Diapositiva 1

subestaciones de potenciaGENERALIDADES Y APLICACIONES1 EL PROCESO GENERACION - TRANSMISION CONVERSION - DISTRIBUCIONGeneralidades y aplicacionesGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESGENERACIONConversin de otros tipos de energa a energa elctrica a travs de los generadores.Se habla de las Centrales de Generacin en sus diferentes tipos. Tensiones entre los 6 y los 13.8 kVTRANSMISIONTransporte de la energa a los centros de consumo minimizando las prdidas. Por ello se realiza con relativas bajas corrientes lo cual equivale como principio de la conservacin de la energa (despreciando las prdidas) a la elevacin de las tensiOnes de utilizacin o de transporte. Se habla entonces de las Lneas de Transmisin o de Transporte en tensiones desde los 220 kV. Se contemplan igualmente tensiones entre los 115 y 66 kV como valores para la subtransmisin regional

Generalidades y aplicacionesCONVERSIONDevolver el proceso para iniciar una etapa de escalonamiento por pasos para bajar la tensin a los valores de utilizacin, bien a niveles de Subtransmisin o Distribucin Un primer escaln coloca un bloque grande de energa (Ejemplo unos 90 MVA de potencia de manera constante o sin interrupciones), a un nivel de tensin intermedio : La Subestacin de Potencia.

Un segundo escaln lleva los niveles de tensin de media a baja: La Subestacin de Distribucin, Estas ltimas de local o de poste a travs de las redes de distribucin de media y baja tensin (Fuera del objeto del curso

TIPOS DE SUBESTACIONESGeneralidades y aplicacionesIMPORTANCIA DE LA SUBESTACIONGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESSUBESTACIONES DE POTENCIAGENERALIDADES Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESDEFINICION Sitio donde se realiza de manera controlada, confiable y segura la conversin o cambio de los niveles de tensin de valores mayores a menores y viceversa a potencias grandes, garantizando un manejo adecuado al flujo de esa potencia a travs de los diferentes caminos establecidos para su transporte.

Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESTABLA 1

TENSIONES MAXIMAS NORMALIZADAS IEC PARA SUBESTACIONES DE ALTA TENSION Rango 1 72,5 123 145 245 Rango 2 300 362 420 550 800

Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESELEMENTOS O EQUIPOS QUE LA CONFORMANElementos de Conversin : Los transformadores de potencia, caracterizados por la potencia que pueden manejar expresada en MVA y los niveles de tensin que soportanElementos de corte o de interrupcin y restablecimiento del flujo de potencia: Los interruptores de potencia

Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESCONVENCIONES IEC MAS UTILIZADASGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESCONVENCIONES IEC MAS UTILIZADASGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONES

Generalidades y aplicacionesElementos de aislamiento para seguridad:Los seccionadores que interconectan tanto los caminos de conduccin entre los dems equipos de la subestacin como los de puesta a tierra . Delimitan igualmente las zonas seguras de trabajo mediante el establecimiento del corte visible.Elementos de conversin para la medida y la proteccin:Los transformadores de corriente (CT) o de potencial ( PT )

TIPOS DE SUBESTACIONES

Generalidades y aplicacionesElementos de Control: Equipos y accesorios que producen y transmiten la orden de operacin o movimiento de los elementos de equipos de potencia entregando las seales adecuadas del estado de los equipos.Elementos o puntos de Unin: Barrajes o puntos nodales

TIPOS DE SUBESTACIONES

Generalidades y aplicacionesElementos 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

Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESESQUEMA UNIFILAR SIMPLE MODULO DE TRANSFORMACIONGeneralidades y aplicaciones

Esquema unifilar simple con 7 mdulos Barra sencilla

Interruptores de potencia : 1 Doble cmara 2 Gran Volumen 3 cmara sencilla

TIPOS DE SUBESTACIONESsiluetas de equipos S/E convencional ( Aire ) Interruptor CT Seccionador de piso una columna giratoria apertura doble Generalidades y aplicaciones

Seccionador convencional de operacin horizontal, apertura central, sencilla o de doble columna giratoria, mando tripolar, montaje en piso.

Seccionador convencional de apertura vertical

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

Equipos y siluetas : DST, CT, y conexiones Interruptor y CT

TIPOS DE SUBESTACIONESSiluetas de barras S/E convencional ( Aire ) barra sencillaGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESSiluetas de barras S/E convencional ( Aire ) barra dobleGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESGeneralidades y aplicaciones

TIPOS DE SUBESTACIONESTIPOS O CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU FUNCIONELEVADORA Cambio de los niveles de Tensin desde Generacin a TransporteREDUCTORA 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 / SUBTRANSMISIONAlimentacin a un subsistema a niveles de tensiones altas, con relaciones de transformacin no superiores de 2 a 1 MIXTASCualquier combinacin de las anteriores.

Generalidades y aplicacionesTIPOS DE SUBESTACIONESTIPOS O CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU TAMAODE POTENCIA :DE GRAN POTENCIA Arriba de 100 MVA, tensiones superiores a 220 kV DE MEDIANA POTENCIA Entre 30 y 60 MVA, tensiones entre 66 y 115 kVDE PEQUEA POTENCIA Entre 2 y < 30 MVA , tensiones entre 6,6 y 66 kV

DE DISTRIBUCIONDE LOCAL entre 0,5 y 2 MVADe poste debajo de 0,5 MVA

Generalidades y aplicacionesCLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR EL TIPO DE AISLAMIENTOCONVENCIONALES:Aislamiento entre las partes a diferente tensin por la distancia a travs del aire. Dependen entonces de la altura sobre el nivel del mar, las caractersticas geogrficas y ambientales: Temperatura, Viento, Polucin, sismisidad, etc. CAPSULADAS:Aislamiento entre las partes a travs de otro elemento, como el aire a presin, el gas SF6, en ambientes que no permiten el contacto con el aire. Por lo tanto son independientes de las condiciones ambientales.

Generalidades y aplicacionesGeneralidades y aplicaciones: Subestacin Convencional

Generalidades y aplicaciones : Mdulo de Subestacin en SF6

CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU CONFIGURACIONDesde el punto de vista de la continuidad del servicio se caracterizan por la Seguridad, Confiabilidad y Flexibilidad, las cuales dependen a su vez de la importancia de la subestacin dentro del sistema, y de la carga alimentada. Definimos a continuacin estos conceptosSeguridad: SUBESTACION SEGURAPropiedad de la instalacin de mantener el servicio sin interrupciones an durante fallas de sus elementos principales (barraje, interruptor). Define la mxima continuidad. Factores que la determina: Duplicacin de interruptores o configuraciones especiales.

Generalidades y aplicacionesCLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES POR SU CONFIGURACION

Confiabilidad : SUBESTACION CONFIABLE Funcin probabilstica que define la expectativa de proporcionar el servicio sin fallas o cortes de serviico durante un perodo de tiempo, bajo condiciones N-1, N-2, etc... ( N: No. de elemento que determinan la conduccin de energa dentro del sistema). En esta condicin y si ocurre un fallo en un elemento, se restablece el servicio en poco tiempo a travs de una maniobra o un reemplazo de la funcin por otro equipo. Factores que la determinan: Duplicacin de barrajes, disposiciones de reemplazo de equipos indisponibles.

Flexibilidad: SUBESTACION FLEXIBLE Facilidad de cambiar la configuracin existente para mantener la continuidad del servicio ante mantenimientos, daos, ampliaciones o para facilitar los fines operativos de las mismas tales como el manejo de los flujos de la potencia del sistema, etc.

Generalidades y aplicacionesPatioPPatio 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.

Generalidades y aplicacionesDETERMINACION DEL TAMAO DE LA INSTALACIONPara 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.

Generalidades y aplicacionesMARCO REGULATORIOAdicionalmente 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.

Generalidades y aplicaciones

Aplicaciones : el STN 500 y 230 kV

Aplicaciones : Una parte de Bogot 500 y 115 kV

Ejercicios Tipo 1 Generalidades y aplicacionesEjercicios tipo 1 Respecto a los esquemas de conexin de barras indicados en los dibujos 1 a 5 de la pagina siguiente, ( CONVENCIONES x: interruptor, /: seccionador _______ : barra )

1 Discutir en cada caso las diferencias en las caractersticas de : 1.1 Maniobrabilidad entre 1 y 4 1.2 Flexibilidad entre 2 y 5 1.3 Mantenibilidad entre el 1 y 2, 1 y 5 y entre 2 y 5 1.4 Confiabilidad entre 1 y 5 1.5 Seguridad entre 1 y 3

Respecto a las conexiones indicadas en los mismos dibujos 1 a 5 y los 6 a 10 establecer separadamente : 2.1 Ventajas de 6 con relacin a 3 y a 4 2.1 Ventajas de 7 con relacin a 1 y 2 2.3 Ventajas de 8 con relacin a 5 2.4 Ventajas de 9 con relacin a 4 2.5 Ventajas de 10 con relacin a 5 y a 9

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

Discutir la Utilidad de la instalacin 11

Generalidades y aplicaciones Ejercicios Tipo 1

Generalidades y aplicaciones Ejercicios Tipo 1

EJERCICIOS TIPO 2Algunos referidos a los esquemas de la carpeta 22 de fotocopiadora del edificio 453 o al esquema del STN enviado:1 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 el mnimo de interruptores cerrados, con las cuales se permite que las subestaciones Cerromatos- Chin Sabanalarga 500 kV permanezcan conectadas2 Sistema a 500 kV. En ausencia de las lineas de Cerromatoso y San Carlos a Primavera, como se asegurara la alimentacin a Bacat ( o Bogot) desde el sistema Nacional 500 kV? 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.Generalidades y aplicacionesEJERCICIOS 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.

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 Purnio 2 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

Generalidades y aplicaciones

OPERACIN SUBESTACIONES DE MT B/QUILLA 110 kVBOLIVAR 66 kVCEDENAR/INTERCAMBIO ECUADORCQR 115 kVVALLE DEL CAUCA 115 kVBOYAC 115 kVTRANSFORMACIN HUILA/CAQUETASAN CARLOSPRIMAVERABACATOCAACOPEYBOLIVARB/QUILLA 110 kVBOLIVAR 66 kVCEDENAR/INTERCAMBIO ECUADORCQR 115 kVVALLE DEL CAUCA 115 kVBOYAC 115 kVTRANSFORMACIN HUILA/CAQUETABOGOT 115 kVSAN CARLOSPRIMAVERABACATOCAACOPEYBOLIVAR BogotTunalNoroesteTorcaBalsillasLnea Primavera Bacat 500 kV (ISA)Bacat450 MVA 500/115 kV y 5 lneas 115 kVSalitreTibabuyesEl SolChaSubaArea de InfluenciaCircoNProyecto Bacat 500kV / 115kV Termozipa