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Subestaciones EléctricasSubestaciones Eléctricas
Definiciones, tipos y configuracionesDefiniciones, tipos y configuraciones
DefiniciónDefinición
Una subestación es elUna subestación es el
desarrollo e implementacióndesarrollo e implementación
de un nodo del sistema.de un nodo del sistema.
Conjunto de equiposConjunto de equipos
utilizados para dirigir elutilizados para dirigir el
flujo de energía en unflujo de energía en un
sistema de potencia ysistema de potencia y
garantizar la seguridad delgarantizar la seguridad del
sistema por medio desistema por medio de
dispositivos automáticos dedispositivos automáticos de
control y protección y paracontrol y protección y para
redistribuir el flujo deredistribuir el flujo de
energía a través de rutasenergía a través de rutas
alternas.alternas.
3
Equipos en una subestaciónEquipos en una subestación
Interruptor:Interruptor:
Maniobra:Maniobra:
– Control de flujo
– Aisla para mantenimiento o
trabajos
Protección:Protección:
– Aisla elementos con falla
(capaz de operar con Icc)
Transformadores deTransformadores de
instrumentación:instrumentación: interfazinterfaz
entre la alta tensión y losentre la alta tensión y los
equipos de medida, control yequipos de medida, control y
protección.protección.
Transformadores de corrienteTransformadores de corriente
Transformadores de tensiónTransformadores de tensión
Seccionadores:Seccionadores:
Aislan para mantenimientoAislan para mantenimiento
Operan sin cargaOperan sin carga
Pararrayos:Pararrayos: Protección contraProtección contra
sobretensionessobretensiones
Sistema de medida,Sistema de medida,
protección y controlprotección y control
Sistemas auxiliaresSistemas auxiliares
4
Equipos en una subestaciónEquipos en una subestación
5
Patio de conexionesPatio de conexiones
Conjunto de equipos yConjunto de equipos y
barrajes de unabarrajes de una
subestación que tienensubestación que tienen
el mismo nivel deel mismo nivel de
tensión y que estántensión y que están
eléctricamenteeléctricamente
asociados.asociados.
Generalmente ubicadosGeneralmente ubicados
en la misma área de laen la misma área de la
subestación.subestación.
6
Patio de transformadoresPatio de transformadores
Área de la subestación en donde se ubican los transformadoresÁrea de la subestación en donde se ubican los transformadores
de potencia. Generalmente entre patios de conexión dede potencia. Generalmente entre patios de conexión de
diferente niveles de tensión.diferente niveles de tensión.
7
Lote de una subestaciónLote de una subestación
El lote de laEl lote de la
subestación es elsubestación es el
conformado por lasconformado por las
áreas de los patios deáreas de los patios de
conexión yconexión y
transformación, vías detransformación, vías de
circulación ycirculación y
mantenimiento,mantenimiento,
edificaciones, etc.edificaciones, etc.
El lote se debe “urbanizar” en forma óptima para obtener el mejorEl lote se debe “urbanizar” en forma óptima para obtener el mejor
aprovechamiento de las áreas constitutivas sin que existanaprovechamiento de las áreas constitutivas sin que existan
interferencias entre los patios, accesos de líneas, vías deinterferencias entre los patios, accesos de líneas, vías de
circulación, así como durante el montaje, la operación ycirculación, así como durante el montaje, la operación y
mantenimiento de la subestación, ampliaciones, etc.mantenimiento de la subestación, ampliaciones, etc.
8
Otras definicionesOtras definiciones
Campo (bahía o módulo) de conexiónCampo (bahía o módulo) de conexión
– Es el conjunto de equipos necesarios para conectar un
circuito (generación, transformación, interconexión o
distribución, equipo de compensación, etc) al sistema de
barrajes colectores de un patio de conexiones.
Barrajes colectoresBarrajes colectores
– Elemento físico de un patio de conexiones que representa el
nodo del sistema, es decir, el punto de conexión en donde se
unen eléctricamente todos los circuitos que hacen parte de
un determinado patio de conexiones.
Disposición físicaDisposición física
– Es el ordenamiento físico de los diferentes equipos
constitutivos de un patio de conexiones para una
configuración determinada.
9
Tipos de subestaciónTipos de subestación
Subestación de generaciónSubestación de generación
– Asociadas a centrales generadoras. Dirigen directamente el
flujo de potencia al sistema.
Subestación de transformaciónSubestación de transformación
– Con transformadores elevadores o reductores (pueden ser
terminales o no).
Subestación de maniobraSubestación de maniobra
– Conectan varios circuitos (o líneas) para orientar o distribuir
el flujo de potencia a diferentes áreas del sistema.
10
Tipos de subestaciónTipos de subestación
GG
EE
NN
EE
RR
AA
CC
II
ÓÓ
NN
Interruptores
automáticos
UsuariosUsuarios
comercialescomerciales
Subestación deSubestación de
de generaciónde generación
UsuariosUsuarios
residencialesresidenciales
Subestación deSubestación de
de maniobrade maniobra
Subestación deSubestación de
de transformaciónde transformación
SubestaciónSubestación
industrialindustrial Tomada de la revista ABB
11
Tipos de subestaciónTipos de subestación
Las subestaciones también pueden ser:Las subestaciones también pueden ser:
– Convencionales o aisladas al aire - AIS
– Encapsuladas o aisladas en SF6 - GIS
– Y a su vez éstas pueden ser de ejecución
interior o exterior
– También celdas para subestaciones de media
y baja tensión
Tipos deTipos de
subestaciónsubestación
Convencionales o aisladas
al aire - AIS
Encapsuladas o aisladas
en SF6 - GIS
Interior
Exterior
celdas para subestaciones
de media y baja tensión
13
Configuración de una subestaciónConfiguración de una subestación
Se denomina configuración al arreglo de los equiposSe denomina configuración al arreglo de los equipos
electromecánicos constitutivos de un patio de conexiones, oelectromecánicos constitutivos de un patio de conexiones, o
pertenecientes a un mismo nivel de tensión de unapertenecientes a un mismo nivel de tensión de una
subestación, efectuado de tal forma que su operaciónsubestación, efectuado de tal forma que su operación
permita dar a la subestación diferentes grados depermita dar a la subestación diferentes grados de
confiabilidad, seguridad y flexibilidad de manejo,confiabilidad, seguridad y flexibilidad de manejo,
transformación y distribución de energía.transformación y distribución de energía.
Cada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentesCada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentes
requerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad yrequerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad y
cada configuración brinda diferentes grados de estascada configuración brinda diferentes grados de estas
características.características.
14
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia europea - Conexión de seccionadoresTendencia europea - Conexión de seccionadores
Son aquellas en las cuales cada circuito tiene un
interruptor, con la posibilidad de conectarse a una o más
barras por medio de seccionadores:
– Barra sencillaBarra sencilla
– Barra principal y de transferenciaBarra principal y de transferencia
– Doble barraDoble barra
– Doble barra más seccionador de “by pass” o pasoDoble barra más seccionador de “by pass” o paso
directodirecto
– Doble barra más seccionador de transferenciaDoble barra más seccionador de transferencia
– Doble barra más barra de transferenciaDoble barra más barra de transferencia
SUBESTACIONES CON ARREGLOSUBESTACIONES CON ARREGLO
SENCILLO DE BARRAS.SENCILLO DE BARRAS.
15
Por su simplicidad, este arreglo es el más económico, pero carece de
los dos principales defectos, que son:
a) No es posible realizar el mantenimiento sin la interrupción del
servicio.
b) No es posible una ampliación de subestación sin interrumpir el
servicio.
El número de circuitos que se vea afectado por cualquiera de las
razones anteriores, se puede reducir seccionando la barra, e
inclusive formando anillos,
Este arreglo tiene la limitante de que toda la subestación queda
fuera de servicio cuando ocurre una falla en las barras principales.
16
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia EuropeaTendencia Europea
O p c io n a l
Barra sencillaBarra sencilla Configuración en “H”Configuración en “H”
17
Barra sencilla
 
Es la configuración más sencilla, por tanto la
más económica. En condiciones normales de
operación, todas las líneas y transformadores
están conectados a un solo juego de barras.
Con esta configuración en caso de operar
alguna protección queda des energizada toda
la subestación; para realizar el
mantenimiento de algún elemento es
necesario des energizar parte de la
subestación.
Barra sencilla particionada
Tiene la ventaja de que si se presenta
alguna falla, puede seguir
funcionando la mitad de la
subestación. Esta configuración
implica un seccionador mas, pero
hace más confiable el sistema.
SUBESTACIÓN CON BARRA PRINCIPAL YSUBESTACIÓN CON BARRA PRINCIPAL Y
BARRA DE TRANSFERENCIA.BARRA DE TRANSFERENCIA.
18
Esta es una variante del doble juego de barras; la llamada barra
de transferencia, se usa únicamente como auxiliar, cuando se
efectúa el mantenimiento en el interruptor de línea, de manera
que el interruptor se puede desconectar en ambos extremos,
mientras la línea o alimentador permanece en el servicio.
COMPARACIONES DE CONFIABILIDAD.
Se han comparados los diversos esquemas para hacer resaltar sus
ventajas y desventajas. La base de comparación que se utiliza es
la justificación económica de un grado particular de confiabilidad.
La determinación del grado de confiabilidad requiere de una
evaluación de condiciones anticipadas de operación y la
continuidad del servicio requerida por la carga a la que haya de
servir.
19
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación)
B a r r a
p r in c ip a l
B a r r a d e
t r a n s f e r e n c iaTransferencia
B P
B T
Barra principal y de transferenciaBarra principal y de transferencia
SUBESTACIONES CON DOBLESUBESTACIONES CON DOBLE
JUEGO DE BARRAS.JUEGO DE BARRAS.
20
Se usan dos juegos de barras idénticas, uno se puede usar como
repuesto del otro, con este arreglo se puede garantizar que no
existe interrupción de servicio; en el caso de que falle uno de los
juegos de barras además de que:
1. Se puede independizar el suministro de cargas, de manera
que cada carga, se puede alimentar de cada juego de barras.
2. Cada juego de barras, se puede tomar por separado para
mantenimiento y limpieza de aisladores, sin embargo, los
interruptores, no están disponibles para mantenimiento sin que
se desconecten la barras correspondientes.
3. La flexibilidad en operación normal, se puede considerar
como buena.
4. Este arreglo se recomienda adoptarlo cuando la continuidad
en el suministro de la carga, justifica costos adicionales.
21
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación)
B 2
B 1
A c o p le
A c o p le
B 2
B 1
Doble barra más seccionadorDoble barra más seccionador
de “By-Pass” o paso directode “By-Pass” o paso directo
Doble barraDoble barra
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación)
B 2
B 1
A c o p le
B 2
B 1
A c o p le
Transferencia
A c o p le y t r a n s f e r e n c i a
( A lt e r n a t iv a )
B T
Doble barra másDoble barra más
seccionador deseccionador de
transferenciatransferencia
Doble barra más barraDoble barra más barra
de transferenciade transferencia
Configuración doble barraConfiguración doble barra
23
Está constituido por dos (2) barras principales, las cuales se
acoplan entre sí mediante un disyuntor y sus seccionadores
asociados.
 
Ventajas:
Las labores de mantenimiento pueden ser realizadas sin
interrupción del servicio.
Facilita el mantenimiento de seccionadores de barra,
afectando únicamente el tramo asociado.
 
Desventajas:
La realización del mantenimiento en un disyuntor de un
tramo, requiere la salida del tramo correspondiente.
Requiere de gran espacio físico para su construcción.
24
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia americana - Conexión de interruptoresTendencia americana - Conexión de interruptores
Son aquellas en las cuales los circuitos se conectan a lasSon aquellas en las cuales los circuitos se conectan a las
barras o entre ellas, por medio de interruptores:barras o entre ellas, por medio de interruptores:
– Anillo
– Interruptor y medio
– Doble interruptor
25
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia AmericanaTendencia Americana
AnilloAnillo
Interruptor y medioInterruptor y medio
Configuración interruptor y medio
26
Constituido por dos (2) barras principales interconectadas a
través de dos (2) tramos de disyuntor y medio (1-1/2) a los
cuales las salidas están conectadas.
 
Ventajas:
No necesita tramo de enlace de barra.
El mantenimiento de un disyuntor se puede realizas sin
sacar de servicio el tramo correspondiente.
 
Desventajas:
Para la realización del mantenimiento de los seccionadores
conectados directamente al tramo, es necesario dejar fuera
de servicio el tramo correspondiente.
Requiere gran espacio físico para su construcción.
27
Tipos de configuraciónTipos de configuración
Tendencia AmericanaTendencia Americana (continuación)(continuación)
Doble barra con doble interruptorDoble barra con doble interruptor
28
Otras configuracionesOtras configuraciones
– Anillo cruzadoAnillo cruzado
– Interruptor y tres cuartosInterruptor y tres cuartos
– MallaMalla
29
Otras configuracionesOtras configuraciones
Anillo cruzadoAnillo cruzado
30
Otras configuracionesOtras configuraciones
ContinuaciónContinuación
Interruptor y tresInterruptor y tres
cuartoscuartos
MallaMalla
USO DE LAS PRINCIPALES
CONFIGURACIONES
31
32
Consideraciones en la selección de laConsideraciones en la selección de la
configuración de una subestaciónconfiguración de una subestación
Función que desempeña la subestación en el sistema
interconectado para determinar su necesidad de
flexibilidad, confiabilidad y seguridad.
Tipo de subestación (generación, transformación o
maniobra)
Conocer las características de la configuración
Facilidades de extensión y modulación
Simplicidad en el control y protección
Facilidad en el mantenimiento
Área disponible
Costos
33
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
1.Función que desempeña la subestación en el1.Función que desempeña la subestación en el
sistemasistema
FlexibilidadFlexibilidad
Es la propiedad de la instalación para acomodarse a lasEs la propiedad de la instalación para acomodarse a las
diferentes condiciones que se puedan presentar por cambiosdiferentes condiciones que se puedan presentar por cambios
operativos en el sistema, y además por contingencias y/ooperativos en el sistema, y además por contingencias y/o
mantenimiento del mismo.mantenimiento del mismo.
Control de potencia reactiva para optimizar cargas enControl de potencia reactiva para optimizar cargas en
generadoresgeneradores
– Limitar niveles de corto
– Estabilidad en el sistema
– Independizar o limitar influencia de cargas
– Varias compañías en una misma subestación
34
Función que desempeña la subestaciónFunción que desempeña la subestación
en el sistemaen el sistema
ConfiabilidadConfiabilidad
Es la probabilidad de que una subestación pueda suministrarEs la probabilidad de que una subestación pueda suministrar
energía durante un periodo de tiempo dado, bajo la condiciónenergía durante un periodo de tiempo dado, bajo la condición
de que al menos un componente de la subestación no puedade que al menos un componente de la subestación no pueda
repararse durante la operación.repararse durante la operación.
– Diferentes artículos y revistas incluyen cifras o gráficas que
permiten hacer comparaciones, como gráficas del CIGRE en
revista ELECTRA No. 65
– Programas de computador para definir la confiabilidad con
tasas de frecuencia y duración de fallas.
35
Tasa de falla de una subestación deTasa de falla de una subestación de
distribución en función de la tasa dedistribución en función de la tasa de
falla de los interruptoresfalla de los interruptores
A: Barra sencilla seccionada
B: Anillo
C: Doble barra
D: Interruptor y medio
CB: Interruptor
SW: Seccionador
Tasa de falla: Número de
fallas por año
36
Tasa de falla de una subestación deTasa de falla de una subestación de
distribución teniendo en cuenta el tiempodistribución teniendo en cuenta el tiempo
de mantenimiento de los interruptoresde mantenimiento de los interruptores
Tasa de falla CB: 3,5 por 100 años
Tiempo de mantenimiento (horas/año)
A: Barra sencilla seccionada
B: Anillo
C: Doble barra
D: Interruptor y medio
CB: Interruptor
SW: Seccionador
Tasa de falla: Número de
fallas por año
37
No disponibilidad de una subestación deNo disponibilidad de una subestación de
transmisión en función del tiempo detransmisión en función del tiempo de
mantenimiento de los interruptoresmantenimiento de los interruptores
A: Barra sencilla seccionada
B: Anillo
C: Doble barra
D: Interruptor y medio
CB: Interruptor
SW: Seccionador
Tasa de falla: Número de
fallas por año
NoDisponibilidadS/E
(horas/año)
38
Función que desempeña la subestaciónFunción que desempeña la subestación
en el sistemaen el sistema
SeguridadSeguridad
Es la propiedad de una instalación para dar continuidad deEs la propiedad de una instalación para dar continuidad de
servicio sin interrupción alguna durante fallas en losservicio sin interrupción alguna durante fallas en los
equipos de potencia, especialmente interruptores yequipos de potencia, especialmente interruptores y
barras.barras.
39
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
2.Tipos de subestación2.Tipos de subestación
GeneraciónGeneración
Requiere principalmente confiabilidadRequiere principalmente confiabilidad
La seguridad y la flexibilidad pueden ser requerimientoLa seguridad y la flexibilidad pueden ser requerimiento
adicional, dependiendo de la importancia y ubicación de laadicional, dependiendo de la importancia y ubicación de la
subestación en el sistema.subestación en el sistema.
ManiobraManiobra
Requiere principalmente flexibilidadRequiere principalmente flexibilidad
TransformaciónTransformación
Requiere principalmente confiabilidadRequiere principalmente confiabilidad
La seguridad puede ser de importanciaLa seguridad puede ser de importancia
40
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
3. Características de las configuraciones3. Características de las configuraciones
Las subestaciones con barra de transferencia brindanLas subestaciones con barra de transferencia brindan
confiabilidad por falla en interruptores.confiabilidad por falla en interruptores.
Las subestaciones con doble barra brindan flexibilidad paraLas subestaciones con doble barra brindan flexibilidad para
la operación del sistema y confiabilidad por falla en barras.la operación del sistema y confiabilidad por falla en barras.
Las subestaciones con doble barra, en donde una de ellasLas subestaciones con doble barra, en donde una de ellas
también sirve como barra de reserva no brindantambién sirve como barra de reserva no brindan
simultáneamente flexibilidad y confiabilidad.simultáneamente flexibilidad y confiabilidad.
41
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
El seccionamiento de barras brinda parcialmenteEl seccionamiento de barras brinda parcialmente
confiabilidad por falla en barras.confiabilidad por falla en barras.
Las subestaciones con conexión de interruptores brindanLas subestaciones con conexión de interruptores brindan
buena confiabilidad y seguridad.buena confiabilidad y seguridad.
La configuración en anillo siempre se debe diseñar en formaLa configuración en anillo siempre se debe diseñar en forma
modular, tal que se pueda convertir en interruptor y medio.modular, tal que se pueda convertir en interruptor y medio.
42
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
La barra sencilla es una configuración sin confiabilidad,La barra sencilla es una configuración sin confiabilidad,
seguridad o flexibilidad, que se debe utilizar solo para lasseguridad o flexibilidad, que se debe utilizar solo para las
subestaciones pequeñas o de menor importancia en elsubestaciones pequeñas o de menor importancia en el
sistema.sistema.
La doble barra más seccionador de “by pass” o paso directoLa doble barra más seccionador de “by pass” o paso directo
es una configuración que brinda, pero no simultáneamente,es una configuración que brinda, pero no simultáneamente,
flexibilidad y confiabilidad, complicada en su operación yflexibilidad y confiabilidad, complicada en su operación y
control, que puede ser utilizada en subestaciones decontrol, que puede ser utilizada en subestaciones de
maniobra con generación o transformación.maniobra con generación o transformación.
43
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
La doble barra más seccionador de transferencia es unaLa doble barra más seccionador de transferencia es una
configuración similar a la anterior pero un poco más simple enconfiguración similar a la anterior pero un poco más simple en
su operación y control.su operación y control.
El anillo cruzado es una configuración un poco más segura yEl anillo cruzado es una configuración un poco más segura y
confiable que el interruptor y medio pero más complicada enconfiable que el interruptor y medio pero más complicada en
su control y operaciónsu control y operación
Las configuraciones más utilizadas para subestacionesLas configuraciones más utilizadas para subestaciones
encapsuladas en SFencapsuladas en SF66 son: para alta tensión barra sencilla,son: para alta tensión barra sencilla,
doble barra, anillo e interuptor y medio; para extra altadoble barra, anillo e interuptor y medio; para extra alta
tensión son anillo, interruptor y medio y doble interruptor.tensión son anillo, interruptor y medio y doble interruptor.
Desarrollo de conexión de barrasDesarrollo de conexión de barras
Doble barra
más
seccionador
de
transferencia
B P
B T
B 1
B 2
B 1
B 2
B T
B 1
B 2
Barra
sencilla
Doble
barra
Barra
principal y de
transferencia
Doble barra
más barra de
transferencia
DesarrolloDesarrollo
de conexiónde conexión
dede
interruptoresinterruptores
2 Circuitos
(Anillo)
3 Circuitos
(Anillo)
4 Circuitos
(Anillo)
5 Circuitos
(Anillo)
6 Circuitos
(Anillo)
>6 Circuitos
(Interruptor
y medio)
Desarrollo de conexión de interruptoresDesarrollo de conexión de interruptores
47
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
5. Simplicidad en el esquema de control y protecciones5. Simplicidad en el esquema de control y protecciones
+ Interruptores + complicada la subestación+ Interruptores + complicada la subestación
Se debe reducir el número de interruptores y seccionadoresSe debe reducir el número de interruptores y seccionadores
cuando se quiere simplicidad.cuando se quiere simplicidad.
Configuraciones del tipo conexión de seccionadores sonConfiguraciones del tipo conexión de seccionadores son
complejas en su sistema de enclavamientos.complejas en su sistema de enclavamientos.
Configuraciones del tipo conexión de interruptores sonConfiguraciones del tipo conexión de interruptores son
complejas en su sistema de protección (recierre,complejas en su sistema de protección (recierre,
sincronismo, falla interruptor, etc).sincronismo, falla interruptor, etc).
48
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
6. Facilidad de mantenimiento6. Facilidad de mantenimiento
Cada configuración brinda ventajas y desventajas duranteCada configuración brinda ventajas y desventajas durante
mantenimiento.mantenimiento.
Cuadro comparativo del CIGRE - revista ELECTRA No. 10Cuadro comparativo del CIGRE - revista ELECTRA No. 10
49
Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada
configuraciónconfiguración
EFECTO DE MANTENIMIENTO EN INTERRUPTOR
CONFIGURACIÓN
Normal Falla en circuito Falla en barra
Barra sencilla Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
Barra sencilla Pérdida de circuito Pérdida de la mitad de los
seccionada circuitos
Nada si el interruptor de Pérdida de circuito En la de transferencia pérdida
Barra principal transferencia está disponible La barra de transferencia del circuito.
y de transferencia si la falla es en el circuito En la principal si no está seccionada
en transferencia se pierden todos los circuitos
Pérdida de circuito Se pierden todos los circuitos
Doble barra conectados a la barra con falla
mientras se conmutan a la barra sana
Nada si el interruptor de Pérdida de circuito y de barra En la de transferencia pérdida de
Doble barra más transferencia está disponible de transferencia si la falla es circuito
barra de transferencia en el circuito en transferencia. En una principal se pierden todos los
circuitos conectados a ésta mientras
se conmmutan a la barra sana
50
Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada
configuraciónconfiguración
EFECTO DE MANTENIMIENTO EN BARRAS
CONFIGURACIÓN
Normal Falla en circuito Falla en barra
Barra sencilla Pérdida de todos los circuitos
Barra sencilla Pérdida de la mitad Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
seccionada de los circuitos
Se pierden todos los circuitos Pérdida de circuito y barra de
Barra principal si la barra principal no está transferencia si la barra principal está Pérdida de todos los circuitos
y de transferencia seccionada seccionada
Nada, siempre y cuando
Doble barra no se sobrepase el nivel Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
máximo de corto circuito
Doble barra más Nada, siempre y cuando
barra de transferencia no se sobrepase el nivel Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
máximo de corto circuito
51
Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada
configuraciónconfiguración
EFECTO DE MANTENIMIENTO EN INTERRUPTOR
CONFIGURACIÓN
Normal Falla en circuito Falla en barra
Nada si el interruptor de acople Pérdida de circuito. Si la falla es en el Si no es la barra que está
está disponible circuito con el interruptor en mantenimiento siendo utilizada como transferencia
Doble barra más se pierde ese circuito con el acople se pierden todos los circuitos, mientras
"by pass" y una de las barras se conmuta a la barra sana la cual
no puede ser utilizada más como barra
de transferencia
Ningún circuito se pierde, pero Pérdida de circuito
Anillo se rompe el anillo Segundo circuito puede quedar aislado
dependiendo del lugar de la falla
Se aisla un circuito si el interruptor central
Interruptor y medio Nada Pérdida de circuito está en mantenimiento. Si la falla es en la
barra opuesta el interruptor en mantenimiento
quedan aislados dos circuitos
Pérdida de un circuito si el interruptor
Doble interruptor Nada Pérdida de circuito en mantenimiento está adyacente a la barra
con la falla
52
Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada
configuraciónconfiguración
EFECTO DE MANTENIMIENTO EN BARRAS
CONFIGURACIÓN
Normal Falla en circuito Falla en barra
Nada, siempre y cuando no se
Doble barra más sobrepase el nivel máximo de Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
"by pass" cortocircuito
Anillo
La subestación puede dividirse en grupos
Interruptor y medio Nada Pérdida de uno o dos circuitos de dos circuitos
Doble interruptor Nada Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
53
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
7. Área7. Área
El área de una configuración determinada depende de laEl área de una configuración determinada depende de la
disposición física que se utilice.disposición física que se utilice.
En general las configuraciones de conexión de seccionadoresEn general las configuraciones de conexión de seccionadores
ocupan una mayor área que las subestaciones con conexión deocupan una mayor área que las subestaciones con conexión de
interruptores.interruptores.
Áreas muy limitadas pueden exigir ejecuciones con unaÁreas muy limitadas pueden exigir ejecuciones con una
disposición física con muchos niveles de conexión o inclusivedisposición física con muchos niveles de conexión o inclusive
del tipo encapsulada (GIS).del tipo encapsulada (GIS).
54
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
8. Costo8. Costo
El costo de una subestación aumenta a medida que se haceEl costo de una subestación aumenta a medida que se hace
más compleja la configuración.más compleja la configuración.
Las configuraciones interruptor y medio y doble interruptor,Las configuraciones interruptor y medio y doble interruptor,
son más costosas que las de conexión de seccionadores.son más costosas que las de conexión de seccionadores.
Las configuraciones de conexión de seccionadores debenLas configuraciones de conexión de seccionadores deben
contar con la inversión inicial del campo de acople y/ocontar con la inversión inicial del campo de acople y/o
transferencia.transferencia.
55
Costo vs ConfiabilidadCosto vs Confiabilidad
56
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
El costo se debe tomar como un todo para poder efectuarEl costo se debe tomar como un todo para poder efectuar
comparaciones: ingeniería + equipos + obras civiles + lote +comparaciones: ingeniería + equipos + obras civiles + lote +
montaje + operación y mantenimiento + indisponibilidad +montaje + operación y mantenimiento + indisponibilidad +
otros costos.otros costos.
Las subestaciones encapsuladas (GIS), en lo que respecta alLas subestaciones encapsuladas (GIS), en lo que respecta al
equipo, son más costosas que las convencionales (AIS), por loequipo, son más costosas que las convencionales (AIS), por lo
que su utilización debe ser bien justificada.que su utilización debe ser bien justificada.
57
Comparación de costos enComparación de costos en
subestaciones encapsuladas ysubestaciones encapsuladas y
convencionales a 145 kVconvencionales a 145 kV
58
Comparación de costos enComparación de costos en
subestaciones encapsuladas ysubestaciones encapsuladas y
convencionales a 525 kVconvencionales a 525 kV
59
Método simplificado para compararMétodo simplificado para comparar
costos de diferentes configuracionescostos de diferentes configuraciones
Precios relativos:
EQUIPO NIVEL DE TENSIÓN
500 kV 230 kV 115 kV
INTERRUPTOR 1,0 1,0 1,0
SECCIONADOR 0,2 0,25 0,3
60
Método simplificado para compararMétodo simplificado para comparar
costos de diferentes configuracionescostos de diferentes configuraciones
Ejemplo para 230 kV:Ejemplo para 230 kV:
Subestación en doble barra (DB) de ocho camposSubestación en doble barra (DB) de ocho campos
– Interruptores = 8 (campos) + 1 (acople) = 9
– Seccionadores = 24 + 2 = 26
– Valor comparativo = 9 + 26 x (0,25) = 15,5
Subestación en interruptor y medio (CBSubestación en interruptor y medio (CB 1/21/2) de ocho cicuitos) de ocho cicuitos
– Interruptores = 8 x 1,5 = 12
– Seccionadores = 8 x 4 = 32
– Valor comparativo = 12 + 32 x (0,25) = 20,0
En donde:
– CB 1/2 = 1,29 DB (8 campos)
– 29% + costo
61
Selección de la configuraciónSelección de la configuración
9. Otros aspectos9. Otros aspectos
Influencia ambientalInfluencia ambiental
Historia y tradiciónHistoria y tradición
62
Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión
Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas
S /E F U E N T E S /E IN D U S T R IA L
1. Subestación terminal con interruptor (radial)
2. Subestación terminal sin medio de interrupción local
(≥ 115 kV sistema radial)
S /E F U E N T E S /E IN D U S T R IA L
M E D IO D E T R A N S M IS IÓ N
( R A D IO , P L C , H IL O P IL O T O )
P
8 5 T x8 5 R x
63
Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión
Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas
S /E IN D U S T R I A LS / E F U E N T E
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Configuraciones subestaciones-electricas

  • 1. 1 Subestaciones EléctricasSubestaciones Eléctricas Definiciones, tipos y configuracionesDefiniciones, tipos y configuraciones
  • 2. DefiniciónDefinición Una subestación es elUna subestación es el desarrollo e implementacióndesarrollo e implementación de un nodo del sistema.de un nodo del sistema. Conjunto de equiposConjunto de equipos utilizados para dirigir elutilizados para dirigir el flujo de energía en unflujo de energía en un sistema de potencia ysistema de potencia y garantizar la seguridad delgarantizar la seguridad del sistema por medio desistema por medio de dispositivos automáticos dedispositivos automáticos de control y protección y paracontrol y protección y para redistribuir el flujo deredistribuir el flujo de energía a través de rutasenergía a través de rutas alternas.alternas.
  • 3. 3 Equipos en una subestaciónEquipos en una subestación Interruptor:Interruptor: Maniobra:Maniobra: – Control de flujo – Aisla para mantenimiento o trabajos Protección:Protección: – Aisla elementos con falla (capaz de operar con Icc) Transformadores deTransformadores de instrumentación:instrumentación: interfazinterfaz entre la alta tensión y losentre la alta tensión y los equipos de medida, control yequipos de medida, control y protección.protección. Transformadores de corrienteTransformadores de corriente Transformadores de tensiónTransformadores de tensión Seccionadores:Seccionadores: Aislan para mantenimientoAislan para mantenimiento Operan sin cargaOperan sin carga Pararrayos:Pararrayos: Protección contraProtección contra sobretensionessobretensiones Sistema de medida,Sistema de medida, protección y controlprotección y control Sistemas auxiliaresSistemas auxiliares
  • 4. 4 Equipos en una subestaciónEquipos en una subestación
  • 5. 5 Patio de conexionesPatio de conexiones Conjunto de equipos yConjunto de equipos y barrajes de unabarrajes de una subestación que tienensubestación que tienen el mismo nivel deel mismo nivel de tensión y que estántensión y que están eléctricamenteeléctricamente asociados.asociados. Generalmente ubicadosGeneralmente ubicados en la misma área de laen la misma área de la subestación.subestación.
  • 6. 6 Patio de transformadoresPatio de transformadores Área de la subestación en donde se ubican los transformadoresÁrea de la subestación en donde se ubican los transformadores de potencia. Generalmente entre patios de conexión dede potencia. Generalmente entre patios de conexión de diferente niveles de tensión.diferente niveles de tensión.
  • 7. 7 Lote de una subestaciónLote de una subestación El lote de laEl lote de la subestación es elsubestación es el conformado por lasconformado por las áreas de los patios deáreas de los patios de conexión yconexión y transformación, vías detransformación, vías de circulación ycirculación y mantenimiento,mantenimiento, edificaciones, etc.edificaciones, etc. El lote se debe “urbanizar” en forma óptima para obtener el mejorEl lote se debe “urbanizar” en forma óptima para obtener el mejor aprovechamiento de las áreas constitutivas sin que existanaprovechamiento de las áreas constitutivas sin que existan interferencias entre los patios, accesos de líneas, vías deinterferencias entre los patios, accesos de líneas, vías de circulación, así como durante el montaje, la operación ycirculación, así como durante el montaje, la operación y mantenimiento de la subestación, ampliaciones, etc.mantenimiento de la subestación, ampliaciones, etc.
  • 8. 8 Otras definicionesOtras definiciones Campo (bahía o módulo) de conexiónCampo (bahía o módulo) de conexión – Es el conjunto de equipos necesarios para conectar un circuito (generación, transformación, interconexión o distribución, equipo de compensación, etc) al sistema de barrajes colectores de un patio de conexiones. Barrajes colectoresBarrajes colectores – Elemento físico de un patio de conexiones que representa el nodo del sistema, es decir, el punto de conexión en donde se unen eléctricamente todos los circuitos que hacen parte de un determinado patio de conexiones. Disposición físicaDisposición física – Es el ordenamiento físico de los diferentes equipos constitutivos de un patio de conexiones para una configuración determinada.
  • 9. 9 Tipos de subestaciónTipos de subestación Subestación de generaciónSubestación de generación – Asociadas a centrales generadoras. Dirigen directamente el flujo de potencia al sistema. Subestación de transformaciónSubestación de transformación – Con transformadores elevadores o reductores (pueden ser terminales o no). Subestación de maniobraSubestación de maniobra – Conectan varios circuitos (o líneas) para orientar o distribuir el flujo de potencia a diferentes áreas del sistema.
  • 10. 10 Tipos de subestaciónTipos de subestación GG EE NN EE RR AA CC II ÓÓ NN Interruptores automáticos UsuariosUsuarios comercialescomerciales Subestación deSubestación de de generaciónde generación UsuariosUsuarios residencialesresidenciales Subestación deSubestación de de maniobrade maniobra Subestación deSubestación de de transformaciónde transformación SubestaciónSubestación industrialindustrial Tomada de la revista ABB
  • 11. 11 Tipos de subestaciónTipos de subestación Las subestaciones también pueden ser:Las subestaciones también pueden ser: – Convencionales o aisladas al aire - AIS – Encapsuladas o aisladas en SF6 - GIS – Y a su vez éstas pueden ser de ejecución interior o exterior – También celdas para subestaciones de media y baja tensión
  • 12. Tipos deTipos de subestaciónsubestación Convencionales o aisladas al aire - AIS Encapsuladas o aisladas en SF6 - GIS Interior Exterior celdas para subestaciones de media y baja tensión
  • 13. 13 Configuración de una subestaciónConfiguración de una subestación Se denomina configuración al arreglo de los equiposSe denomina configuración al arreglo de los equipos electromecánicos constitutivos de un patio de conexiones, oelectromecánicos constitutivos de un patio de conexiones, o pertenecientes a un mismo nivel de tensión de unapertenecientes a un mismo nivel de tensión de una subestación, efectuado de tal forma que su operaciónsubestación, efectuado de tal forma que su operación permita dar a la subestación diferentes grados depermita dar a la subestación diferentes grados de confiabilidad, seguridad y flexibilidad de manejo,confiabilidad, seguridad y flexibilidad de manejo, transformación y distribución de energía.transformación y distribución de energía. Cada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentesCada punto (o nodo) en el sistema tiene diferentes requerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad yrequerimientos de confiabilidad, seguridad y flexibilidad y cada configuración brinda diferentes grados de estascada configuración brinda diferentes grados de estas características.características.
  • 14. 14 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia europea - Conexión de seccionadoresTendencia europea - Conexión de seccionadores Son aquellas en las cuales cada circuito tiene un interruptor, con la posibilidad de conectarse a una o más barras por medio de seccionadores: – Barra sencillaBarra sencilla – Barra principal y de transferenciaBarra principal y de transferencia – Doble barraDoble barra – Doble barra más seccionador de “by pass” o pasoDoble barra más seccionador de “by pass” o paso directodirecto – Doble barra más seccionador de transferenciaDoble barra más seccionador de transferencia – Doble barra más barra de transferenciaDoble barra más barra de transferencia
  • 15. SUBESTACIONES CON ARREGLOSUBESTACIONES CON ARREGLO SENCILLO DE BARRAS.SENCILLO DE BARRAS. 15 Por su simplicidad, este arreglo es el más económico, pero carece de los dos principales defectos, que son: a) No es posible realizar el mantenimiento sin la interrupción del servicio. b) No es posible una ampliación de subestación sin interrumpir el servicio. El número de circuitos que se vea afectado por cualquiera de las razones anteriores, se puede reducir seccionando la barra, e inclusive formando anillos, Este arreglo tiene la limitante de que toda la subestación queda fuera de servicio cuando ocurre una falla en las barras principales.
  • 16. 16 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia EuropeaTendencia Europea O p c io n a l Barra sencillaBarra sencilla Configuración en “H”Configuración en “H”
  • 17. 17 Barra sencilla   Es la configuración más sencilla, por tanto la más económica. En condiciones normales de operación, todas las líneas y transformadores están conectados a un solo juego de barras. Con esta configuración en caso de operar alguna protección queda des energizada toda la subestación; para realizar el mantenimiento de algún elemento es necesario des energizar parte de la subestación. Barra sencilla particionada Tiene la ventaja de que si se presenta alguna falla, puede seguir funcionando la mitad de la subestación. Esta configuración implica un seccionador mas, pero hace más confiable el sistema.
  • 18. SUBESTACIÓN CON BARRA PRINCIPAL YSUBESTACIÓN CON BARRA PRINCIPAL Y BARRA DE TRANSFERENCIA.BARRA DE TRANSFERENCIA. 18 Esta es una variante del doble juego de barras; la llamada barra de transferencia, se usa únicamente como auxiliar, cuando se efectúa el mantenimiento en el interruptor de línea, de manera que el interruptor se puede desconectar en ambos extremos, mientras la línea o alimentador permanece en el servicio. COMPARACIONES DE CONFIABILIDAD. Se han comparados los diversos esquemas para hacer resaltar sus ventajas y desventajas. La base de comparación que se utiliza es la justificación económica de un grado particular de confiabilidad. La determinación del grado de confiabilidad requiere de una evaluación de condiciones anticipadas de operación y la continuidad del servicio requerida por la carga a la que haya de servir.
  • 19. 19 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación) B a r r a p r in c ip a l B a r r a d e t r a n s f e r e n c iaTransferencia B P B T Barra principal y de transferenciaBarra principal y de transferencia
  • 20. SUBESTACIONES CON DOBLESUBESTACIONES CON DOBLE JUEGO DE BARRAS.JUEGO DE BARRAS. 20 Se usan dos juegos de barras idénticas, uno se puede usar como repuesto del otro, con este arreglo se puede garantizar que no existe interrupción de servicio; en el caso de que falle uno de los juegos de barras además de que: 1. Se puede independizar el suministro de cargas, de manera que cada carga, se puede alimentar de cada juego de barras. 2. Cada juego de barras, se puede tomar por separado para mantenimiento y limpieza de aisladores, sin embargo, los interruptores, no están disponibles para mantenimiento sin que se desconecten la barras correspondientes. 3. La flexibilidad en operación normal, se puede considerar como buena. 4. Este arreglo se recomienda adoptarlo cuando la continuidad en el suministro de la carga, justifica costos adicionales.
  • 21. 21 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación) B 2 B 1 A c o p le A c o p le B 2 B 1 Doble barra más seccionadorDoble barra más seccionador de “By-Pass” o paso directode “By-Pass” o paso directo Doble barraDoble barra
  • 22. Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia EuropeaTendencia Europea (continuación)(continuación) B 2 B 1 A c o p le B 2 B 1 A c o p le Transferencia A c o p le y t r a n s f e r e n c i a ( A lt e r n a t iv a ) B T Doble barra másDoble barra más seccionador deseccionador de transferenciatransferencia Doble barra más barraDoble barra más barra de transferenciade transferencia
  • 23. Configuración doble barraConfiguración doble barra 23 Está constituido por dos (2) barras principales, las cuales se acoplan entre sí mediante un disyuntor y sus seccionadores asociados.   Ventajas: Las labores de mantenimiento pueden ser realizadas sin interrupción del servicio. Facilita el mantenimiento de seccionadores de barra, afectando únicamente el tramo asociado.   Desventajas: La realización del mantenimiento en un disyuntor de un tramo, requiere la salida del tramo correspondiente. Requiere de gran espacio físico para su construcción.
  • 24. 24 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia americana - Conexión de interruptoresTendencia americana - Conexión de interruptores Son aquellas en las cuales los circuitos se conectan a lasSon aquellas en las cuales los circuitos se conectan a las barras o entre ellas, por medio de interruptores:barras o entre ellas, por medio de interruptores: – Anillo – Interruptor y medio – Doble interruptor
  • 25. 25 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia AmericanaTendencia Americana AnilloAnillo Interruptor y medioInterruptor y medio
  • 26. Configuración interruptor y medio 26 Constituido por dos (2) barras principales interconectadas a través de dos (2) tramos de disyuntor y medio (1-1/2) a los cuales las salidas están conectadas.   Ventajas: No necesita tramo de enlace de barra. El mantenimiento de un disyuntor se puede realizas sin sacar de servicio el tramo correspondiente.   Desventajas: Para la realización del mantenimiento de los seccionadores conectados directamente al tramo, es necesario dejar fuera de servicio el tramo correspondiente. Requiere gran espacio físico para su construcción.
  • 27. 27 Tipos de configuraciónTipos de configuración Tendencia AmericanaTendencia Americana (continuación)(continuación) Doble barra con doble interruptorDoble barra con doble interruptor
  • 28. 28 Otras configuracionesOtras configuraciones – Anillo cruzadoAnillo cruzado – Interruptor y tres cuartosInterruptor y tres cuartos – MallaMalla
  • 31. USO DE LAS PRINCIPALES CONFIGURACIONES 31
  • 32. 32 Consideraciones en la selección de laConsideraciones en la selección de la configuración de una subestaciónconfiguración de una subestación Función que desempeña la subestación en el sistema interconectado para determinar su necesidad de flexibilidad, confiabilidad y seguridad. Tipo de subestación (generación, transformación o maniobra) Conocer las características de la configuración Facilidades de extensión y modulación Simplicidad en el control y protección Facilidad en el mantenimiento Área disponible Costos
  • 33. 33 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 1.Función que desempeña la subestación en el1.Función que desempeña la subestación en el sistemasistema FlexibilidadFlexibilidad Es la propiedad de la instalación para acomodarse a lasEs la propiedad de la instalación para acomodarse a las diferentes condiciones que se puedan presentar por cambiosdiferentes condiciones que se puedan presentar por cambios operativos en el sistema, y además por contingencias y/ooperativos en el sistema, y además por contingencias y/o mantenimiento del mismo.mantenimiento del mismo. Control de potencia reactiva para optimizar cargas enControl de potencia reactiva para optimizar cargas en generadoresgeneradores – Limitar niveles de corto – Estabilidad en el sistema – Independizar o limitar influencia de cargas – Varias compañías en una misma subestación
  • 34. 34 Función que desempeña la subestaciónFunción que desempeña la subestación en el sistemaen el sistema ConfiabilidadConfiabilidad Es la probabilidad de que una subestación pueda suministrarEs la probabilidad de que una subestación pueda suministrar energía durante un periodo de tiempo dado, bajo la condiciónenergía durante un periodo de tiempo dado, bajo la condición de que al menos un componente de la subestación no puedade que al menos un componente de la subestación no pueda repararse durante la operación.repararse durante la operación. – Diferentes artículos y revistas incluyen cifras o gráficas que permiten hacer comparaciones, como gráficas del CIGRE en revista ELECTRA No. 65 – Programas de computador para definir la confiabilidad con tasas de frecuencia y duración de fallas.
  • 35. 35 Tasa de falla de una subestación deTasa de falla de una subestación de distribución en función de la tasa dedistribución en función de la tasa de falla de los interruptoresfalla de los interruptores A: Barra sencilla seccionada B: Anillo C: Doble barra D: Interruptor y medio CB: Interruptor SW: Seccionador Tasa de falla: Número de fallas por año
  • 36. 36 Tasa de falla de una subestación deTasa de falla de una subestación de distribución teniendo en cuenta el tiempodistribución teniendo en cuenta el tiempo de mantenimiento de los interruptoresde mantenimiento de los interruptores Tasa de falla CB: 3,5 por 100 años Tiempo de mantenimiento (horas/año) A: Barra sencilla seccionada B: Anillo C: Doble barra D: Interruptor y medio CB: Interruptor SW: Seccionador Tasa de falla: Número de fallas por año
  • 37. 37 No disponibilidad de una subestación deNo disponibilidad de una subestación de transmisión en función del tiempo detransmisión en función del tiempo de mantenimiento de los interruptoresmantenimiento de los interruptores A: Barra sencilla seccionada B: Anillo C: Doble barra D: Interruptor y medio CB: Interruptor SW: Seccionador Tasa de falla: Número de fallas por año NoDisponibilidadS/E (horas/año)
  • 38. 38 Función que desempeña la subestaciónFunción que desempeña la subestación en el sistemaen el sistema SeguridadSeguridad Es la propiedad de una instalación para dar continuidad deEs la propiedad de una instalación para dar continuidad de servicio sin interrupción alguna durante fallas en losservicio sin interrupción alguna durante fallas en los equipos de potencia, especialmente interruptores yequipos de potencia, especialmente interruptores y barras.barras.
  • 39. 39 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 2.Tipos de subestación2.Tipos de subestación GeneraciónGeneración Requiere principalmente confiabilidadRequiere principalmente confiabilidad La seguridad y la flexibilidad pueden ser requerimientoLa seguridad y la flexibilidad pueden ser requerimiento adicional, dependiendo de la importancia y ubicación de laadicional, dependiendo de la importancia y ubicación de la subestación en el sistema.subestación en el sistema. ManiobraManiobra Requiere principalmente flexibilidadRequiere principalmente flexibilidad TransformaciónTransformación Requiere principalmente confiabilidadRequiere principalmente confiabilidad La seguridad puede ser de importanciaLa seguridad puede ser de importancia
  • 40. 40 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 3. Características de las configuraciones3. Características de las configuraciones Las subestaciones con barra de transferencia brindanLas subestaciones con barra de transferencia brindan confiabilidad por falla en interruptores.confiabilidad por falla en interruptores. Las subestaciones con doble barra brindan flexibilidad paraLas subestaciones con doble barra brindan flexibilidad para la operación del sistema y confiabilidad por falla en barras.la operación del sistema y confiabilidad por falla en barras. Las subestaciones con doble barra, en donde una de ellasLas subestaciones con doble barra, en donde una de ellas también sirve como barra de reserva no brindantambién sirve como barra de reserva no brindan simultáneamente flexibilidad y confiabilidad.simultáneamente flexibilidad y confiabilidad.
  • 41. 41 Selección de la configuraciónSelección de la configuración El seccionamiento de barras brinda parcialmenteEl seccionamiento de barras brinda parcialmente confiabilidad por falla en barras.confiabilidad por falla en barras. Las subestaciones con conexión de interruptores brindanLas subestaciones con conexión de interruptores brindan buena confiabilidad y seguridad.buena confiabilidad y seguridad. La configuración en anillo siempre se debe diseñar en formaLa configuración en anillo siempre se debe diseñar en forma modular, tal que se pueda convertir en interruptor y medio.modular, tal que se pueda convertir en interruptor y medio.
  • 42. 42 Selección de la configuraciónSelección de la configuración La barra sencilla es una configuración sin confiabilidad,La barra sencilla es una configuración sin confiabilidad, seguridad o flexibilidad, que se debe utilizar solo para lasseguridad o flexibilidad, que se debe utilizar solo para las subestaciones pequeñas o de menor importancia en elsubestaciones pequeñas o de menor importancia en el sistema.sistema. La doble barra más seccionador de “by pass” o paso directoLa doble barra más seccionador de “by pass” o paso directo es una configuración que brinda, pero no simultáneamente,es una configuración que brinda, pero no simultáneamente, flexibilidad y confiabilidad, complicada en su operación yflexibilidad y confiabilidad, complicada en su operación y control, que puede ser utilizada en subestaciones decontrol, que puede ser utilizada en subestaciones de maniobra con generación o transformación.maniobra con generación o transformación.
  • 43. 43 Selección de la configuraciónSelección de la configuración La doble barra más seccionador de transferencia es unaLa doble barra más seccionador de transferencia es una configuración similar a la anterior pero un poco más simple enconfiguración similar a la anterior pero un poco más simple en su operación y control.su operación y control. El anillo cruzado es una configuración un poco más segura yEl anillo cruzado es una configuración un poco más segura y confiable que el interruptor y medio pero más complicada enconfiable que el interruptor y medio pero más complicada en su control y operaciónsu control y operación Las configuraciones más utilizadas para subestacionesLas configuraciones más utilizadas para subestaciones encapsuladas en SFencapsuladas en SF66 son: para alta tensión barra sencilla,son: para alta tensión barra sencilla, doble barra, anillo e interuptor y medio; para extra altadoble barra, anillo e interuptor y medio; para extra alta tensión son anillo, interruptor y medio y doble interruptor.tensión son anillo, interruptor y medio y doble interruptor.
  • 44. Desarrollo de conexión de barrasDesarrollo de conexión de barras Doble barra más seccionador de transferencia B P B T B 1 B 2 B 1 B 2 B T B 1 B 2 Barra sencilla Doble barra Barra principal y de transferencia Doble barra más barra de transferencia
  • 45. DesarrolloDesarrollo de conexiónde conexión dede interruptoresinterruptores 2 Circuitos (Anillo) 3 Circuitos (Anillo) 4 Circuitos (Anillo) 5 Circuitos (Anillo)
  • 46. 6 Circuitos (Anillo) >6 Circuitos (Interruptor y medio) Desarrollo de conexión de interruptoresDesarrollo de conexión de interruptores
  • 47. 47 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 5. Simplicidad en el esquema de control y protecciones5. Simplicidad en el esquema de control y protecciones + Interruptores + complicada la subestación+ Interruptores + complicada la subestación Se debe reducir el número de interruptores y seccionadoresSe debe reducir el número de interruptores y seccionadores cuando se quiere simplicidad.cuando se quiere simplicidad. Configuraciones del tipo conexión de seccionadores sonConfiguraciones del tipo conexión de seccionadores son complejas en su sistema de enclavamientos.complejas en su sistema de enclavamientos. Configuraciones del tipo conexión de interruptores sonConfiguraciones del tipo conexión de interruptores son complejas en su sistema de protección (recierre,complejas en su sistema de protección (recierre, sincronismo, falla interruptor, etc).sincronismo, falla interruptor, etc).
  • 48. 48 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 6. Facilidad de mantenimiento6. Facilidad de mantenimiento Cada configuración brinda ventajas y desventajas duranteCada configuración brinda ventajas y desventajas durante mantenimiento.mantenimiento. Cuadro comparativo del CIGRE - revista ELECTRA No. 10Cuadro comparativo del CIGRE - revista ELECTRA No. 10
  • 49. 49 Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada configuraciónconfiguración EFECTO DE MANTENIMIENTO EN INTERRUPTOR CONFIGURACIÓN Normal Falla en circuito Falla en barra Barra sencilla Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos Barra sencilla Pérdida de circuito Pérdida de la mitad de los seccionada circuitos Nada si el interruptor de Pérdida de circuito En la de transferencia pérdida Barra principal transferencia está disponible La barra de transferencia del circuito. y de transferencia si la falla es en el circuito En la principal si no está seccionada en transferencia se pierden todos los circuitos Pérdida de circuito Se pierden todos los circuitos Doble barra conectados a la barra con falla mientras se conmutan a la barra sana Nada si el interruptor de Pérdida de circuito y de barra En la de transferencia pérdida de Doble barra más transferencia está disponible de transferencia si la falla es circuito barra de transferencia en el circuito en transferencia. En una principal se pierden todos los circuitos conectados a ésta mientras se conmmutan a la barra sana
  • 50. 50 Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada configuraciónconfiguración EFECTO DE MANTENIMIENTO EN BARRAS CONFIGURACIÓN Normal Falla en circuito Falla en barra Barra sencilla Pérdida de todos los circuitos Barra sencilla Pérdida de la mitad Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos seccionada de los circuitos Se pierden todos los circuitos Pérdida de circuito y barra de Barra principal si la barra principal no está transferencia si la barra principal está Pérdida de todos los circuitos y de transferencia seccionada seccionada Nada, siempre y cuando Doble barra no se sobrepase el nivel Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos máximo de corto circuito Doble barra más Nada, siempre y cuando barra de transferencia no se sobrepase el nivel Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos máximo de corto circuito
  • 51. 51 Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada configuraciónconfiguración EFECTO DE MANTENIMIENTO EN INTERRUPTOR CONFIGURACIÓN Normal Falla en circuito Falla en barra Nada si el interruptor de acople Pérdida de circuito. Si la falla es en el Si no es la barra que está está disponible circuito con el interruptor en mantenimiento siendo utilizada como transferencia Doble barra más se pierde ese circuito con el acople se pierden todos los circuitos, mientras "by pass" y una de las barras se conmuta a la barra sana la cual no puede ser utilizada más como barra de transferencia Ningún circuito se pierde, pero Pérdida de circuito Anillo se rompe el anillo Segundo circuito puede quedar aislado dependiendo del lugar de la falla Se aisla un circuito si el interruptor central Interruptor y medio Nada Pérdida de circuito está en mantenimiento. Si la falla es en la barra opuesta el interruptor en mantenimiento quedan aislados dos circuitos Pérdida de un circuito si el interruptor Doble interruptor Nada Pérdida de circuito en mantenimiento está adyacente a la barra con la falla
  • 52. 52 Facilidades de mantenimiento de cadaFacilidades de mantenimiento de cada configuraciónconfiguración EFECTO DE MANTENIMIENTO EN BARRAS CONFIGURACIÓN Normal Falla en circuito Falla en barra Nada, siempre y cuando no se Doble barra más sobrepase el nivel máximo de Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos "by pass" cortocircuito Anillo La subestación puede dividirse en grupos Interruptor y medio Nada Pérdida de uno o dos circuitos de dos circuitos Doble interruptor Nada Pérdida de circuito Pérdida de todos los circuitos
  • 53. 53 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 7. Área7. Área El área de una configuración determinada depende de laEl área de una configuración determinada depende de la disposición física que se utilice.disposición física que se utilice. En general las configuraciones de conexión de seccionadoresEn general las configuraciones de conexión de seccionadores ocupan una mayor área que las subestaciones con conexión deocupan una mayor área que las subestaciones con conexión de interruptores.interruptores. Áreas muy limitadas pueden exigir ejecuciones con unaÁreas muy limitadas pueden exigir ejecuciones con una disposición física con muchos niveles de conexión o inclusivedisposición física con muchos niveles de conexión o inclusive del tipo encapsulada (GIS).del tipo encapsulada (GIS).
  • 54. 54 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 8. Costo8. Costo El costo de una subestación aumenta a medida que se haceEl costo de una subestación aumenta a medida que se hace más compleja la configuración.más compleja la configuración. Las configuraciones interruptor y medio y doble interruptor,Las configuraciones interruptor y medio y doble interruptor, son más costosas que las de conexión de seccionadores.son más costosas que las de conexión de seccionadores. Las configuraciones de conexión de seccionadores debenLas configuraciones de conexión de seccionadores deben contar con la inversión inicial del campo de acople y/ocontar con la inversión inicial del campo de acople y/o transferencia.transferencia.
  • 55. 55 Costo vs ConfiabilidadCosto vs Confiabilidad
  • 56. 56 Selección de la configuraciónSelección de la configuración El costo se debe tomar como un todo para poder efectuarEl costo se debe tomar como un todo para poder efectuar comparaciones: ingeniería + equipos + obras civiles + lote +comparaciones: ingeniería + equipos + obras civiles + lote + montaje + operación y mantenimiento + indisponibilidad +montaje + operación y mantenimiento + indisponibilidad + otros costos.otros costos. Las subestaciones encapsuladas (GIS), en lo que respecta alLas subestaciones encapsuladas (GIS), en lo que respecta al equipo, son más costosas que las convencionales (AIS), por loequipo, son más costosas que las convencionales (AIS), por lo que su utilización debe ser bien justificada.que su utilización debe ser bien justificada.
  • 57. 57 Comparación de costos enComparación de costos en subestaciones encapsuladas ysubestaciones encapsuladas y convencionales a 145 kVconvencionales a 145 kV
  • 58. 58 Comparación de costos enComparación de costos en subestaciones encapsuladas ysubestaciones encapsuladas y convencionales a 525 kVconvencionales a 525 kV
  • 59. 59 Método simplificado para compararMétodo simplificado para comparar costos de diferentes configuracionescostos de diferentes configuraciones Precios relativos: EQUIPO NIVEL DE TENSIÓN 500 kV 230 kV 115 kV INTERRUPTOR 1,0 1,0 1,0 SECCIONADOR 0,2 0,25 0,3
  • 60. 60 Método simplificado para compararMétodo simplificado para comparar costos de diferentes configuracionescostos de diferentes configuraciones Ejemplo para 230 kV:Ejemplo para 230 kV: Subestación en doble barra (DB) de ocho camposSubestación en doble barra (DB) de ocho campos – Interruptores = 8 (campos) + 1 (acople) = 9 – Seccionadores = 24 + 2 = 26 – Valor comparativo = 9 + 26 x (0,25) = 15,5 Subestación en interruptor y medio (CBSubestación en interruptor y medio (CB 1/21/2) de ocho cicuitos) de ocho cicuitos – Interruptores = 8 x 1,5 = 12 – Seccionadores = 8 x 4 = 32 – Valor comparativo = 12 + 32 x (0,25) = 20,0 En donde: – CB 1/2 = 1,29 DB (8 campos) – 29% + costo
  • 61. 61 Selección de la configuraciónSelección de la configuración 9. Otros aspectos9. Otros aspectos Influencia ambientalInfluencia ambiental Historia y tradiciónHistoria y tradición
  • 62. 62 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas S /E F U E N T E S /E IN D U S T R IA L 1. Subestación terminal con interruptor (radial) 2. Subestación terminal sin medio de interrupción local (≥ 115 kV sistema radial) S /E F U E N T E S /E IN D U S T R IA L M E D IO D E T R A N S M IS IÓ N ( R A D IO , P L C , H IL O P IL O T O ) P 8 5 T x8 5 R x
  • 63. 63 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas S /E IN D U S T R I A LS / E F U E N T E S /E I N D U S T R IA L 5. Subestación terminal con fusible (sistema radial derivado) * * L o c a liz a c ió n a lt e r n a t iv a * 4. Derivación de sistema enmallado
  • 64. 64 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas 5. Barra sencilla terminal (sistema radial derivado) b. Con fusiblesb. Con fusibles a. Con interruptoresa. Con interruptores
  • 65. 65 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas B P B T 6. Barra principal más transferencia
  • 66. 66 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas 7. “H” o “T” (esquemas simplificados) Ideal para conexión a sistemas enmallados abriendo al línea c. Dos interruptores-dos transformadoresc. Dos interruptores-dos transformadores d. Dos interruptores-un transformadoresd. Dos interruptores-un transformadores a. Cuatro interruptoresa. Cuatro interruptores b. Tres interruptoresb. Tres interruptores e. Subestaciones unitariase. Subestaciones unitarias
  • 67. 67 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas 8. Sistema de distribución de media o baja tensión a. Sistema radial simplea. Sistema radial simple b. Sistema radial expandidob. Sistema radial expandido c. Sistema primario selectivoc. Sistema primario selectivo
  • 68. 68 Sistema de media y baja tensiónSistema de media y baja tensión Esquemas y configuraciones básicasEsquemas y configuraciones básicas 8. Sistema de distribución de media o baja tensión (cont.) d. Sistema de lazo primariod. Sistema de lazo primario e. Sistema secundario selectivoe. Sistema secundario selectivo f. Doble alimentación secundariaf. Doble alimentación secundaria

Notas del editor

  1. 1999/06/22
  2. 1999/06/22
  3. 1999/06/22
  4. 1999/06/22
  5. 1999/06/22
  6. 1999/06/22
  7. 1999/06/22
  8. 1999/06/22
  9. 1999/06/22
  10. 1999/06/22
  11. 1999/06/22
  12. 1999/06/22
  13. 1999/06/22
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