REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGA DEL OESTEMARISCAL SUCRE PNF Ingeniera ElctricaSeccin 5101 11vo Trimestre

Subestacin ElctricaArreglo de Barra Doble con Doble Interruptor

Subestaciones Elctricas Alumno:Prof.: Gilberto GonzlezDelgado Winiffer C.I.:13.126.975

Mayo 2013

Introduccin

En los sistemas de transmisin y distribucin de energa elctrica existen diversos equipos, configuraciones, normativas y dems componentes o esquemas de los mismos, pero el enlace del sistema y lo que permite la transferencia de potencia necesaria o requerida por los centros de consumo desde las plantas de generacin, a niveles adecuados y correspondientes a las zonas y servicio, son las subestaciones. stas, ms all de su importante papel en un sistema para transferir potencia, permite la supervisin y control del servicio a cualquier nivel o distancia ofreciendo confiabilidad del mismo, y es en funcin de esta caracterstica que se busca comprender las configuraciones estructurales de las subestaciones, ya no en el sistema de generacin, transmisin y distribucin de energa, si no como parte funcional de estrategias de su configuracin para lograr un servicio confiable, continuo y normalizado.Esto ha llevado a desarrollar diferentes arreglos de sus componentes, uno de ellos es el denominado Arreglo de Doble Barra con Doble Interruptor, y aqu se pretende estudiar su principio de operacin, ventajas y desventajas desde los puntos de vista que hemos mencionado, y con carcter tcnico.

Subestacin ElctricaArreglo de Barra Doble con Doble InterruptorUna subestacin es el desarrollo e implementacin de un nodo del sistema de potencia, a travs de un conjunto de equipos utilizados para dirigir el flujo de energa y garantizar la seguridad del sistema por medio de dispositivos automticos de control y proteccin junto con la redistribucin del flujo de energa a travs de rutas alternas.Antes de desarrollar el concepto de una barra doble con doble interruptor debemos definir algunos trminos relacionados con los tipos de subestaciones y elementos que la pueden constituir.Partes de una Subestacin Patio De Conexiones: Conjunto de equipos y barrajes de una subestacin que tienen el mismo nivel de tensin y que estn elctricamente asociados. Generalmente ubicados en la misma rea de la subestacin. Patio De Transformadores: rea de la subestacin en donde se ubican los transformadores de potencia. Generalmente entre patios de conexin de diferentes niveles de tensin. Lote De Una Subestacin: El lote de la subestacin es el conformado por las reas de los patios de conexin y transformacin, vas de circulacin y mantenimiento, edificaciones, etc. El lote se debe urbanizar en forma ptima para obtener el mejor aprovechamiento de las reas constitutivas sin que existan interferencias entre los patios, accesos de lneas, vas de circulacin, as como durante el montaje, la operacin y mantenimiento de la subestacin, ampliaciones, etc. Campo (Baha O Mdulo) De Conexin: Es el conjunto de equipos necesarios para conectar un circuito (generacin, transformacin, interconexin o distribucin, equipo de compensacin, etc.) al sistema de barrajes colectores de un patio de conexiones. Barrajes Colectores (Barras): Elemento fsico de un patio de conexiones que representa el nodo del sistema, es decir, el punto de conexin en donde se unen elctricamente todos los circuitos que hacen parte de un determinado patio de conexiones. Disposicin Fsica: Es el ordenamiento fsico de los diferentes equipos constitutivos de un patio de conexiones para una configuracin determinada.Una clasificacin prctica nos permite conocer las diferencias bsicas:Tipos De SubestacionesSegn su Funcin: Subestacin De Generacin: Asociadas a centrales generadoras. Dirigen directamente el flujo de potencia al sistema. Subestacin De Transformacin: Con transformadores elevadores o reductores (pueden ser terminales o no). Subestacin De Maniobra: Conectan varios circuitos (o lneas) para orientar o distribuir el flujo de potencia a diferentes reas del sistema.Las subestaciones tambin pueden ser: Convencionales o aisladas al aire AIS. Encapsuladas o aisladas en SF6 (Gas Hexafluoruro de Azufre) GIS. Y a su vez stas pueden ser de ejecucin interior o exterior. Tambin celdas para subestaciones de media y baja tensin.Encapsuladas O Aisladas En SF6 GIS ExteriorEncapsuladas O Aisladas En SF6 GIS InteriorCeldas Para Subestaciones De Media Y Baja TensinConvencionales O Aisladas Al Aire - AIS

Configuracin De Una SubestacinSe denomina configuracin al arreglo de los equipos electromecnicos constitutivos de un patio de conexiones, o pertenecientes a un mismo nivel de tensin de una subestacin, efectuado de tal forma que su operacin permita dar a la subestacin diferentes grados de confiabilidad, seguridad y flexibilidad de manejo, transformacin y distribucin de energa.Cada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentes requerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad y cada configuracin brinda diferentes grados de estas caractersticas. Tipos de configuracinTendencia Europea: Conexin De SeccionadoresSon aquellas en las cuales cada circuito tiene un interruptor, con la posibilidad de conectarse a una o ms barras por medio de seccionadores: Barra sencilla Barra principal y de transferencia Doble barra Doble barra ms seccionador de by pass o paso directo Doble barra ms seccionador de transferencia Doble barra ms barra de transferencia

Tendencia Americana: Conexin De InterruptoresSon aquellas en las cuales los circuitos se conectan a las barras o entre ellas, por medio de interruptores: Anillo Interruptor y medio Doble interruptorOtras Configuraciones: Anillo cruzado Interruptor y tres cuartos MallaConsideraciones En La Seleccin De La Configuracin De Una Subestacin: Funcin que desempea la subestacin en el sistema interconectado para determinar su necesidad de flexibilidad, confiabilidad y seguridad. Tipo de subestacin (generacin, transformacin o maniobra) Conocer las caractersticas de la configuracin Facilidades de extensin y modulacin Simplicidad en el control y proteccin Facilidad en el mantenimiento rea disponible CostosAunque la lista de consideraciones para la seleccin es amplia, es la funcin que desempea la subestacin en el sistema la primera y principal y de la cual se derivan las siguientes:

FlexibilidadEs la propiedad de la instalacin para acomodarse a las diferentes condiciones que se puedan presentar por cambios operativos en el sistema, y adems por contingencias y/o mantenimiento del mismo. Control de potencia reactiva para optimizar cargas en generadores Limitar niveles de cortocircuito Estabilidad en el sistema Independizar o limitar influencia de cargas Varias compaas en una misma subestacin

ConfiabilidadEs la probabilidad de que una subestacin pueda suministrar energa durante un periodo de tiempo dado, bajo la condicin de que al menos un componente de la subestacin no pueda repararse durante la operacin: Diferentes artculos y revistas incluyen cifras o grficas que permiten hacer comparaciones, como grficas del Consejo Internacional de Grandes Redes Elctricas CIGRE en revista ELECTRA No. 65 Programas de computador para definir la confiabilidad con tasas de frecuencia y duracin de fallas.

Tasa De Falla De Una Subestacin De Distribucin En Funcin De La Tasa De Falla De Los Interruptores. CIGRE en revista ELECTRA No. 65

Tasa De Falla De Una Subestacin De Distribucin Teniendo En Cuenta El Tiempo De Mantenimiento De Los Interruptores. CIGRE en revista ELECTRA No. 65

No Disponibilidad De Una Subestacin De Transmisin En Funcin Del Tiempo De Mantenimiento De Los Interruptores. CIGRE en revista ELECTRA No. 65

SeguridadEs la propiedad de una instalacin para dar continuidad de servicio sin interrupcin alguna durante fallas en los equipos de potencia, especialmente interruptores y barras.CostoEl costo de una subestacin aumenta a medida que se hace ms compleja la configuracin. Las configuraciones interruptor y medio y doble interruptor, son ms costosas que las de conexin de seccionadores. Las configuraciones de conexin de seccionadores deben contar con la inversin inicial del campo de acople y/o transferencia.

Costo vs Confiabilidad

Constitucin de una Celda

Es importante que ya conociendo los elementos y equipos en una subestacin identifiquemos su funcin y ubicacin en su presentacin bsica para una barra y/o circuito o lnea, para luego describir esta configuracin:

Configuracin Bsica de una Celda en una Barra Correspondiente a una Lnea o Circuito Servido

Arreglo de Doble Barra y Doble Interruptor

Aplicacin: El arreglo de doble barra con doble interruptor es uno de los ms completos y empleados, aunque dada sus caractersticas de configuracin basadas en la confiabilidad es muy costoso si no el ms costoso. Su campo de aplicacin preferentemente en subestaciones de centrales elctricas de gran capacidad tambin se emplea en instalaciones muy importantes donde la continuidad del servicio es el criterio fundamental.

Operacin: El sistema opera con dos interruptores automticos conectados a cada una de las barras y asociados a cada lnea de salida.En caso de producirse una avera en uno de los interruptores de lnea o sobre uno de los juegos de barras colectoras, el sistema de proteccin provoca la conmutacin automtica sobre el otro juego de barras sin que se produzca ninguna interrupcin del servicio. Los seccionadores de barras deben estar permanentemente cerrados.Con esta disposicin no se necesita ningn interruptor de acoplador de barras. En este esquema se duplican los elementos bsicos: interruptores, transformadores de medicin, etc. Con respecto a la disposicin convencional de doble juego de barras.

Caractersticas:

Falla en barra: Continuidad De Servicio Falla de interruptor: Continuidad De Servicio Mantenimiento De Interruptor Flexibilidad Interconexiones El Interruptor De Acoplamiento Se Reemplaza Por Un Interruptor Por Lnea Mayor Fiabilidad Falla o Mantenimiento En Barra Conexin De Las Lneas A La Otra Barra Mantenimiento De Un Interruptor De Lnea Lnea En Servicio Por La Otra Barra Con El Otro Interruptor 2 Interruptores por circuito 4 Seccionadores por circuito Coste Elevado

Arreglo con Doble Barra y Doble Interruptor

Comparacin De Cantidad De Equipos Entre Arreglo De Doble Barra Y Doble Interruptor Respecto A Los Dems Arreglos

Configuracin# Interruptores# Seccionadores

Barra Simple# Lneas1 + 3 # Lneas

Barra Simple Con By-Pass# Lneas1 + 4 # Lneas

Barra Partida# Lneas3 # Lneas + 3 # Barras 1

Barra Principal y Barra De Transferencia1 + # Lneas4 + 4 # Lneas

Barra Doble1 + # Lneas4 + 4 # Lneas

Barra Doble Con By-Pass1 + # Lneas4 + 6 # Lneas

Barra Doble Y Barra De Transferencia1 + # Lneas7 + 5 # Lneas

Barra Doble Y Doble Interruptor2 # Lneas2 + 6 # Lneas

Anillo# Lneas4 # Lneas

Interruptor Y Medio1.5 # Lneas2 + 5 # Lneas

La caracterstica principal de diseo de esta configuracin de doble barra y doble circuito, como ya se mencion tiene como fundamento la continuidad de servicio, dando un porcentaje de confiabilidad, flexibilidad y seguridad ptimas y ampliamente utilizadas.Para mostrar estas ventajas, junto con su principio de operacin ya descrito; se presentan las siguientes ventajas respecto a las labores de mantenimiento que son eje primordial en la confiabilidad de cualquier sistema de distribucin de energa elctrica.

Efecto Mantenimiento en InterruptorFalla en BarraPerdida de un circuito si el int. En mtto. Esta adyacente a la barra con fallaPrdida de Todos los CircuitosPrdida de la mitad de los CircuitosEn la transferencia prdida del circuito. En la principal si no est seccionada se pierden todos los circuitosSe pierden todos los ctos. conectados a la barra con falla mientras se conmutan a la barra sanaEn la de transferencia prdida de circuito. En una Ppal.se pierden todos los ctos. Conectados a esta mientras se conmuta a la barra sanaSi no es en la barra que no esta siendo utilizada como transf. Se pierden todos los ctos. Mientras se conmuta a la barra sana la cual no puede ser utilizada mas como de transferenciaSe aisla un cto. Si el Int. Central est en mtto.. Si la falla es en la barra opuesta al int. En mtto. Quedan aislados dos circuitos.

Falla en CircuitoPrdida de CircuitoPrdida de circuito. La barra de transferencia si la falla es el el cto. En transferenciaPrdida de circuito y de barra de transferencia si la falla es el el cto. de transferenciaPrdida de Circuito. Si la falla es en el circuito con el Int. En Mtto. Se pierde con el acople y una de las barrasPrdida de Circuito, segundo circuito puede quedar aislado.Prdida de Circuito

NormalNadaPrdida de CircuitoPrdida de CircuitoNada si el interruptor de transferencia est disponiblePrdida de CircuitoNada si el interruptor de transferencia est disponibleNada si el interruptor de acople esta disponibleNingn circuito se pierde, pero se rompe el anilloNada

Efecto Mantenimiento en BarrasFalla en BarraPrdida de Todos los CircuitosPrdida de Todos los CircuitosPrdida de Todos los CircuitosPrdida de Todos los CircuitosPrdida de Todos los CircuitosPrdida de Todos los Circuitos

Prdida de Todos los Circuitos

Falla en CircuitoPrdida de CircuitoPrdida de CircuitoPrdida de Circuito y barra de transferencia si la principal esta seccionadaPrdida de CircuitoPrdida de CircuitoPrdida de CircuitoPrdida de uno o dos Circuitos

NormalNadaPrdida de Todos los CircuitosPrdida de la mitad de los CircuitosPrdida de Todos los Circuitos si la barra principal no esta seccionadaNada, siempre y cuando no se sobrepase el nivel mximo de cortocircuitoNada, siempre y cuando no se sobrepase el nivel mximo de cortocircuitoNada, siempre y cuando no se sobrepase el nivel mximo de cortocircuitoNada

Configuracin o Arreglo de BarraDoble InterruptorBarra SencillaBarra Sencilla SeccionadaBarra Principal y de TransferenciaDoble BarraDoble Barra + Barra de TransferenciaDoble Barra + By PassAnilloInterruptor y Medio

Conclusin

El arreglo de doble barra con doble interruptor cumple con muchos de los requerimientos habituales de cualquier rea servida por el sistema interconectado nacional, o de cualquier sistema de potencia, ya que en funcin de los requerimientos principales en su seleccin, confiabilidad, flexibilidad y seguridad del servicio; ofrece tales condiciones y aunque puedan existir opiniones referentes a los costos que este requiere; es una configuracin apta para cualquier subestacin, cualquiera sea su propsito.Desde las subestaciones en plantas de generacin hasta las grandes y demandantes ciudades la seleccin de este arreglo es comn segn autores en esta materia, y necesariamente hay que resaltar el hecho de que existen muchas ms condiciones que atender en la seleccin de un arreglo para subestaciones, estos son estudios ms analticos que aqu no se abordan.Sin embargo las ventajas que se sealan han sido clave en el desarrollo de estas diferentes configuraciones de barras, transformadores, interruptores y dems componentes, hasta obtener este arreglo que permite acciones de mantenimiento, en condiciones de falla o no mientras ofrece continuidad en el servicio.

Bibliografa

CARVALOTTI Jorge, Disposicones Constructivas en Subestaciones a la Intemperie en Altas y Muy Altas Tensiones. TOMO 1.Editorial Cromotip. 1968. C.A.D.A.F.E.

ARROYO SNCHEZ Jos Manuel. Subestaciones Presentacin. Departamento de Ingeniera Elctrica, Electrnica,, Automtica y Comunicaciones Universidad de Castilla La Mancha.