subestaciones I

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION MATURIN
CATEDRA: TECNOLOGIA ELECTRICA
FACILITADOR: BACHILLERES:
Mariangela Pollonais Joaquín Piñero CI: 23.535.877
Maturín, 11/08/2014.

2. Subestaciones
Una subestación de distribución o centro de transformación es el conjunto de
instalaciones y equipos eléctricos encargado de realizar la transformación de
niveles de alta, media o baja tensión a niveles adecuados para la distribución de
energía eléctrica, operadores de Red utilizan las siguientes relaciones de
transformación 230-34,5 kV, 115-34,5 kV, 115-11,4 kV, 115-34,5 kV, 34,5-11,4 kV,
34,5-13,2 kV,13.2-0.208/0.120kV, 13.2-0.220/0.127kV, 13.2-0.440/0.266kV, 11.4-
0.208/0.120kV, 11.4 -0.220/0.127kV, 11.4 - 0.440/0.266kV
Es de anotar que la utilización de tensión a 11.4kV está reservada para zonas
ubicadas en alturas superiores a 1000 m.s.n.m y tensión a 13.2kV, para alturas
inferiores.
TIPOS DE SUBESTACIONES ::.
Las subestaciones de distribución se pueden clasificar según su ubicación en:
• Subestación aérea
• Subestación de piso
• Subestación subterránea
SUBESTACIÓN AÉREA ::.
La subestación aérea o tipo poste es empleada en zonas rurales, y urbanas, para
prestar el servicio a usuarios industriales o residenciales de estratos 1,2 y 3. La
subestación aérea esta conformada por un transformador de distribución,
acompañado de su respectiva protección contra sobretensión (Descargadores de
sobretensión DST) y protección contra sobrecorriente (cortacircuitos), como
también de algunos accesorios indispensables para su montaje como apoyos,
aisladores y herrajes.
Los transformadores utilizados en este tipo de subestación pueden ser
monofásicos o trifásicos y los fabricantes ofrecen transformadores de distribución
con potencias nominales normalizadas que no exceden los 150 kVA, cuando la
potencia nominal excede los 112.5KVA o el peso del transformador sobrepasa los
650kg, se requiere utilizar para su instalación una estructura tipo H. La estructura
tipo H se compone de dos apoyos (postes).
La alimentación de los transformadores que conforman una subestación aérea
puede hacerse por red aérea o subterránea.

3. Figura 2.5.1. Subestación aérea o tipo poste*
Los niveles de tensión para redes de uso público se encuentran definidos en la
Norma ICONTEC NTC 1340 es tensiones nominales en sistema de energía
eléctrica a 60 Hz en redes de servicios públicos, y, pero si un cliente de un
operador de red requiere un nivel de tensión diferente, puede definir su contrato de
conexión en un nivel de tensión normalizado, con el cual alimentará un
transformador de su propiedad, este transformador recibe el nombre de
transformador de uso dedicado y definir así la relación de transformación que más
le convenga a sus necesidades.
Las potencias nominales de los transformadores instalados en subestación aérea
o tipo poste en Colombia son las siguientes:
Tabla 2.5.1. Potencias nominales de transformadores
instalados en subestación aérea o tipo poste en Colombia
En las estructuras empleadas por operadores de red en Colombia para la
subestación tipo poste encontramos:

4. Disposición con cable de guarda trafo monofásico unipolar
Disposición con cable de guarda trafo monofásico unipolar autoprotegido
Trafo en poste circuito primario tangencial
Trafo en estructura tipo H circuito primario tangencial
Trafo en poste autoprotegido
SUBESTACIÓN DE PISO ::.
La subestación de piso se utiliza en zonas urbanas, para prestar el servicio a
usuarios industriales, comerciales, alumbrado público y residencial.
Las subestaciones de piso presentan variantes que determinan su clasificación en:
subestación tipo patio, subestación tipo pedestal o pad mounted y subestación
capsulada.
SUBESTACIONES TIPO PATIO ::.
Las subestaciones tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias,
habitualmente son alimentadas por redes subterráneas a 34,5 kV y en el lado de
baja tensión se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del
usuario.
Figura 2.5.2. Subestación tipo patio*

5. Las potencias nominales comúnmente utilizadas en los transformadores
monofásicos o trifásicos que conforman subestaciones de patio urbana son:
Tabla 2.5.2. Potencias nominales de transformadores
instalados en subestación de patio urbana en Colombia
Los transformadores con potencia nominal entre 1000 kVA y 2500 kVA, deben
tener tanque de expansión o cámara con colchón de aire que permita la apropiada
refrigeración del transformador.
Algunas de las configuraciones de la subestación tipo patio empleadas en
Colombia son:
Centro de distribución industrial 34,5 kV tipo exterior – derivación aérea con
reconectador
Centro de distribución industrial 34,5 kV tipo exterior – derivación aérea con
seccionador fusible
En las subestaciones tipo patio el equipo de medida se debe encontrar alojado en
una celda tipo intemperie de fácil acceso para el personal sin tener que ingresar al
patio de conexiones; para la protección contra sobretensiones el transformador
debe contar con descargadores de sobretensión (DST) de 27 kV, 10 kA, de óxido
metálico y por el lado de alta tensión debe utilizar un reconectador o seccionador
con fusible tipo HH.
La subestación debe estar provista de una puesta a tierra a la cual se conectaran
las partes metálicas no conductoras del equipo empleado en la subestación, así
como las crucetas metálicas, los cables de guarda, la carcaza del transformador,
los DST y el neutro del transformador.

6. SUBESTACIÓN PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN) ::.
La subestación pedestal o pad mounted (tipo jardín) puede ser utilizada a la
intemperie o al interior de edificios, ofrecen seguridad para ser instalada en
lugares en que existe paso de personas como en parques o avenidas.
La subestación de pedestal está conformada por dos gabinetes, uno en el que se
encuentra alojado el transformador el cual lleva sus protecciones internas y otro
para la caja de maniobras, estos gabinetes cuentan con cerradura que impiden el
ingreso de personal no autorizado. La subestación de pedestal debe contar con
una puesta tierra a la que se conectan las partes metálicas de la subestación, al
neutro del transformador y la tierra de los descargadores de sobretensión.
Figura 2.5.3. Subestación pedestal o pad mounted (tipo
jardín)*
La subestación de pedestal posee seccionadores de maniobras que pueden
ubicarse en la celda de maniobra o a la intemperie. Los seccionadores deben
poseer aislamiento en aceite o en SF6 y la cámara de interrupción del arco debe
ser en aceite, vacío ó SF6; son seccionadores tripolares de operación manual bajo
carga.
El área de la subestación se encuentra encerrada por una malla instalada como
mínimo a un metro del perímetro de los equipos y de 2.5 metros de altura, con
avisos de peligro y alta tensión, también su puede instalar en un local en el que la
puerta dé al exterior del inmueble.
TRANSFORMADORES DE PEDESTAL

7. El transformador pedestal se divide en dos compartimientos cada uno con puerta y
separados el un del otro por una lamina metálica, en el del lado izquierdo se alojan
los terminales de alta tensión del transformador y al lado derecho los terminales de
baja tensión.
El transformador de pedestal es protegido en el lado de alta tensión por un fusible
de expulsión tipo bayoneta en serie con un fusible limitador de corriente el cual
opera cuando hay fallas internas en el transformador, se encuentra ubicado en el
interior de su tanque, por esta razón cuando este actúa el transformador debe ser
retirado para someterlo a revisión y en el lado de baja tensión el transformador
para su protección cuenta con un interruptor automático escogido según la
corriente de cortocircuito y la curva de capacidad térmica que pueda soportar el
transformador.
La capacidad de los transformadores pedestal empleados para alumbrado publico
son: 30, 45 y 75 kVA y para distribución se maneja una relación 11.4 –
0.208/0.120 kV con capacidades de 45, 75, 112,5 150 225, 300, 400 y 500 kVA.
CAJA DE MANIOBRA
En la caja de maniobra se realiza la conexión o desconexión individual de los
transformadores de las redes de distribución y acometidas por medio de
interruptores, la caja de maniobra puede ser en aceite o en SF6 para acometidas
subterráneas.
SUBESTACIONES CAPSULADAS ::.
Las subestaciones o centros de transformación capsuladas, son aquellas en las
que existe un recinto cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas, una
de ellas destinada para el transformador de distribución, una celda para el equipo
de protección y maniobra, es decir el seccionador tripolar de trabajo bajo carga
con nivel de aislamiento de 15 kV; otra celda alberga el grupo de medida
compuesto por los transformadores de potencial y de corriente.

8. Figura 2.5.4. Subestación Capsulada
Las subestaciones capsuladas son empleadas en industrias o en urbanizaciones
de estrato 4,5 y 6.
En las subestaciones capsuladas se utilizan transformadores en aceite o
transformadores tipo seco, se protegen con fusibles limitadores de corriente, el
cual se selecciona dependiendo de la potencia nominal del transformador.
Los transformadores en aceite se alojan en un local reforzado (bóveda)
independiente al local de las celdas de entrada, salida, protección y en algunos
casos la celda de medida. El transformador tipo seco se instala en el mismo local
de las celdas;

9. Las celdas son
elaboradas en
lámina, poseen una
puerta metálica con
cerradura, una
ventana de
inspección con vidrio
templado de
seguridad y rejillas
de ventilación.
Figura 2.5.5. Subestación Capsulada
En las subestaciones capsuladas se pueden emplear seccionadores tripolar en
aire con tensión nominal de 17.5 kV y corriente nominal de 630 A para conductor
2/0 y 400 A para conductor 4/0, seccionador en aire con fusibles limitadores de
corriente con tensión nominal de 17.5 kV y corriente nominal de 400 A, o celda con
seccionadores en SF6, la cual se utiliza también como celda de entrada y celda de
salida, consta de un tanque lleno de SF6 en el que se sumerge un seccionador
tripolar de trabajo bajo carga de tres posiciones: conectado (cerrado),
desconectado (abierto) y puesto a tierra.
SUBESTACIONES TIPO LOCAL ::.
Las subestaciones tipo local en la
actualidad no son permitidas, debido al
peligro latente al que esta expuesto el
personal, ya que tanto el transformador
de distribución, los seccionadores de
operación bajo carga o el barraje, se
encuentran a la vista en el interior de un
recinto cerrado de 3.5X2.5X3 m.
Figura 2.5.6. Subestación Tipo Local*

10. SUBESTACIÓN SUBTERRÁNEA ::.
La subestación subterránea se instala bajo el nivel del piso en andenes, zonas
verdes, o en un predio particular, están conformadas por dos bóvedas una para el
transformador y otra para el seccionador de maniobras, estas se encuentran
unidas por un banco de ductos. El seccionador debe ser de tipo inundable de
operación bajo carga de 200 A, debe contar con codos premoldeados sin partes
vivas expuestas, para la conexión de los terminales de media tensión.
Figura 2.5.7. Subestación subterránea*
El transformador puede ser sumergible u ocasionalmente sumergible de capacidad
hasta 200 kVA, con la propiedad de permanecer hasta tres horas en agua, si el
transformador no cuenta con el conjunto de protección y seccionamiento interno,
se deben instalar seccionadores independientes en aceite o en SF6 sumergibles;
los bornes de conexión de baja tensión deben ser aislados y los de alta deben ser
codos premoldeados resistentes a la humedad; entre el tanque del transformador
y el piso de la bóveda debe existir una distancia superior a 4 centímetros. La
bóveda del transformador debe disponer de una cubierta removible en la parte
superior que permita el acceso a los fusibles internos y los bujes de media y alta
tensión del transformador sin tener que ingresar a la bóveda.
Componentes Y Equipos Que La Conforman
1- Interruptor automático
2- Seccionadores
3- Conmutadores de puesta a tierra
4- Transformadores de corriente
5- Transformadores de potencial o transformadores de voltaje capacitor

11. 6- Capacitores de acoplamiento
7- Filtros de línea
8- Apartar rayos y/o espinterómetros
9- Transformadores de potencia
10- Reactores de derivación
11- Reactores limitadores de corriente
12- Barras y aisladores de estación
13- Sistemas de puesta a tierra
14- Capacitores en serie
15- Capacitores en derivación
Simbología

12. Figura – 4. Algunas simbologías de subestaciones.
IMPORTANCIA DE LAS SUBESTACIONES.
Las subestaciones eléctricas son esenciales dentro del sistema de potencia,
ya que son instalaciones con un conjunto de elementos y circuitos que tienen la
finalidad de modificar las variables de tensión y corriente, dar un medio de
interconexión y despacho entre las líneas del sistema.
Al ser las subestaciones tan importantes se debe analizar la confiabilidad
que se tiene al brindar el servicio así como la importancia de la subestación en el
sistema. En toda instalación industrial o comercial es indispensable el uso de la
energía, la continuidad de servicio y calidad de la energía consumida por los
diferentes equipos, así como la requerida para la iluminación, es por esto que las
subestaciones eléctricas son necesarias para lograr una mayor productividad.