Este documento describe los sistemas auxiliares de corriente alterna y continua en subestaciones eléctricas. Explica los requerimientos de diseño, fuentes de alimentación, equipos y clasificación de los servicios auxiliares. También cubre temas como las baterías, cargadores, alimentación, cableado y bibliografía relacionada con los sistemas auxiliares en subestaciones eléctricas.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA
SUBESTACIONES ELECTRICAS
MEDIO CICLO
TEMA:
UNIDAD 5
ESTUDIANTE:
PINARGOTE CASTRO ERICK MARCELO
NOMBRE DEL DOCENTE:
ING. ÁLAVA GARCÉS ÁNGEL RAFAEL
PERIODO ACADÉMICO:
MAYO-SEPTIEMBRE DE 2021

2. SISTEMAS AUXILIARES DE CORRIENTE ALTERNA
Los equipos, cargas y componentes que constituyen los sistemas de servicios de una
subestación y que requieren de alimentación en C.A. y que se pueden dividir en:
a) Servicios propios para el equipo principal:
 Banco de transformadores de potencia.
 Cambiador de derivaciones
 Ventiladores
 Calefacción.
 Interruptores de potencia.
 Motores de accionamiento.
 Bobinas de cierre y disparo.
 Calefacción
 Cuchillas desconectadoras.
 Motores de accionamiento.
 Calefactores.
b) Dispositivos de protección y señalización:
 Protección diferencial de bancos de transformación.
 Protección de distancia.
 Protección por falla de interruptores
 cuadros de alarma.
c) Sistemas de alumbrado y contactos:
 Alumbrado de caseta de control.
 Alumbrado de caseta de planta de emergencia.
 Alumbrado de áreas exteriores y accesos.
REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
a) Demanda de la carga:
Los KVA desconectados de todas las cargas en C.A. de la subestación, se debe tabular y
aplicar de demanda a cada uno.
La demanda en KVA se usa para dimensionar los transformadores auxiliares. En este
caso, no es necesario considerar los factores de diversidad de la carga y el factor
de carga.
b) Numero de alimentadores primarios:

3. En subestaciones pequeñas tipo distribución el uso de alimentadores dobles con un
esquema de transferencia resulta usualmente innecesario.
SELECCIONDE FUENTES DE ALIMENTACION A SERVICIOS PROPIOS Y
AUXILIARES.
Las fuentes de energía eléctrica que se utilizan para la alimentación de los sistemas de
servicios propios de una subestación, pueden ser las siguientes dependencias del
tamaño e importancia:
 Líneas de distribución
 Planta generadora diésel.
 Terciarios de bancos de transformación.
 Bancos de baterías.
las fuentes de alimentación de servicios propios o auxiliares, se clasifican de acuerdo a
sus características como sigue:
 Fuentes de alimentación primaria.
 Fuentes de alimentación de respaldo.
 Fuentes de alimentación de emergencia.
FUENTES DE ALIMENTACIÓN DE EMERGENCIA.
Planta generadora Diésel.
Toda subestación de gran potencia, deberá contar con una planta diésel con capacidad
suficiente para alimentar a aquellas equipos y circuitos de corriente alterna que
debido a la importancia que tienen dentro del corriente alterna que debido a la
importancia que tienen dentro del funcionamiento de la subestación.
Bancos de Baterías.
Al igual que la planta generadora diésel, los bancos de baterías se utilizan como
alimentación de emergencia de las cargas y circuitos de servicios propios cuando
existen fallas o se da mantenimiento a los cargadores de baterías o en las
alimentaciones de corriente alterna de las subestaciones.

4. Entradas aéreas subterráneas.
Las fuentes auxiliares pueden ser líneas de distribución aéreas o subterráneas. Cuando
son subterráneas dentro de la subestación propiamente, aun cuando la fuente
externa sea aérea, se debe hacer por medio de tubo conduit directamente enterrado.
Nivel de voltaje secundario
Para los sistemas auxiliares de C.A existen varios voltajes secundarios o niveles de
utilización, para los propósitos de normalización sobre un sistema de potencia
dado, lo mejor es que se seleccione sola un nivel. Esto no se debe considerar como
una regla limitativa, algunos niveles de voltaje a usar y las conexiones de la
alimentación, se muestran en la figura siguiente:

5. El esquema de transferencia.
Cuando se usan dos fuentes de alimentación a los servicios auxiliares de la subestación,
una normal y la otra alterna, se debe establecer un medio para hacer la
transferencia de una a otra. En una subestación hay sistemas de transferencia
manual y automática.

6. Corrientes de falla en los sistemas auxiliares
La determinación de las corrientes de falla en un sistema auxiliar trifásico de C.A.
Equipos
Transformadores.
El principal elemento de los equipos en un sistema auxiliar de C.A. es el transformador
de potencia, su potencia, dependiendo del tamaño de la subestación principal,
puede estar 75.500 KVA a un mayor, por lo general son trifásicos y es opcional.
Tableros eléctricos

7. Los tableros eléctricos usados para alumbrado y para los circuitos de fuerza, se encuentran
normalmente en la caseta de control y corresponden a tableros de tipo estándar de
diseños normalizados.
LOS SERVICIOS AUXILIARES
SERVICIOS AUXILIARES EN CORRIENTE CONTINUA
Normalmente 220 Vcc (o 110 Vcc) o 48 Vcc
El consumo de este sistema responde a las necesidades de las protecciones y el
accionamiento de los equipos de maniobra.
La potencia y la capacidad del sistema depende del tipo de baterías y del tiempo estimado
en que funcionará en emergencia.
LAS BATERÍAS
Las baterías pueden ser alcalinas (Ni-Cd) o ácidas (Pb-Ca).
Como valores característicos se puede establecer un tiempo mínimo de descarga de 5
horas y una tensión final por elemento de 1.1 V para las baterías alcalinas.
Los límites de servicio de las baterías es de +/- 10% Un.
EL CARGADOR
El rectificador es del tipo puente trifásico, con diodos de silicio y estabilización de la
tensión de salida por medio de reactores saturables o tiristores. El transformador de
alimentación del puente es del tipo de aislación seca.
La tensión de salida deberá mantenerse constante, admitiéndose variaciones da +/- 2%
del valor estabilizado, para variaciones descarga entre 0 y 100 % de la corriente
nominal, y con variaciones de tensión y frecuencia de la fuente de alimentación de
corriente alterna de +10, - 15 y +/- 2% respectivamente.

8. La corriente de salida deberá ser limitada automáticamente por los cargadores.
Tal limitación se fija normalmente en el 100 % de la corriente nominal.
El cargador deberá permitir la carga de la batería en "flote" y a "fondo", la conmutación
de modos de carga deberá poderse hacer en modo manual y automático.
Con el cargador en "automático", la posición de carga habitual es en "flote" y se pasara
automáticamente a "fondo" por baja tensión de batería o con posterioridad a una falta de
tensión de entrada.
Completada la carga de la batería se retornara automáticamente a "flote". La duración de
la carga a fondo es controlada por un temporizador ajustable.
En la derivación al consumo el cargador deberá estar dotado de filtros para mantener el
ondeo residual (ripple) dentro de los siguientes valores indicativos:
 con batería conectada: 2 % eficaz
 con batería desconectada: 5 % eficaz
También en la derivación al consumo deberá preverse en el cargador dispositivos
adecuados para que, cualquiera sea la condición de carga de la batería, la tensión del
consumo se mantenga dentro de los limites +/- 10 % de su valor nominal, 220 (o 110) V,
valor estabilizado.
En caso de baja tensión en el cargador, deberá evitarse la descarga de la batería sobre
aquel.
ALARMAS
Todas las anormalidades del cargador deberán visualizarse con indicación local y con
contacto libre de potencial para poder desarrollar circuitos de alarma.
Básicamente contará con las siguientes alarmas:

9.  Falta de tensión de alimentación 380/220 V corriente alterna (con
indicación de falta de fase)
 Falta de tensión de corriente continua en salida de batería.
 Falta de tensión de corriente continua en salida a consumo.
 Falla cargador
 Baja tensión de corriente continua en salida a consumo
 Alta tensión de corriente continua en salida a consumo.
ALIMENTACIÓN DE LOS SERVICIOS AUXILIARES
Salvo casos excepcionales los servicios auxiliares de una estación eléctrica suman
potencias modestas.
El sistema eléctrico normalmente funciona y en consecuencia los servicios auxiliares
están alimentados en forma normal.
La alimentación normalmente puede obtenerse del servicio público en media tensión que
se encuentra próximo a la estación, si ésta lo alimenta la solución es evidente.
A veces se tiene una estación donde no se dispone de media tensión, entonces aparecen
soluciones de aprovechar los equipos de gran potencia y muy alta tensión como fuentes
para los servicios auxiliares, los transformadores de potencia tendrán terciario accesible
al exterior para alimentar los servicios auxiliares, o bien los reactores (de compensación
de las líneas) tendrán secundario, transformándose así en "transformadores" con un
bobinado débil...
La confiabilidad de los equipos de potencia que deben cumplir estas funciones
complementarias resultan degradadas.
Por otra parte los niveles de cortocircuito que se presentan en el terciario de los
transformadores son muy elevados para alimentar un pequeño transformador de servicios
auxiliares, requiriendo entonces reactores limitadores para contener este valor.

10. Una cuestión que debe analizarse seriamente es la degradación de los equipos de potencia
para alimentar los servicios auxiliares, o el costo exagerado que eventualmente implica
traer la media tensión desde una fuente segura relativamente próxima, aunque en los
hechos alejada.
Es lógico que los servicios auxiliares se alimenten de la media tensión, y si la instalación
solo dispone de alta y altísima tensión, debe plantearse seriamente a nivel de
planeamiento de la distribución de energía de la zona la inclusión de una transformación
a media tensión que además de alimentar los servicios auxiliares de la estación pueda
servir a los vecinos de la zona.
Pensar por ejemplo en 500 / 132 kV, y resolver con exclusividad los servicios auxiliares
desde un terciario de un transformador de 300 MVA, no necesariamente es demasiado
menos costoso que dedicar un campo de 132 kV a un transformador de 20 MVA que
alimenta en 13.2 kV a los servicios auxiliares.
La inclusión de un campo de 132 /33 o 13.2 kV, que alimenta los servicios auxiliares,
invita a alimentar también la ciudad próxima o la red rural, se logra una buena solución
para la solución práctica del problema, quizás inicialmente la carga sea poca, pero como
siempre que se brinda disponibilidad, seguramente crecerá en breve tiempo.
CLASIFICACIÓN DE LOS SERVICIOS AUXILIARES
Los servicios auxiliares se clasifican por la necesidad de continuidad en la alimentación,
se alimentan en corriente continua o alterna, y se trata de minimizar el consumo de
corriente continua, que se la considera fuente permanente.
Los interruptores tienen energía acumulada, en forma de resorte cargado, aire
comprimido, o aceite a presión, disponible para el comando.

11. Pueden entonces hacer algunas maniobras con independencia del suministro eléctrico,
eventualmente el resorte deberá cargarse con corriente continua.
El aire comprimido, o el aceite a presión dependen de compresores o bombas alimentadas
con corriente alterna, y si falta esta alimentación en forma permanente quedará bloqueada
la estación.
Los motores de los seccionadores pueden funcionar con corriente alterna (trifásicos, jaula,
con todas las ventajas de este tipo de motor), pero si falta la corriente alterna se deben
operar los seccionadores a mano hasta restablecer la corriente alterna.
Mayor comodidad da los motores de corriente continua, pero tienen colector, requieren
más cuidados y mantenimiento. Algunos juzgan que la indisponibilidad por
mantenimiento o falla del colector (que obliga a la maniobra manual) es más frecuente
que la falta de corriente alterna de los auxiliares, con lo que no queda ninguna duda sobre
cuál es la elección acertada.
Aunque es un servicio esencial del transformador, la refrigeración del mismo se realiza
con motores de corriente alterna, que mueven bombas (OF) y ventiladores (AF), para este
caso se piensa que la salida de servicio de los auxiliares implica la salida de servicio del
transformador, o la limitación de su carga en modo importante en breve tiempo.
LA BATERÍA DE CORRIENTE CONTINUA
El tamaño de las baterías de corriente continua se define a partir de un ciclo "crítico" de
descarga, superando la indisponibilidad (falla) del cargador, si falta la corriente alterna
durante largo tiempo, no puede reponerse la carga de la batería, pero si se da esta
circunstancia la estación misma no cumple función alguna.
Debe tenerse sumo cuidado con la carga de la batería, a veces se conecta a ella la
iluminación de emergencia, y ésta ante una emergencia se transforma en la iluminación
principal, agotando en breve tiempo la batería, y dejando la estación sin comando...

12. Es importante que a nivel de operación se conozca el estado de carga de la batería, y su
capacidad medida en forma de que se sepa como no agotarla, y que hacer en caso de
largas salidas de servicio de la red.
EL CABLEADO
En la instalación los cables de potencia cuya función es alimentar lamparas de
iluminación, tomacorrientes, calefactores, motores, se disponen en forma de red radial
que inicia desde el tablero de servicios auxiliares.
 Dimensionamiento
 Servicio normal y emergencia
 Baterías, cargadores, grupos de emergencia
 Iluminación
 Sistemas de protección contra incendio
 Necesidades

13. BIBLIOGRAFIA
https://catedra.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/sispot/Libros%202007/libros/et/et-12/et-
122/et-122.htm
https://red.uao.edu.co/bitstream/handle/10614/2665/T0000940.pdf;jsessionid=1CD9FB
3244A8EFD39ECEEFC9E1AA577D?sequence=1
https://www.academia.edu/37822886/Sistemas_auxiliares