¿Has escuchado hablar de las subestaciones eléctricas pero no sabes exactamente qué son o para qué sirven? En este artículo te ofrecemos una descripción general de la subestación, sus funciones principales y su importancia en el suministro de energía eléctrica. ¡No te lo pierdas!
En este artículo, analizaremos una descripción general de las subestaciones eléctricas, incluidos los tipos de subestaciones, las subestaciones AIS y GIS, las subestaciones HVDC y HVAC.
La generación de energía eléctrica de centrales hidroeléctricas, térmicas, nucleares, renovables y otras tiene que ser evacuada a los centros de carga. La tensión de generación está limitada a 11/13 kV debido a la limitación de la maquinaria rotativa.
El voltaje en la estación generadora debe aumentar a un voltaje más alto para transmitir energía a los centros de carga ubicados en lugares lejanos. Nuevamente, en los centros de carga, el voltaje se reduce a voltajes más bajos para la transmisión y distribución posteriores. La transmisión de potencia a un nivel superior reduce la pérdida de línea debido a la pérdida óhmica (I2R).
Existe la necesidad de controlar los centros de carga para el despacho de energía desde las centrales hasta los consumidores finales. Para ello, se crean una serie de estaciones de Transformación y conmutación. Estas estaciones se conocen generalmente como subestaciones
Por lo tanto, la subestacións están equipados con el siguiente equipo.
- Dispositivos de conmutación (disyuntores, aisladores, interruptores y contactores).
- Instrumentos de control y medida
- Dispositivos de indicación, regulación y protección
Necesidad de Subestación
Se necesitan subestaciones entre largas líneas de transmisión primaria. Los fines principales de las subestaciones son los siguientes.
- Para evitar sobretensiones de conmutación.
- Para una fácil segregación de zonas defectuosas.
- Para permitir una protección eficaz del sistema en la red.
- Para aprovechar y proporcionar diferentes líneas extendidas a diferentes centros de carga sin ninguna instalación reductora en las estaciones de conmutación.
Funciones de la Subestación
Transformar- Una subestación es capaz de transformar el voltaje de un nivel de voltaje a otro nivel de voltaje.
despacho- Establecimiento de distribución económica de carga y deslastre de carga para mantener el sincronismo.
Control -Control del intercambio de energía junto con Control de Tensión: reducción del flujo de potencia reactiva por compensación de potencia reactiva o por cambio de tomas.
Medición -Medición de voltaje, corriente y otros parámetros con la ayuda de CT y PT/CVT para fines de medición.
Proteccion-Protección del sistema de transmisión junto con análisis de fallas.
Comunicación-Transmisión de voz y datos a través de Power Line Carrier/OPGW con el fin de monitorear, controlar y proteger la red.
Criterios de operación
- Facilidad de operación y control
- Facilidad de probar la instalación eléctrica.
- Seguridad
- Flexibilidad
- Fiabilidad
Tipos de Subestaciones
De acuerdo con el servicio
- Subestación transformadora (Step-UP y Step Down)-Dependiendo del nivel de tensión puede ser una Subestación de Transmisión (Por encima de 33 kV) y una Subestación de Distribución (Por debajo de 33 kV).
- Subestación Industrial-La subestación industrial o de suministro a granel es generalmente una subestación de distribución, pero están dedicadas a un solo consumidor.
- Subestación de conmutación -Las subestaciones que se utilizan para conmutar la línea eléctrica sin perturbar la tensión se conocen como subestaciones de maniobra.
- Subestación de conversión -En tales tipos de subestaciones, la energía de CA se convierte en energía de CC o viceversa, o puede convertir la alta frecuencia en una frecuencia más baja o viceversa.
- Subestación de cambio de frecuencia -Esta subestación también se conoce como subestación Back-to-Back donde se sincronizan dos frecuencias diferentes del sistema en la aplicación HVDC.
- Subestación móvil-Para grandes proyectos de construcción, esta subestación cumple con el requisito de energía temporal durante los trabajos de construcción.
Según diseño
- Tipo de interior: Las subestaciones construidas bajo techo se denominan subestaciones de tipo interior. Generalmente, las subestaciones de 11 kV y en ocasiones de 33 kV son de este tipo.
- Tipo exterior: las subestaciones de tipo exterior se construyen al aire libre. Casi todas las subestaciones de 132kV, 220kV y 400kV son subestaciones de tipo exterior. Sin embargo, hoy en día se construyen GIS (subestaciones con aislamiento de gas) especiales para sistemas de extra alta tensión que generalmente se encuentran bajo el techo.
Según Montaje
Subestación montada en poste
- Las subestaciones montadas en postes son el tipo de subestación de distribución. Se construye sobre estructuras de dos polos, cuatro polos e incluso más polos, según la capacidad de suministro de energía de la subestación.
- En este tipo de subestación, los transformadores de distribución protegidos por fusibles de 250 KVA están montados en postes junto con interruptores de aislamiento eléctrico.
- Todos los equipos son del tipo exterior y están montados sobre las estructuras de soporte de las líneas de distribución de alta tensión.
Subestación montada en cimientos
El equipo pesado no se puede montar en los postes. Para equipos pesados, se utiliza una subestación montada sobre cimientos. En la subestación montada sobre cimientos, todo el equipo se monta sobre los cimientos y luego la subestación se incrusta en la cerca por motivos de seguridad.
Clasificación de Subestaciones por Tensión de Operación
- Subestaciones AT – Tensiones de operación entre 11 kV y 66 kV.
- Subestaciones de Extra Alta Tensión – Tensiones de operación entre 132 kV y 400 kV.
- Ultra alto voltaje – La tensión de funcionamiento es superior a 400 kV
Comparación entre AIS y SIG
GIS es una subestación aislada con gas y AIS es una subestación aislada con aire.
Instalaciónnorte
Instalar una subestación GIS es más rápido que instalar su AIS. Los sistemas GIS son compactos y tienen menos peso que los AIS.
Operación
La tecnología GIS es más fácil de cuidar y monitorear regularmente, ya que ofrecen acceso frontal en lugar de trasero.
Los arcos eléctricos son raros en las subestaciones con aislamiento de gas porque todos los elementos de conmutación están completamente aislados. Las partes de conexión de GIS están completamente aisladas y, por lo tanto, casi no hay posibilidad de que las partes activas entren en contacto con la tierra.
Mantenimiento
Los patios de maniobras GIS requieren mucho menos mantenimiento.
Liquidaciones
Con un sistema GIS, el espacio libre necesario de fase a tierra o de fase a fase para todos los equipos es mucho menor que el de un AIS. El GIS solo necesita una décima parte de la autorización en comparación con la autorización de AIS.
Sistema Ambientalmente Protegido
GIS es una buena opción para usar en áreas montañosas o en lugares desérticos, ya que se puede encerrar en un edificio que esté ambientalmente protegido de condiciones adversas.
HVDC y HVAC
- La corriente alterna (CA) es la fuerza impulsora en las industrias y los servicios públicos, pero para la línea de transmisión larga (más de 400 millas), la transmisión HVAC es más costosa que la de corriente continua (HVDC). Debido a la frecuencia, el control de la línea de transmisión de CA es más complicado.
- La transmisión de CC no tiene estas limitaciones, lo que ha llevado a construir largas líneas de transmisión HVDC como la línea Talcher –Kolar 500KV HVDC.