPO DE SECCIONADORES Y EQUIPOS


Seccionador pantógrafo horizontal


Seccionador pantógrafo


Seccionador semipantógrafo


Tipos de barraje

•Rígido: tubos de aluminio

•Flexible: cables de aluminio, aleación de aluminio, ACAR, ACSR y enalgunas ocasiones cobre

Formas de conexión a barras

•Conexión clásica: Barraje flexible, conexión flexible

•Conexión clásica: Barraje rígido, conexión rígida

•Conexión clásica: Barraje rígido, conexión flexible

•Conexión con pantógrafo: Barraje flexible

•Conexión con pantógrafo: Barraje rígido


• Conexión clásica. Barraje flexible, conexión flexible

• Conexión clásica. Barraje rígido, conexión rígida

a) Planta b) Sección

Conexión clásica - barraje flexible, conexión flexible

Formas de conexión a barrasFormas de conexión a barras



Conexión clásica - barraje rígido, conexión rígida

Conexión clásica: Barraje rígido, conexión flexible

Conexión con pantógrafo: Barraje flexible, conexión flexible


Conexión clásica - barraje rígido, conexión flexible




Conexión con pantógrafo - barraje flexible, conexión flexible

Conexión con pantógrafo: Barraje rígido




Conexión con pantógrafo - barraje rígido, barraje flexible

Formas constructivas con seccionadores de apertura central, rotacióncentral y apertura vertical

• Disposición clásica

• Disposición elevada

• Clásica modificada

DISPOSICIÓN DE BARRAJES


DISPOSICIÓN CLÁSICA

Tres niveles:

• Conexión entre equipos (debajo de la barra)

• Barra

• Las líneas de unión a los circuitos de salida (encima de la barra)

Los seccionadores de la barra colectora están debajo de ella, uno al lado delotro (paralelo) y perpendiculares a la barra.



Barra sencilla - disposición clásica

DISPOSICIÓN ELEVADALas barras se templan una encima de la otra. Por lo tanto, es de fácil aplicaciónen zonas de baja contaminación ambiental, que demandan bajo mantenimientoen barras.

Los seccionadores de barra del sistema superior están apoyados en vigasintermedias y los del sistema inferior se apoyan directamente en el piso.

Disposición elevada, barra principal y de transferencia



DISPOSICIÓN CLÁSICA MODIFICADA

Disposición clásica modificada, doble barra

Para simplificar algunas disposiciones clásicas se pueden cambiar losseccionadores del barraje del lado de la línea por seccionadores del tipopantógrafo colocados diagonalmente.



ACCESOS Y POSIBLE ORIENTACIÓN DE LAS LÍNEAS

En la selección de la disposición física tiene influencia la ubicación de los accesosy la orientación de las líneas con respecto al barraje.

Es necesario saber cómo llegan las líneas al lote para determinar si en ladisposición física debe preverse salida de circuitos a ambos lados del ó de losbarrajes.

COSTOS

Para cada una de las disposiciones físicas consideradas para una configuración dada, se deben evaluar los siguientes aspectos:

Costo del lote: unas disposiciones requieren más área que otras.

Costo de los seccionadores a utilizar: el costo de los seccionadores pantógrafo ysemipantógrafo es más elevado que los demás.

Costo de las estructuras metálicas: unas disposiciones requieren mayor cantidadde estructuras metálicas que otras.


CONFIGURACIÓN Y DISPOSICIÓN

FÍSICA


Opcional


Barra principal

Barra detransferencia

Tra

nsf

ere

nci

a

BP

BT

Opcional


Acople

B1

B2


B1

B2

Acople


BT

Acople


B1

B2

Conexión detransformadordirectamentea barras

B1 B2


DISPOSICIÓN FÍSICADISPOSICIÓN FÍSICA

DISPOSICIÓN FÍSICADISPOSICIÓN FÍSICA

SUBESTACIÓNSUBESTACIÓN SUPERSUPERCOMPACTACOMPACTA (DRY(DRY PAK)PAK)

Dentro de un mismo gabinete presentamedios de desconexión y protección enmedia y baja tensión, además de latransformación con la confiabilidad yeficiencia de un equipo seco yprácticamente libre de mantenimiento.

Fabricada para servicio interior oexterior, este tipo de subestaciones DRYPAK son ideales para instalaciones comolocales comerciales, condominios,hoteles y servicios propios.

ESPECIFICACIONES ESTÁNDAR DE SUBESTACIONES SUPER COMPACTAS

• Tensión primaria, 13,200 y 23,000 volts.• Tensión secundaria hasta 600 volts, nos ajustamos a cualquier

tensión y conexión que requiera.• Capacidades de 30, 45, 75, 112.5, 150, 225 y hasta 300 KVA, para

capacidades hasta 2000 kVA le ofrecemos el AMBAR UNIT.• Devanados de cobre.• Enfriamiento AA-aire, FA-ventiladores, FFA ventiladores futuros.• Derivaciones en el primario: 2 arriba y 2 abajo +1- 2.5% c/u. (Otras

opciones).• Elevación de temperatura: 150,115, y 80 °C.

MAXIMA SEGURIDAD

Este tipo de subestación y para maximizar la seguridad, cuenta con bloqueomecánico que no permite la apertura de la cuchilla de operación sin carga, si elseccionador de operación con carga se encuentra cerrado además, la puertafrontal no se abre si la cuchilla de operación sin cargase encuentra cerrada.

Normalmente se fabrican con lámina de acero calibres 12 y 14 en tapas, acabadocon pintura electrostática poliéster, lo que le permite tener una máximaprotección al medio ambiente.

Componentes principales:

• Transformador tipo seco, trifásico, 60Hz, para operar hasta 2300m.s.n.m, optimo rendimiento y excelente disipación el calor bajo enpérdidas.

• Cuchilla de paso de operación sin carga, para 400 A., accionado por undisco de 2 posiciones.

• Parrarayos de óxidos metálicos y aisladores plástico de polímero.• Seccionador de operación con carga, con accionamiento rápido y

disparo tripolar, de operación por disco, con cuchilla de puesta a tierrapara mantenimiento (opcional).

• Cámaras de extinción de arco• Grupos de micro interruptores de límite para señalización del estado

del equipo.• Barraje principal y de tierra de cobre electrolítico calidad 99.9%• Interruptor termo magnético principal en baja tensión de alta

capacidad interruptora previo a la conexión subterránea con el tableroprincipal (opcional).

• Mirilla de cristal inastillable.• Tapas para ventilación del transformador seco• Cables de conexión XLP clase 25 calibre 2 para la conexión con el

transformador.

SUBESTACIONES MINICOMPACTAS

La subestación minicompacta ocupa la mitad del espaciousado por una subestación tradicional. El acceso a laacometida por ambos lados, le permitirá pegar lasubestación a alguna pared.

SEGURIDAD

• La cuchilla de operación sin carga no abre si elSeccionador de operación con carga estácerrado.

• La puerta frontal no abre estando la cuchilla deoperación sin carga cerrada.

• Acceso restringido a personal no calificado yaque todas las puertas tienen integradasportacandados.

• Leyendas de operación e identificación claras yal frente del tablero, además de mirillas decristal inastillable

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

La subestación minicompacta clase 15 y 25 kV en gabinete con lámina de acerocalibre 12 para la estructura y calibre 14 para las tapas, pintura de aplicaciónelectrostática, fabricadas con horneado de las piezas que garantiza la duraciónde los acabados a lo largo de muchos años, incluye tornillería tropicalizada.

El gabinete contiene en su interior:

• Una cuchilla de paso de operación sin carga 3x400 a. Operada desdeel frente por medio de un mecanismo de disco.

• Tres aparta rayos clase distribución de óxidos metálicos.• Un seccionador de operación con carga de accionamiento rápido,

disparo tripolar, operado desde el frente.• Barraje principal de cobre electrolítico para 400 A, además del barraje

de tierra.

SUBESTACIONES COMPACTAS

Las subestaciones compactas cuentan con seccionadores fusibles deoperación con y sin carga, los cuales le permiten realizar las maniobrasdel equipo con seguridad.

Las Subestaciones cuentan con:

• Dispositivo de Bloqueo Mecánico, que imposibilita laapertura y cierre del seccionador sin carga, cuando elseccionador con carga esté cerrado.

• Bloqueo de Puertas.- No permite la apertura de la puerta delseccionador con carga, cuando el seccionador sin carga estécerrado.

VENTAJAS

• Reducción de espacio para el suministro de energía.• Versatilidad en conexión y arreglos.• Bajos costos de Instalación.• Fácil operación de equipo.

POLÍTICAS Y LINEAMIENTOS PARA LA CONFIGURACIÓN DE

SUBESTACIONES RURALES

OBJETIVO

Definir políticas y lineamientos de estandarización,reconfiguración, y modernización de subestacionesexistentes y nuevas en zonas rurales dispersas, ubicadas enun STR y/o SDL, de tal forma que se logren los menorescostos de construcción, operación y mantenimiento,garantizando la calidad del servicio en los estándaresexigidos por el ente regulador.

Configuraciones típicas en CHEC de acuerdo con su

capacidad de transformación

Menores de 1 MVA

R

1.5 MVA1.5 MVA

XX

XX

XX

RR

1.5 MVA

X

X

X

R

3 MVA

R

R

R

RX

6 MVA

R

R

R

R

X X

X

10 MVA

X

X

X

X

X

Configuraciones típicas en otras empresas

distribuidoras

R

5 MVA

X

R

R

R

R

RGrupo 4

CODENSA

5.24 MVA

XX

X

EPSA

7.89 MVA

XX

X

Grupo 4

Grupo 3

ESSA

2 MVA

XR

RGrupo 4

12.5 MVA

XX

XGrupo 3

X

EMCALI

11 MVA

XX

XGrupo 4

EEC

3 MVA

X

R

RGrupo 4

4 MVA

XGrupo 3

R

R

R

R

CENS

3.4 MVA

XGrupo 4

7 MVA

XGrupo 3

ELECTROLIMA

2.15 MVA

XGrupo 4

COSTA CARIBE

4 MVA

XR

RGrupo 4 R

CEDELCA

R

R

R

4.6 MVA

XGrupo 4

CRITERIOS PARA DEFINIR POLÍTICAS

Alternativas de Análisis:

En “T” sin protección de línea

En “T” con 1 protección de línea

En “T” con 2 protección de línea

Barraje con 2 protección de línea S/E Terminal

• Bahía• Interruptor en poste• Fusible

• Celda con Interruptor• Reconectador

CRITERIOS PARA DEFINIR POLÍTICAS

– Costo Medio: Se valora cada alternativa según las combinaciones posibles con costos dela Resolución CREG 070 de 2007, luego se anualiza y se divide por la demanda de cadasubestación para una cargabilidad porcentual promedio (promedio actual del sistemaregional que se esté atendiendo) y se analizan las alternativas que estuvieren por debajodel costo medio reconocido por la CREG para el mercado regional en la componente detransformación para el nivel de tensión II (21.5 $/kwh, pesos de diciembre de 2006),con esto ser garantiza que no hay incrementos de tarifa.

– Calidad del Servicio: Se analiza cada configuración posible desde el punto de vista decalidad del servicio, teniendo en cuenta:

• La carga en el nivel de subtransmisión (33, 34.4, 44 kV) después de la subestación, enconfiguraciones diferentes a la terminal.

• Falla y mantenimiento propio en la subestación analizada.• Impacto en la carga a 13.2 kV.

– Ambos factores se estimaron en porcentaje y luego se ponderaron con variasalternativas de peso para cada uno, así:

• 70% al costo medio y 30% a la calidad del servicio• 60% al costo medio y 40% a la calidad del servicio• 50% al costo medio y 50% a la calidad del servicio• 40% al costo medio y 60% a la calidad del servicio

POLÍTICAS

Subestaciones Convencional Reducida:

Serán las subestaciones regionales con capacidades iguales o inferiores a 5 MVAy que cumplan con los lineamientos definidos en las políticas y con las siguientescaracterísticas: no contar con edificio, por lo que deberán ser delimitadas conuna malla completamente cerrada, contemplando una puerta para accesovehicular, pozo del transformador y malla de tierra.

Dada la configuración de estas subestaciones no se requiere operador o vigilantepermanente.

TIPO ONANCAPACIDAD

1CAPACIDAD

2CAPACIDAD

3CAPACIDAD

4

CAPACIDAD (MVA)

1 2 3 5

POLÍTICAS

Subestaciones Convencionales:

Serán las subestaciones regionales con capacidades superiores a 5 MVA y que cumplancon los lineamientos definidos en las políticas y con las siguientes características: Tendránedificio, y podrán ser automatizadas donde solo se requirá de vigilante, o pueden seroperadas localmente donde se hace necesario un operador y/o vigilante permanente.

TIPO ONAFCAPACIDAD

1CAPACIDAD

2CAPACIDAD

3CAPACIDAD

4

CAPACIDAD (MVA)

10 12.5 15 20

POLÍTICAS

• Las subestaciones que requieran maniobras de transferencia en el lado de alta tensión por llegada de variaslíneas a 44, 34.5 o 33 kV, o sean punto de conexión de generadores, se tratarán como convencionales en el lado dealta tensión y conservarán lo definido en las políticas para baja tensión.

•Para la definición de las políticas, se consideró para su remuneración, la metodología de los cargos vigentes adiciembre de 2007 y una cargabilidad mínima estipulada (por ejemplo el 45%).

PROTECCIÓN

Del TF con

seccionador

fusible

TF de 1 MVA

TF de 2 MVA

TF de 3 MVA

Reconectador

No. Máximo de

Circuitos

CONFIGURACIÓN EN "T" SIN

PROTECCIÓN EN LÍNEA

CONFIGURACIÓN S/E

TERMINAL

POTENCIAS DE 1, 2 y 3 MVA

S/E 1MVA: 2 circuitos máximo



RR RR

S

I

Fuente

Carga

S

I

Fuente

Carga

S

I

Fuente S

I

Fuente

PROTECCIÓN

De TF y de La

línea con

Interruptor en

poste

TF de 5 MVA

Reconectador

No. Máximo de

Circuitos

(*) Se instalará interruptor en la subestación de 5 MVA, ya que los

transformadores de potencia a partir de esta capacidad deben llevar

protecciones, entre las que están diferencial y buchollz.

POTENCIAS 5 MVA

CONFIGURACIÓN S/E

TERMINAL (*)

CONFIGURACIÓN EN "T" CON

1 PROTECCIÓN DE LÍNEA


RR RR

Fuente

I

I

Fuente

I

II

Fuente

Carga

I

II

Fuente

Carga

I

I

POLÍTICAS

•La cargabilidad mínima para subestaciones nuevas de 10 a 20 MVA será determinada de acuerdo con lascondiciones de cargabilidad promedio (por ejemplo del 45%)

PROTECCIÓN

De TF y de las

líneas con bahías

y con barraje

TF de 10 MVA

TF de 12,5 MVA

Reconectador

No. Máximo de

Circuitos

(*) Si existe generación conectada entre la fuente y la subestación, si hay posibilidad

de flujo bidireccional entre la subestación y la fuente o exista posibilidad de

transferencia como punto de alimentación de la subestación, se debe instalar la

bahía de llegada de línea, de lo contrario el interruptor de la fuente debe proteger el

circuito alimentador.

POTENCIAS DE 10 y 12,5 MVA

CONFIGURACIÓN BARRAJE Y 2

PROTECCIÓN DE LÍNEA (*)

CONFIGURACIÓN S/E

TERMINAL


S/E 12,5MVA: 6 circuitos máximo

RR

I

Fuente

Carga

B

B

RRRR

I

Fuente

Carga

B

BI

Fuente

Carga

B

B

Fuente

B

I

RR

Fuente

B

I

Fuente

B

I

RRRRRRRR

PROTECCIÓN

De TF y de las

líneas con bahías

y con barraje

TF de 15 MVA

TF de 20 MVA

Celdas con

interruptor

No. Máximo de

Circuitos

(*) Si existe generación conectada entre la fuente y la subestación, si hay posibilidad

de flujo bidireccional entre la subestación y la fuente o exista posibilidad de

transferencia como punto de alimentación de la subestación, se debe instalar la bahía

de llegada de línea, de lo contrario el interruptor de la fuente debe proteger el circuito

alimentador.

POTENCIAS DE 15 y 20 MVA

CONFIGURACIÓN CON BARRAJE Y 2

PROTECCIONES DE LÍNEA

CONFIGURACIÓN S/E

TERMINAL



X

Fuente

Carga

X

XI

Fuente

Carga

B

B

C

C C

C

C C

X

Fuente

Carga

X

XI

Fuente

Carga

B

B

C

C C

C

C C

C

C C

C

C C

C

C C

C

C C

FuenteFuente

I

B

C

C C

C

C C

FuenteFuente

I

B

1.2 CONFIGURACIONES DE SUBESTACIONES

Documents

1_2 Configuraciones de Subestaciones