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INDICE.
2
Introducción______________________________________________________3
Equipos de Maniobra______________________________________________10
Transformadores de Medida________________________________________16
Servicios Auxiliares_______________________________________________22
Equipos de Medición______________________________________________25
Casa de Mando___________________________________________________29
Celdas Blindadas_________________________________________________31
Sistemas de Compensación________________________________________33
Estructuras______________________________________________________36
Tramo __________________________________________________________39
Conclusiones____________________________________________________43
Referencias Bibliográficas_________________________________________45
INTRODUCCION
3
Las subestaciones eléctricas son una parte esencial de la red eléctrica, ya que son
responsables de transformar, controlar y distribuir la electricidad de manera segura
y eficiente. Sin ellas, la electricidad no podría llegar a nuestros hogares, negocios e
industrias.
Funciones principales de las subestaciones eléctricas:
Transformar la tensión: La electricidad se genera a alta tensión para minimizar las
pérdidas durante la transmisión. Sin embargo, para su distribución a los
consumidores finales, la tensión debe reducirse a un nivel seguro. Las
subestaciones utilizan transformadores para aumentar o disminuir la tensión según
sea necesario.
Controlar el flujo de energía: Las subestaciones están equipadas con interruptores
y otros dispositivos de control que permiten a los operadores dirigir el flujo de
energía a través de la red. Esto es crucial para mantener la estabilidad de la red y
evitar apagones.
Proteger la red: Las subestaciones también contienen fusibles y otros dispositivos
de protección que ayudan a proteger la red eléctrica de sobrecargas y cortocircuitos.
Distribuir la electricidad: Las subestaciones están conectadas a la red de
transmisión de alta tensión y a la red de distribución de baja tensión. Los
transformadores de distribución reducen la tensión a un nivel seguro para su uso en
hogares, negocios e industrias.
Beneficios de las subestaciones eléctricas:
Proporcionan un suministro de energía confiable: Las subestaciones ayudan a
garantizar que los consumidores tengan un suministro de energía confiable y
eficiente.
Ayudan a reducir las pérdidas de energía: La transformación de la electricidad a alta
tensión para su transmisión reduce las pérdidas de energía durante el transporte.
Mejoran la seguridad de la red: Los dispositivos de protección en las subestaciones
ayudan a prevenir apagones y otros problemas en la red eléctrica.
4
Facilitan la integración de energías renovables: Las subestaciones pueden
adaptarse para integrar fuentes de energía renovables, como la energía solar y
eólica, en la red eléctrica.
En resumen, las subestaciones eléctricas son una parte vital de la infraestructura
eléctrica moderna. Son responsables de transformar, controlar y distribuir la
electricidad de manera segura y eficiente, lo que nos permite disfrutar de un
suministro de energía confiable en nuestros hogares, negocios e industrias.
Además de las funciones mencionadas anteriormente, las subestaciones eléctricas
también pueden:
Medir el consumo de energía: Las subestaciones están equipadas con medidores
que permiten a los operadores monitorear el consumo de energía.
Comunicarse con otros componentes de la red: Las subestaciones pueden
comunicarse con otros componentes de la red, como las centrales eléctricas y las
líneas de transmisión, para optimizar el flujo de energía.
Proporcionar servicios auxiliares: Las subestaciones pueden proporcionar servicios
auxiliares, como la compensación de reactivos y el soporte de voltaje, para ayudar
a mantener la estabilidad de la red.
Las subestaciones eléctricas son una tecnología compleja y esencial para el
funcionamiento de la red eléctrica moderna. Su importancia no puede ser
subestimada.
Definición. ¿Qué es una subestación eléctrica?
5
Las subestaciones eléctricas son subsistemas (todo “sub”) encargados de modificar
parámetros como la potencia eléctrica. El objetivo es la correcta transmisión,
regulación y distribución de energía entre las diferentes líneas del sistema eléctrico.
Es una solución que se ha implantado debido a la falta de capacidad de las
infraestructuras generadoras de electricidad para almacenar y transportarla.
Además, se encarga de la transformación de la tensión, frecuencia, numero de
fases, rectificación y compensación del factor de potencia o conexiones de dos o
más circuitos.
Estos subsistemas suelen ubicarse de forma estratégica cerca de las centrales
generadoras de electricidad. Además, también se escoge como punto de
localización las zonas periféricas de consumo, sin importar que sea en el interior o
exterior de la infraestructura.
En el caso de las grandes ciudades, suelen estar dentro de los edificios para ahorrar
espacio y además reducen la contaminación. Sin embargo, las instalaciones que se
sitúan a las afueras de los núcleos urbanos están al aire libre.
6
Tipos de subestaciones eléctricas
Hay diferentes clasificaciones para las subestaciones eléctricas, dependen
del voltaje con el que trabajan, el acuerdo con la forma en que operan, también de
las necesidades del lugar en el que actúan…
Según su función
Subestaciones de maniobra o reparto
Estas interconectan dos o más circuitos y permiten la creación de nudos en una
red mallada haciendo que el sistema sea más fiable. En este caso todas las líneas
concurren con el mismo nivel de tensión.
Subestaciones de transformación
Estas subestaciones transforman la tensión de la energía eléctrica de un nivel a
otro mediante uno o más transformadores. A su vez, este tipo se divide en
elevadoras o reductoras en función de su propósito.
Por un lado, están las elevadoras, que aumentan las tensiones generadas a altos
niveles para que sean transportadas. Suelen ubicarse al aire libre, justo al lado de
las centrales generadoras de electricidad.
En el otro lado se encuentran las reductoras, que disminuyen las tensiones altas a niveles
inferiores para que estas puedan ser distribuidas.
Subestaciones de transformación/maniobra
Además de transformar las tensiones de un nivel superior a uno inferior, facilitan
la conexión entre dos o más circuitos que tengan el mismo nivel de tensión.
Subestaciones de transformación/cambio de número de fases
En este caso alimentan redes de distinto número de fase (ya sea trifásica
hexafásica o trifásica-monofásica)
Subestaciones de rectificación
Estas instalaciones alimentan las redes de corriente continua y según su
emplazamiento pueden ser de intemperie, interior o blindadas.
De intemperie
7
Son las que están ubicadas en el exterior, generalmente son de alta
tensión y resistentes a las condiciones ambientales como lluvias, nevadas, grados
bajo cero, olas de calor…
Interiores
Este tipo de subestaciones son prácticamente invisibles a nuestros ojos. Están
instaladas dentro de los edificios y por ello ocupan un espacio reducido en la
superficie.
Blindadas
Como puedes suponer, esta variante de las instalaciones de interior tiene
los componentes altamente protegidos. Además, estás se subdividen en aisladas
al aire, en gas o híbridas.
Las subestaciones aisladas al
aire (AIS) están expuestas a la
intemperie y utilizan el aire como
elemento de protección. Por su parte,
las de gas (GIS) como puedes intuir,
usan como aislante el gas. En último
lugar están las híbridas que
incorporan los dos
métodos anteriores.
Tipos de subestaciones eléctricas
según su consumo
Subestaciones de autoconsumo
Este tipo transforma la energía de
mayor potencial para utilizar en los equipos y suelen utilizarse sobre todo en
las industrias por gran demanda.
Subestaciones de consumo
En este caso son subsistemas compactos que pertenecen a las compañías que
suministran a las viviendas el servicio de energía eléctrica.
Elementos de una subestación eléctrica
Para que sepas qué partes son los elementos principales de una subestación que
permiten la manipulación, protección, medición y control de la energía eléctrica.
Transformador
8
Es la parte central de la subestación, una máquina eléctrica estática que se
encarga de modificar el nivel de tensión. Sirve para transferir la energía generada
entre circuitos aumentando la potencia e identidad constante.
Esta trabaja de acuerdo con un principio de inducción electromagnética y, aunque
como te hemos comentado antes, se considera la parte central de la subestación,
no todas cuentan con uno.
Interruptor de potencia
Como su propio nombre indica, se utiliza para interrumpir y también restablecer la
continuidad de un circuito eléctrico con una carga o corriente de corto circuito.
Restaurador
Este es otro interruptor de aceite cuyos tres contactos se encuentran bajo un solo
tanque, el cual trabaja con bajas capacidades.
Cuchillas fusibles
Estos elementos se utilizan para conectar y desconectar circuitos eléctricos.
Incluyen un dispositivo fusible colocado dentro del cartucho de conexión y
desconexión. Este funciona como elemento de protección.
Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba
9
En este caso, son partes que se utilizan para desconectar un circuito eléctrico de
manera física por si la máquina falla.
Apartarrayos
Como puedes imaginarte, estas instalaciones tienen que descargar la corriente a
tierra en los momentos que se cree una sobretensión de magnitud importante.
Este elemento está continuamente conectado al sistema para evitar problemas.
Transformadores de
instrumento
Hay tanto transformadores
de corriente como de
potencial. Los primeros la
cambian entre valores
primarios y secundarios.
Mientras los de potencial
cambian los valores de
voltaje sin importar la
corriente. Estos son
usados para realizar
lecturas en tiempo real
.
Barras, o cajas derivadoras
Son los terminales de conexión por fase.
EQUIPOS DE MANIOBRA
10
Los equipos de maniobra son aquellos dispositivos que se utilizan para controlar el
flujo de energía eléctrica en una subestación. Se pueden clasificar en dos categorías
principales:
 Aparatos de corte: Estos dispositivos se utilizan para abrir o cerrar un
circuito eléctrico. Los aparatos de corte más comunes son los interruptores
y los seccionadores.
Interruptor en una subestación eléctrica
 Aparatos de medida y protección: Estos dispositivos se utilizan para medir
la corriente, el voltaje y otros parámetros eléctricos, así como para proteger
la red eléctrica de sobrecargas y cortocircuitos. Los aparatos de medida y
protección más comunes son los transformadores de medida, los relés y
los pararrayos.
Transformador de medida en una subestación eléctrica
11
Los equipos de maniobra deben ser seguros, confiables y eficientes. Deben poder
operar en una amplia gama de condiciones y soportar cargas pesadas.
Algunos de los equipos de maniobra más comunes en una subestación
eléctrica incluyen:
 Interruptores: Los interruptores se utilizan para abrir o cerrar un circuito
eléctrico bajo carga. Son el tipo de aparato de corte más común en las
subestaciones.
 Seccionadores: Los seccionadores se utilizan para abrir o cerrar un circuito
eléctrico sin carga. Son menos comunes que los interruptores, pero se
utilizan en aplicaciones donde es importante tener un aislamiento visible
entre dos partes de un circuito.
 Transformadores de medida: Los transformadores de medida se utilizan
para medir la corriente, el voltaje y otros parámetros eléctricos. La
información que proporcionan se utiliza para el control, la protección y la
facturación de la energía eléctrica.
 Relés: Los relés se utilizan para proteger la red eléctrica de sobrecargas y
cortocircuitos. Detectan condiciones anormales en la red y envían una señal
a un interruptor u otro dispositivo para abrir el circuito.
 Pararrayos: Los pararrayos se utilizan para proteger la red eléctrica de los
rayos. Desvían la corriente del rayo a tierra, evitando daños a los equipos
eléctricos.
La selección de los equipos de maniobra adecuados para una subestación eléctrica
depende de una serie de factores, entre ellos:
 El voltaje y la corriente de la red eléctrica
 El tipo de carga que se va a suministrar
 Los requisitos de protección
 El presupuesto
12
Es importante que los equipos de maniobra sean instalados y mantenidos por
personal calificado. Un mantenimiento adecuado es esencial para garantizar la
seguridad y confiabilidad de la red eléctrica.
Estructura y funcionamiento de los equipos de maniobra
Los equipos de maniobra son componentes esenciales en las subestaciones
eléctricas, encargados de controlar y proteger el flujo de energía. Su estructura y
funcionamiento varían según su tipo y función específica. A continuación, se
presenta una descripción general de la estructura y funcionamiento de algunos de
los equipos de maniobra más comunes:
1. Interruptores:
Estructura:
Contacto principal: Pieza móvil que conecta o desconecta el circuito eléctrico.
Cámara de extinción de arco: Espacio donde se apaga el arco eléctrico que se
genera al abrir o cerrar el interruptor.
Mecanismo de operación: Sistema que acciona el contacto principal, generalmente
mediante un motor o un resorte.
Aisladores: Elementos que aíslan las partes energizadas del interruptor del entorno
externo.
Funcionamiento:
Apertura: Al activar el mecanismo de operación, el contacto principal se separa,
interrumpiendo el flujo de corriente. El arco eléctrico generado se extingue dentro
de la cámara de extinción.
Cierre: Al activar el mecanismo de operación en sentido contrario, el contacto
principal se une, restableciendo el flujo de corriente.
13
2. Seccionadores:
Estructura:
Cuchillas: Elementos metálicos móviles que conectan o desconectan el circuito
eléctrico.
Aisladores: Elementos que aíslan las cuchillas del entorno externo.
Mecanismo de operación: Sistema que acciona las cuchillas, generalmente manual.
Funcionamiento:
Apertura: El operador acciona el mecanismo de operación, moviendo las cuchillas
hasta su posición de desconexión, interrumpiendo el flujo de corriente.
Cierre: El operador acciona el mecanismo de operación en sentido contrario,
moviendo las cuchillas hasta su posición de conexión, restableciendo el flujo de
corriente.
3. Transformadores de medida:
Estructura:
Núcleo: Elemento ferromagnético que permite la transferencia de energía entre los
devanados.
Devanados primario y secundario: Bobinas de alambre que rodean el núcleo. La
corriente que circula por el devanado primario induce una corriente en el devanado
secundario.
Aislamiento: Material que aísla los devanados entre sí y del núcleo.
Funcionamiento:
14
Medición de corriente: La corriente primaria crea un flujo magnético en el núcleo,
que induce una corriente proporcional en el devanado secundario. Esta corriente
secundaria se mide para determinar la corriente primaria.
Medición de voltaje: El voltaje aplicado al devanado primario induce un voltaje
proporcional en el devanado secundario. Este voltaje secundario se mide para
determinar el voltaje primario.
4. Relés:
Estructura:
Elemento de detección: Detecta condiciones anormales en la red eléctrica, como
sobrecargas o cortocircuitos.
Circuito de control: Procesa la información del elemento de detección y envía una
señal a un dispositivo de salida.
Dispositivo de salida: Activa un interruptor u otro dispositivo para abrir el circuito y
proteger la red eléctrica.
Funcionamiento:
Detección de anomalías: El elemento de detección monitoriza la corriente, el voltaje
u otros parámetros eléctricos. En caso de detectar una condición anormal, envía
una señal al circuito de control.
Activación de protección: El circuito de control procesa la señal del elemento de
detección y activa el dispositivo de salida. Este dispositivo abre el circuito,
interrumpiendo el flujo de corriente y protegiendo la red eléctrica.
15
5. Pararrayos:
Estructura:
Descargador: Dispositivo que conduce la corriente del rayo a tierra.
Válvula de alivio de presión: Regula la presión dentro del pararrayos.
Aisladores: Elementos que aíslan el descargador del entorno externo.
Funcionamiento:
Desviación de la corriente del rayo: Cuando un rayo cae cerca del pararrayos, la
corriente es conducida a tierra a través del descargador.
Protección de la red eléctrica: Al desviar la corriente del rayo a tierra, el pararrayos
protege la red eléctrica de daños.
Es importante destacar que la estructura y funcionamiento específicos de los
equipos de maniobra pueden variar según su diseño y fabricante.
En general, los equipos de maniobra son componentes cruciales en las
subestaciones eléctricas, garantizando el control, la protección y la distribución
segura y eficiente de la energía.
16
TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Transformadores de medida: Definición y funciones
Los transformadores de medida, también conocidos como transformadores de
instrumentos, son dispositivos eléctricos que se utilizan para aislar y reducir las
magnitudes de corriente y voltaje en circuitos de alta tensión, a valores seguros y
manejables para instrumentos de medida, medidores, relés y otros equipos de
protección y control.
Funcionamiento básico:
Los transformadores de medida operan bajo el principio de la inducción
electromagnética. Un núcleo ferromagnético común atraviesa dos bobinados:
 Bobinado primario: Conectado al circuito de alta tensión que se desea
medir.
 Bobinado secundario: Conectado a los instrumentos de medida, medidores,
relés, etc.
La corriente o voltaje que circula por el bobinado primario genera un flujo
magnético variable en el núcleo. Este flujo magnético, a su vez, induce una
corriente o voltaje proporcional en el bobinado secundario. La relación entre las
magnitudes primarias y secundarias se define por la relación de transformación del
transformador.
Tipos de transformadores de medida:
17
 Transformadores de corriente (TC): Miden la corriente en un circuito. La
relación de transformación se expresa en amperios primarios por amperios
secundarios (A/A).
Transformador de corriente (TC)
 Transformadores de voltaje (TV):
Miden el voltaje en un circuito. La
relación de transformación se
expresa en voltios primarios por
voltios secundarios (V/V).
Transformador de voltaje (TV)
 Transformadores de combinación: Combinan la función de transformadores
de corriente y voltaje en un solo dispositivo.
Características principales:
 Precisión: Los transformadores de medida deben tener una alta precisión
para proporcionar mediciones confiables. La clase de precisión se indica
con un número y una letra, por ejemplo, 0.5L2.
18
 Aislamiento: Los transformadores de medida deben contar con un
aislamiento adecuado para soportar los altos voltajes presentes en los
circuitos de potencia.
 Capacidad de sobrecarga: Deben ser capaces de soportar corrientes y
voltajes superiores a los valores nominales durante un tiempo determinado.
 Seguridad: Deben cumplir con los estándares de seguridad para evitar
riesgos de incendio o descargas eléctricas.
Aplicaciones:
 Medición de la energía eléctrica: Los transformadores de medida son
esenciales para la medición del consumo de energía en hogares, industrias
y otros consumidores.
 Protección de la red eléctrica: Se utilizan en conjunto con relés de
protección para detectar y aislar fallas en la red eléctrica, evitando daños a
equipos y previniendo apagones.
 Monitoreo y control de la red eléctrica: Proporcionan información sobre las
condiciones de la red eléctrica, permitiendo a los operadores monitorizar y
controlar el flujo de energía de manera eficiente.
Los transformadores de medida son componentes esenciales en las
subestaciones eléctricas y otras instalaciones eléctricas, ya que permiten medir,
proteger y controlar la energía eléctrica de manera segura y confiable.
Estructura y funcionamiento de los transformadores de medida
Los transformadores de medida, también conocidos como transformadores de
instrumentos, son dispositivos eléctricos que se utilizan para aislar y reducir las
magnitudes de corriente y voltaje en circuitos de alta tensión, a valores seguros
y manejables para instrumentos de medida, medidores, relés y otros equipos de
protección y control.
19
Estructura básica:
Los transformadores de medida están compuestos por los siguientes elementos
principales:
 Núcleo: Fabricado de material ferromagnético, generalmente láminas de
acero al silicio, que permite el paso del flujo magnético entre los bobinados.
Núcleo de un transformador de medida
 Bobinado primario: Conectado al circuito de alta tensión que se desea
medir. El número de vueltas del bobinado primario determina la relación de
transformación.
Bobinado primario de un
transformador de medida
20
 Bobinado secundario: Conectado a los instrumentos de medida,
medidores, relés, etc. El número de vueltas del bobinado secundario
determina la magnitud de la corriente o voltaje medido.
Bobinado secundario de un transformador de medida
 Aislamiento: Material aislante que separa los bobinados entre sí y del
núcleo, evitando descargas eléctricas y asegurando la seguridad del
equipo.
Funcionamiento:
1. Inducción electromagnética: Cuando una corriente alterna (CA) circula
por el bobinado primario, genera un flujo magnético variable en el núcleo.
Este flujo magnético variable, a su vez, induce una fuerza electromotriz
(FEM) en el bobinado secundario.
2. Relación de transformación: La relación entre la FEM inducida en el
bobinado secundario y la FEM aplicada al bobinado primario está
determinada por la relación de transformación (k) del transformador. La
relación de transformación se define como la relación entre el número de
vueltas del bobinado primario (Np) y el número de vueltas del bobinado
secundario (Ns):
21
k = Np / Ns
3. Aislamiento galvánico: El transformador de medida proporciona
aislamiento galvánico entre el circuito de alta tensión y el circuito de
medición. Esto significa que no hay conexión eléctrica directa entre los dos
circuitos, lo que garantiza la seguridad del personal y los equipos de
medición.
Tipos de transformadores de medida:
 Transformadores de corriente (TC): Miden la corriente en un circuito. La
relación de transformación se expresa en amperios primarios por amperios
secundarios (A/A).
 Transformadores de voltaje (TV): Miden el voltaje en un circuito. La
relación de transformación se expresa en voltios primarios por voltios
secundarios (V/V).
 Transformadores de combinación: Combinan la función de
transformadores de corriente y voltaje en un solo dispositivo.
Características principales:
 Precisión: Los transformadores de medida deben tener una alta precisión
para proporcionar mediciones confiables. La clase de precisión se indica
con un número y una letra, por ejemplo, 0.5L2.
 Aislamiento: Deben contar con un aislamiento adecuado para soportar los
altos voltajes presentes en los circuitos de potencia.
 Capacidad de sobrecarga: Deben ser capaces de soportar corrientes y
voltajes superiores a los valores nominales durante un tiempo determinado.
 Seguridad: Deben cumplir con los estándares de seguridad para evitar
riesgos de incendio o descargas eléctricas.
22
Aplicaciones:
 Medición de la energía eléctrica: Los transformadores de medida son
esenciales para la medición del consumo de energía en hogares, industrias
y otros consumidores.
 Protección de la red eléctrica: Se utilizan en conjunto con relés de
protección para detectar y aislar fallas en la red eléctrica, evitando daños a
equipos y previniendo apagones.
 Monitoreo y control de la red eléctrica: Proporcionan información sobre
las condiciones de la red eléctrica, permitiendo a los operadores monitorizar
y controlar el flujo de energía de manera eficiente.
SERVICIOS AUXILIARES
Los servicios auxiliares en electricidad son aquellos servicios esenciales para el
funcionamiento seguro y confiable de la red eléctrica, que no forman parte de la
generación, transmisión o distribución de energía en sí. Estos servicios abarcan
una amplia gama de actividades que garantizan el correcto funcionamiento de los
equipos, sistemas y subestaciones eléctricas.
Importancia:
Los servicios auxiliares son cruciales para la correcta operación del sistema
eléctrico, ya que:
 Garantizan la seguridad: Ayudan a prevenir accidentes, incendios y otros
incidentes que podrían poner en riesgo la vida de las personas y dañar los
equipos eléctricos.
23
 Aseguran la confiabilidad: Permiten que la red eléctrica funcione de
manera continua y sin interrupciones, evitando apagones y otros problemas
que podrían afectar a los usuarios.
 Optimizan la eficiencia: Contribuyen al uso eficiente de los recursos
energéticos y a la reducción de pérdidas de energía.
 Prolongan la vida útil de los equipos: Un buen mantenimiento preventivo
y correctivo ayuda a extender la vida útil de los equipos eléctricos, lo que
reduce los costos de inversión y reposición.
Los servicios auxiliares en electricidad se pueden clasificar en las siguientes
categorías:
1. Servicios de alimentación:
Suministro de energía de respaldo: Garantizan el funcionamiento continuo de
los sistemas de control, protección y comunicaciones, incluso en caso de fallas en
la red eléctrica principal.
Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS): Proporcionan energía limpia y
estable a equipos electrónicos sensibles, protegiéndolos contra picos de voltaje,
transitorios y cortes de energía.
Generadores de emergencia: Suministran energía eléctrica en caso de cortes
prolongados de la red principal.
2. Servicios de control y protección:
Sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA):
Permiten monitorizar y controlar la red eléctrica en tiempo real, identificando
posibles fallas y tomando acciones correctivas.
24
Sistemas de protección: Protegen los equipos eléctricos contra sobrecargas,
cortocircuitos, sobretensiones y otras condiciones anormales que podrían
dañarlos.
Relés de protección: Detectan fallas en la red eléctrica y activan los dispositivos
de protección correspondientes para aislar la falla y evitar daños mayores.
3. Servicios de mantenimiento:
Mantenimiento preventivo: Se realiza de manera periódica para prevenir fallas y
averías en los equipos eléctricos.
Mantenimiento correctivo: Se realiza para reparar fallas y averías que ya han
ocurrido en los equipos eléctricos.
Monitoreo del estado de los equipos: Permite identificar posibles problemas en
los equipos eléctricos antes de que se conviertan en fallas.
4. Servicios de comunicación:
Sistemas de comunicación: Permiten la comunicación entre los diferentes
puntos de la red eléctrica, facilitando la coordinación y el control de las
operaciones.
Ciberseguridad: Protegen los sistemas de control y comunicación contra ataques
cibernéticos que podrían afectar la operación de la red eléctrica.
5. Servicios de capacitación:
Capacitación al personal: Brinda al personal los conocimientos y habilidades
necesarios para operar, mantener y proteger los equipos y sistemas eléctricos de
manera segura y eficiente.
Los servicios auxiliares en electricidad son esenciales para garantizar el
funcionamiento seguro, confiable y eficiente de la red eléctrica. Estos servicios
25
abarcan una amplia gama de actividades que van desde el suministro de energía
de respaldo hasta el mantenimiento de los equipos, pasando por el control, la
protección y la comunicación.
EQUIPOS DE MEDICIÒN
En el ámbito eléctrico, los equipos de medición son instrumentos indispensables
para medir y registrar magnitudes eléctricas como corriente, voltaje, potencia,
energía y frecuencia. Estos equipos se utilizan en una amplia gama de
aplicaciones, desde la generación y transmisión de energía hasta la distribución y
consumo en hogares e industrias.
Tipos de equipos de medición en electricidad:
Al igual que en general, los equipos de medición en electricidad se pueden
clasificar en dos categorías principales:
1. Indicadores:
Los indicadores eléctricos muestran el valor actual de la magnitud que se está
midiendo en un momento determinado. Suelen presentar la información en forma
de aguja sobre una escala graduada, un display digital o una pantalla gráfica.
Tipos de indicadores eléctricos:
 Amperímetros: Miden la corriente eléctrica en amperios (A).
26
Amperímetro eléctrico
 Voltímetros: Miden el voltaje eléctrico en voltios (V).
Voltímetro eléctrico
 Wattímetros: Miden la potencia eléctrica en vatios (W).
 Varímetros: Miden la potencia reactiva eléctrica en voltios-amperios
reactivos (VAR).
27
 Frecuencímetros: Miden la frecuencia de la corriente eléctrica en hercios
(Hz).
Frecuencímetro eléctrico
Características de los indicadores eléctricos:
 Lectura instantánea: Permiten conocer el valor actual de la magnitud en
tiempo real.
 Fáciles de usar: Su manejo suele ser sencillo y no requieren
conocimientos técnicos especializados.
 Portátiles: Muchos modelos son compactos y livianos, lo que facilita su
transporte.
Aplicaciones de los indicadores eléctricos:
 Monitoreo de redes eléctricas: Se utilizan para supervisar el
funcionamiento de las redes eléctricas, detectando posibles fallas o
anomalías.
 Medición del consumo de energía: Permiten medir el consumo de
energía eléctrica en hogares, industrias y otros consumidores.
28
 Mantenimiento de equipos eléctricos: Se utilizan para verificar el correcto
funcionamiento de equipos eléctricos y detectar posibles averías.
2. Registradores:
Los registradores eléctricos graban el valor de la magnitud que se está
midiendo a lo largo del tiempo. Esta información se puede almacenar en un
formato digital o en un papel físico.
Tipos de registradores eléctricos:
 Registradores de corriente: Registran la corriente eléctrica en función del
tiempo.
 Registradores de voltaje: Registran el voltaje eléctrico en función del
tiempo.
 Registradores de potencia: Registran la potencia eléctrica en función del
tiempo.
 Registradores de energía: Registran la energía eléctrica consumida en un
período de tiempo.
 Analizadores de redes eléctricas: Registran múltiples magnitudes
eléctricas (corriente, voltaje, potencia, frecuencia, etc.) y permiten analizar
la calidad de la energía eléctrica.
Características de los registradores eléctricos:
 Registro continuo: Permiten obtener una imagen completa del
comportamiento de la magnitud a lo largo del tiempo.
 Análisis de datos: Los datos registrados pueden ser analizados
posteriormente para identificar patrones, tendencias y anomalías.
 Precisión: Los registradores modernos ofrecen un alto grado de precisión
en la medición y registro de datos.
Aplicaciones de los registradores eléctricos:
29
 Estudios de carga: Permiten analizar el patrón de consumo de energía en
un período de tiempo determinado.
 Investigación de fallas: Se utilizan para identificar la causa de fallas en
redes eléctricas.
 Monitoreo de la calidad de la energía: Permiten detectar problemas de
calidad de la energía eléctrica, como armónicos, fluctuaciones de voltaje y
sags.
Elección del equipo de medición eléctrico adecuado:
La elección del equipo de medición eléctrico adecuado dependerá de la magnitud
que se desea medir, la precisión requerida, el rango de medición, la portabilidad
del equipo y el presupuesto disponible.
Los equipos de medición en electricidad, tanto indicadores como registradores,
son herramientas esenciales para medir, registrar y analizar magnitudes eléctricas
en una amplia variedad de aplicaciones. La elección del equipo adecuado
dependerá de las necesidades específicas de cada caso.
CASA DE MANDO Y EDIFICACIONES AUXILIARES
Casa de mando:
La casa de mando, también conocida como edificio de control, es el centro
neurálgico de una subestación eléctrica. Es el lugar donde se ubican los equipos
de control, protección y comunicaciones que permiten operar la subestación de
manera segura y eficiente.
30
Funciones de la casa de mando:
 Alojar los paneles de control y relés: Estos dispositivos permiten
controlar y proteger los equipos eléctricos de la subestación, como
transformadores, interruptores y líneas de transmisión.
 Centralizar las comunicaciones: La casa de mando sirve como punto
central para las comunicaciones entre el personal de control, los sistemas
de SCADA y otros equipos de la red eléctrica.
 Monitorear las condiciones de la red: Se utilizan instrumentos de
medición y monitoreo para supervisar el voltaje, la corriente, la potencia y
otros parámetros de la red eléctrica.
 Registrar datos: Los datos recolectados por los instrumentos de medición
se almacenan y procesan para análisis y toma de decisiones.
 Proteger el personal y los equipos: La casa de mando debe contar con
sistemas de seguridad para proteger al personal contra riesgos eléctricos y
físicos, y para proteger los equipos contra daños.
Edificios auxiliares:
En una subestación eléctrica, además de la casa de mando, también suelen existir
otros edificios auxiliares que cumplen funciones complementarias. Algunos de los
edificios auxiliares más comunes son:
 Talleres: Donde se realizan trabajos de mantenimiento y reparación de
equipos eléctricos.
 Almacén: Para guardar repuestos, herramientas y materiales necesarios
para las operaciones de la subestación.
 Oficinas: Donde trabaja el personal administrativo y técnico de la
subestación.
 Viviendas: Para el alojamiento del personal que opera la subestación,
especialmente en zonas remotas.
31
Importancia de la casa de mando y los edificios auxiliares:
La casa de mando y los edificios auxiliares son elementos esenciales para el
correcto funcionamiento de una subestación eléctrica. Estas instalaciones
proporcionan el espacio y los recursos necesarios para:
 Controlar y proteger la red eléctrica: Asegurando la seguridad y
confiabilidad del suministro de energía.
 Mantener los equipos eléctricos: Prolongando su vida útil y reduciendo
los costos de mantenimiento.
 Brindar apoyo al personal: Ofreciendo un espacio seguro y confortable
para trabajar.
La casa de mando y los edificios auxiliares son componentes cruciales en una
subestación eléctrica, ya que permiten operar la subestación de manera segura,
eficiente y confiable.
CELDAS BLINDADAS
Las celdas blindadas, también conocidas como celdas de baja tensión (BT) o
celdas de media tensión (MT), desempeñan un papel fundamental dentro de las
subestaciones eléctricas. Estas estructuras metálicas aisladas y protegidas
albergan los equipos de protección, control y maniobra que permiten operar la
subestación de manera segura y eficiente.
Función principal de las celdas blindadas:
La función principal de las celdas blindadas en las subestaciones eléctricas es
proteger y alojar los equipos eléctricos, brindándoles un entorno seguro y
confiable para su funcionamiento. Esto se logra a través de las siguientes
características:
32
 Aislamiento eléctrico: El interior de las celdas está aislado eléctricamente
para evitar cortocircuitos y descargas accidentales, protegiendo tanto a los
equipos como al personal que trabaja en la subestación.
 Protección física: La estructura robusta de las celdas, fabricada con
materiales resistentes como chapa de acero galvanizado, ofrece una alta
protección física a los equipos internos contra golpes, vibraciones y otros
daños mecánicos.
 Control de temperatura y humedad: Algunas celdas cuentan con
sistemas de ventilación o climatización para controlar la temperatura y la
humedad dentro del compartimento, evitando la corrosión y el deterioro de
los equipos eléctricos.
 Accesibilidad: Las celdas blindadas disponen de puertas de acceso
seguras para facilitar el mantenimiento, la inspección y la operación de los
equipos.
Funciones específicas dentro de la subestación:
Además de su función principal de protección, las celdas blindadas también
cumplen funciones específicas dentro de la subestación, dependiendo del tipo de
celda y de los equipos que alberga:
 Celdas de baja tensión (BT):
o Distribución de energía: Las celdas BT albergan los interruptores,
fusibles, transformadores de distribución y otros equipos que
permiten distribuir la energía eléctrica a los diferentes circuitos de
baja tensión de la subestación.
o Protección de circuitos: Las celdas BT protegen los circuitos de
baja tensión contra sobrecargas, cortocircuitos, fallas a tierra y otras
condiciones anormales que podrían dañarlos.
o Control de circuitos: Las celdas BT permiten controlar el
encendido, apagado y conmutación de los circuitos de baja tensión
de manera segura y eficiente.
33
o Monitoreo de circuitos: Las celdas BT pueden incorporar
instrumentos de medición y monitoreo para supervisar los
parámetros eléctricos de los circuitos, como voltaje, corriente y
potencia.
 Celdas de media tensión (MT):
o Interconexión de líneas: Las celdas MT albergan los interruptores
seccionadores, interruptores automáticos y otros equipos que
permiten interconectar las líneas de media tensión que llegan y salen
de la subestación.
o Transformación de voltaje: Las celdas MT pueden albergar
transformadores de potencia que permiten elevar o reducir el voltaje
de las líneas de media tensión.
o Protección de líneas: Las celdas MT protegen las líneas de media
tensión contra sobrecargas, cortocircuitos, fallas a tierra y otras
condiciones anormales que podrían dañarlas.
o Control de líneas: Las celdas MT permiten controlar el encendido,
apagado y conmutación de las líneas de media tensión de manera
segura y eficiente.
o Monitoreo de líneas: Las celdas MT pueden incorporar
instrumentos de medición y monitoreo para supervisar los
parámetros eléctricos de las líneas, como voltaje, corriente y
potencia.
SISTEMA DE COMPENSACIÒN
Un sistema de compensación en electricidad es un conjunto de dispositivos que
neutralizan o mitigan los efectos negativos de la energía reactiva en una red
eléctrica. La energía reactiva es una componente de la potencia eléctrica que no
realiza trabajo útil, pero que genera pérdidas en los conductores y transformadores,
reduciendo la eficiencia del sistema.
34
Clasificación de los sistemas de compensación:
Los sistemas de compensación en electricidad se pueden clasificar en dos
categorías principales:
1. Sistemas de compensación fija:
Estos sistemas proporcionan una cantidad fija de compensación de potencia
reactiva, independientemente de las variaciones de la demanda en la red. Se utilizan
comúnmente en instalaciones con cargas inductivas constantes, como motores
eléctricos y hornos industriales.
Tipos de sistemas de compensación fija:
 Bancos de condensadores: Los condensadores almacenan energía reactiva
y la liberan cuando la demanda de la red lo requiere.
 Reactores: Los reactores absorben energía reactiva de la red y la almacenan
en un campo magnético.
2. Sistemas de compensación variable:
Estos sistemas ajustan la cantidad de compensación de potencia reactiva en función
de las variaciones de la demanda en la red. Son más eficientes que los sistemas de
compensación fija, ya que solo proporcionan la compensación necesaria en cada
momento.
Tipos de sistemas de compensación variable:
 Filtros de armónicos: Reducen los armónicos presentes en la corriente, que
también generan pérdidas en la red.
 Compensadores estáticos var (SVC): Utilizan tiristores para controlar el flujo
de potencia reactiva en la red.
 Compensadores síncronos: Utilizan generadores síncronos para inyectar
potencia reactiva en la red.
35
Conexiones de los sistemas de compensación:
La conexión de un sistema de compensación en una red eléctrica depende del tipo
de sistema y de la configuración de la red. En general, los sistemas de
compensación se conectan en paralelo con la carga que genera la energía reactiva.
Puntos de conexión:
 Barra de baja tensión (BT): Es el punto de conexión más común para
sistemas de compensación de baja potencia.
 Barra de media tensión (MT): Se utiliza para sistemas de compensación de
mayor potencia.
 Barra de alta tensión (AT): Se utiliza para sistemas de compensación de alta
potencia en grandes instalaciones industriales o subestaciones eléctricas.
Consideraciones para la conexión:
 Impedancia de la red: La impedancia de la red afecta la efectividad del
sistema de compensación.
 Armónicos: Los sistemas de compensación deben ser capaces de filtrar los
armónicos presentes en la red.
 Protección: El sistema de compensación debe estar protegido contra
cortocircuitos, sobretensiones y otras fallas eléctricas.
Beneficios de los sistemas de compensación:
La instalación de un sistema de compensación en una red eléctrica puede ofrecer
varios beneficios, como:
 Reducción de las pérdidas en la red: Disminuye las pérdidas de energía en
los conductores y transformadores, mejorando la eficiencia del sistema.
 Mejora del factor de potencia: Eleva el factor de potencia, lo que reduce los
costos de la factura eléctrica.
36
 Mayor capacidad de la red: Permite aumentar la capacidad de la red sin
necesidad de realizar inversiones en infraestructura adicional.
 Mejor regulación del voltaje: Ayuda a mantener un voltaje estable en la red,
lo que protege los equipos eléctricos.
Los sistemas de compensación en electricidad son herramientas valiosas para
mejorar la eficiencia, la confiabilidad y la capacidad de las redes eléctricas. La
elección del tipo de sistema de compensación y su punto de conexión dependerá
de las características específicas de la red y de las necesidades del usuario.
ESTRUCTURAS
En el ámbito de la electricidad, las estructuras desempeñan un papel fundamental en el
transporte, distribución y control de la energía eléctrica. Estas estructuras se encargan de
soportar, proteger y alojar los diferentes componentes de las instalaciones eléctricas, desde
las líneas de transmisión de alta tensión hasta las subestaciones y redes de distribución de
baja tensión.
Definición:
Una estructura eléctrica se define como un conjunto de elementos constructivos que
proporcionan soporte físico a los componentes de una instalación eléctrica. Estas
estructuras deben ser diseñadas y construidas de manera robusta y segura para
garantizar la integridad del sistema eléctrico y proteger a las personas y equipos
contra posibles riesgos.
Clasificación:
Las estructuras eléctricas se pueden clasificar en diferentes categorías según su
función, tipo de material y aplicación:
1. Según su función:
37
 Estructuras de soporte: Diseñadas para soportar el peso de los conductores
eléctricos, como torres de alta tensión, postes de baja tensión y estructuras
de soporte para equipos en subestaciones.
Estructura de soporte para líneas de alta tensión
 Estructuras de protección: Protegen los conductores eléctricos y equipos
contra agentes externos como el clima, la contaminación y los daños
mecánicos. Se incluyen envolventes de equipos, cajas de derivación y
canalizaciones.
Estructura de protección para equipos eléctricos
38
 Estructuras de control: Alojan y soportan los equipos de control y maniobra
de las instalaciones eléctricas, como paneles de control, relés y medidores.
Estructura de control para equipos eléctricos
2. Según el tipo de material:
 Estructuras metálicas: Fabricadas con acero, aluminio u otros metales, son
comunes en torres de alta tensión, subestaciones y estructuras de soporte
para equipos pesados.
 Estructuras de hormigón armado: Utilizadas en postes de baja tensión, bases
de torres de alta tensión y estructuras de soporte en subestaciones.
 Estructuras de madera: Empleadas en postes de baja tensión y estructuras
temporales.
 Estructuras de materiales compuestos: Fabricadas con materiales como fibra
de vidrio o resina epoxi, ofrecen alta resistencia
3. Según su aplicación:
 Estructuras para líneas de transmisión y distribución: Diseñadas para
soportar el peso de los conductores eléctricos en líneas de alta, media y baja
tensión.
39
 Estructuras para subestaciones: Alojan los equipos de transformación,
control y protección de las subestaciones eléctricas.
 Estructuras para instalaciones de baja tensión: Utilizadas en redes de
distribución de baja tensión en edificios residenciales, comerciales e
industriales.
Selección de la estructura adecuada:
La elección de la estructura eléctrica adecuada dependerá de diversos factores,
como:
 El voltaje y la corriente de la instalación eléctrica.
 Las condiciones ambientales y climáticas.
 Los requisitos de espacio y estética.
 Las normas y regulaciones aplicables.
Las estructuras eléctricas son elementos esenciales en cualquier instalación
eléctrica, ya que proporcionan soporte, protección y alojamiento a los componentes
del sistema. La selección de la estructura adecuada es crucial para garantizar la
seguridad, confiabilidad y eficiencia de la instalación.
TRAMO
Un tramo eléctrico (en español, "sección eléctrica" o "segmento eléctrico") se refiere
a una porción específica de una red eléctrica que generalmente se define por su
función o ubicación. Cada tramo eléctrico juega un papel crucial para garantizar el
funcionamiento eficiente y confiable del sistema eléctrico.
40
1. Transformación:
Los transformadores eléctricos son componentes esenciales en los sistemas de
potencia, encargados de convertir la energía eléctrica de un nivel de voltaje a otro.
Dentro de un tramo eléctrico, los transformadores juegan un papel crítico en:
Incrementar el voltaje: En las centrales eléctricas, los transformadores se utilizan
para aumentar el voltaje de la electricidad generada a un nivel superior, lo que
permite una transmisión eficiente a largas distancias.
Reducción de voltaje: en las subestaciones de distribución, los transformadores
reducen la electricidad de alto voltaje de las líneas de transmisión a un voltaje más
bajo adecuado para la distribución a clientes residenciales, comerciales e
industriales.
2. Salida de línea:
La salida de línea de un tramo eléctrico se refiere al punto donde la electricidad sale
del tramo y se conecta a la siguiente etapa del sistema eléctrico. Podría ser una
línea de transmisión, un alimentador de distribución o una conexión de cliente. Las
salidas de línea suelen estar equipadas con:
Disyuntores: Estos dispositivos sirven como medidas de protección, desconectando
automáticamente la línea en caso de fallas o sobrecargas para evitar daños a los
equipos y garantizar la seguridad.
Seccionadores: Estos interruptores permiten el aislamiento manual de la línea para
fines de mantenimiento o reparación.
41
3. Acople (Acoplamiento):
El acoplamiento en un tramo eléctrico implica conectar dos o más circuitos eléctricos
entre sí para permitir la transferencia de energía eléctrica. Esto a menudo se logra
usando:
Barras colectoras: son barras conductoras que proporcionan un punto de conexión
común para múltiples circuitos.
Interruptores: Los interruptores permiten la conexión o desconexión manual de
circuitos, lo que permite un control selectivo del flujo de energía.
4. Seccionamiento:
El seccionamiento en un tramo eléctrico se refiere al proceso de dividir una red
eléctrica en secciones más pequeñas y aisladas. Por lo general, esto se hace para:
Aislar fallas: En caso de falla, el seccionamiento permite aislar la sección afectada
de la red, minimizando la interrupción al resto del sistema.
Realizar mantenimiento: El seccionamiento permite el acceso seguro a secciones
específicas de la red para trabajos de mantenimiento o reparación sin afectar el
funcionamiento de otras áreas.
5. Transferencia:
La transferencia en un tramo eléctrico implica cambiar el flujo de energía eléctrica
de un circuito o fuente a otro. Esto se suele hacer usando:
42
Interruptores de transferencia: Estos dispositivos permiten la conmutación
automática o manual de circuitos, asegurando un suministro continuo de electricidad
en caso de falla de la fuente primaria.
Líneas de enlace: Las líneas de enlace proporcionan una ruta alternativa para que
la electricidad fluya entre diferentes partes del sistema de energía, lo que mejora la
confiabilidad y la flexibilidad.
6. Compensación:
La compensación en un tramo eléctrico se refiere al proceso de ajuste de las
características eléctricas de la red para mantener un rendimiento óptimo. Esto
puede implicar:
Compensación de potencia reactiva: se necesita potencia reactiva para mantener
los niveles de voltaje y estabilizar el sistema. Se utilizan técnicas de compensación,
como bancos de condensadores, para equilibrar la demanda de potencia reactiva.
Regulación de voltaje: La regulación de voltaje garantiza que el voltaje en las
conexiones del cliente permanezca dentro de los límites especificados, evitando
daños al equipo y garantizando un funcionamiento confiable.
Cada tramo eléctrico juega un papel vital en el funcionamiento general del sistema
eléctrico. Al comprender las funciones de estos tramos eléctricos, podemos apreciar
la complejidad y la interconexión de la red eléctrica que alimenta nuestra vida diaria.
43
CONCLUSIONES
Las subestaciones eléctricas son elementos fundamentales en la gestión de la
energía eléctrica al propiciar que la electricidad pueda ser distribuida hasta el
consumidor final asegurando una pérdida mínima a lo largo del recorrido.
Beneficios de las subestaciones eléctricas:
Reducción de las pérdidas de energía: Las subestaciones elevan el voltaje de la
electricidad antes de su transmisión a largas distancias, lo que minimiza las pérdidas
de energía por calor en los cables.
Flexibilidad en la distribución: Permiten conectar diferentes líneas de transmisión y
distribución, adaptándose a las necesidades cambiantes de la demanda.
Protección del sistema eléctrico: Los componentes de las subestaciones, como
interruptores y fusibles, protegen el sistema de sobrecargas y cortocircuitos,
evitando daños a los equipos y asegurando la continuidad del servicio.
Mejora de la calidad de la energía: Las subestaciones regulan el voltaje y la
frecuencia de la electricidad, garantizando que los usuarios reciban energía de
calidad estable y segura para sus aparatos y equipos.
Facilidad de mantenimiento: Al estar concentrados en un solo lugar, los
componentes de la subestación son más accesibles para su inspección,
mantenimiento y reparación, reduciendo los tiempos de inactividad del sistema.
Soporte para el crecimiento de la demanda: Las subestaciones se pueden ampliar
o modificar para satisfacer el aumento de la demanda de energía en un área
determinada, asegurando un suministro confiable para el futuro.
44
Beneficios de los componentes de las subestaciones eléctricas:
Transformadores: Incrementan o disminuyen el voltaje de la electricidad,
permitiendo su transmisión a diferentes distancias y niveles de consumo.
Interruptores: Conmutan el flujo de corriente eléctrica, permitiendo aislar secciones
del sistema en caso de fallas o para realizar mantenimientos.
Pararrayos: Protegen los equipos de las sobretensiones transitorias causadas por
descargas atmosféricas.
Seccionadores: Aíslan secciones del sistema de forma manual, permitiendo trabajos
de mantenimiento sin interrumpir el suministro en otras áreas.
Barras de distribución: Conducen la electricidad de forma segura y eficiente entre
los diferentes componentes de la subestación.
Sistemas de control y protección: Monitorean el estado de la subestación, detectan
fallas y activan los mecanismos de protección para garantizar la seguridad y
confiabilidad del sistema.
Equipos de medición: Registran parámetros eléctricos como voltaje, corriente y
potencia, permitiendo la gestión eficiente de la energía y la identificación de posibles
problemas.
En conjunto, las subestaciones eléctricas y sus componentes son esenciales para
la operación segura, eficiente y confiable del sistema eléctrico, garantizando que la
energía llegue a los hogares, industrias y comercios de manera ininterrumpida y con
la calidad adecuada.
45
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
https://www.todoluzygas.es/blog/luz/para-que-sirve-y-como-funciona-subestacion-
electrica
http://subestacioneselectricasv4.blogspot.com/2017/02/cual-es-el-principio-de-
funcionamiento.html
https://es.scribd.com/document/101845074/Introduccion-a-Las-Subestaciones-
Electricas-de-Potencia-Parte-1
https://www.sectorelectricidad.com/18471/equipos-de-maniobra-y-corte-de-una-
subestacion-de-potencia/
https://www.ingmecafenix.com/electronica/componentes/transformador-electrico/
https://www.ferrovial.com/es/stem/instrumentos-de-medida/

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subestaciones electricas, distribucion de energia

  • 2. 2 Introducción______________________________________________________3 Equipos de Maniobra______________________________________________10 Transformadores de Medida________________________________________16 Servicios Auxiliares_______________________________________________22 Equipos de Medición______________________________________________25 Casa de Mando___________________________________________________29 Celdas Blindadas_________________________________________________31 Sistemas de Compensación________________________________________33 Estructuras______________________________________________________36 Tramo __________________________________________________________39 Conclusiones____________________________________________________43 Referencias Bibliográficas_________________________________________45 INTRODUCCION
  • 3. 3 Las subestaciones eléctricas son una parte esencial de la red eléctrica, ya que son responsables de transformar, controlar y distribuir la electricidad de manera segura y eficiente. Sin ellas, la electricidad no podría llegar a nuestros hogares, negocios e industrias. Funciones principales de las subestaciones eléctricas: Transformar la tensión: La electricidad se genera a alta tensión para minimizar las pérdidas durante la transmisión. Sin embargo, para su distribución a los consumidores finales, la tensión debe reducirse a un nivel seguro. Las subestaciones utilizan transformadores para aumentar o disminuir la tensión según sea necesario. Controlar el flujo de energía: Las subestaciones están equipadas con interruptores y otros dispositivos de control que permiten a los operadores dirigir el flujo de energía a través de la red. Esto es crucial para mantener la estabilidad de la red y evitar apagones. Proteger la red: Las subestaciones también contienen fusibles y otros dispositivos de protección que ayudan a proteger la red eléctrica de sobrecargas y cortocircuitos. Distribuir la electricidad: Las subestaciones están conectadas a la red de transmisión de alta tensión y a la red de distribución de baja tensión. Los transformadores de distribución reducen la tensión a un nivel seguro para su uso en hogares, negocios e industrias. Beneficios de las subestaciones eléctricas: Proporcionan un suministro de energía confiable: Las subestaciones ayudan a garantizar que los consumidores tengan un suministro de energía confiable y eficiente. Ayudan a reducir las pérdidas de energía: La transformación de la electricidad a alta tensión para su transmisión reduce las pérdidas de energía durante el transporte. Mejoran la seguridad de la red: Los dispositivos de protección en las subestaciones ayudan a prevenir apagones y otros problemas en la red eléctrica.
  • 4. 4 Facilitan la integración de energías renovables: Las subestaciones pueden adaptarse para integrar fuentes de energía renovables, como la energía solar y eólica, en la red eléctrica. En resumen, las subestaciones eléctricas son una parte vital de la infraestructura eléctrica moderna. Son responsables de transformar, controlar y distribuir la electricidad de manera segura y eficiente, lo que nos permite disfrutar de un suministro de energía confiable en nuestros hogares, negocios e industrias. Además de las funciones mencionadas anteriormente, las subestaciones eléctricas también pueden: Medir el consumo de energía: Las subestaciones están equipadas con medidores que permiten a los operadores monitorear el consumo de energía. Comunicarse con otros componentes de la red: Las subestaciones pueden comunicarse con otros componentes de la red, como las centrales eléctricas y las líneas de transmisión, para optimizar el flujo de energía. Proporcionar servicios auxiliares: Las subestaciones pueden proporcionar servicios auxiliares, como la compensación de reactivos y el soporte de voltaje, para ayudar a mantener la estabilidad de la red. Las subestaciones eléctricas son una tecnología compleja y esencial para el funcionamiento de la red eléctrica moderna. Su importancia no puede ser subestimada. Definición. ¿Qué es una subestación eléctrica?
  • 5. 5 Las subestaciones eléctricas son subsistemas (todo “sub”) encargados de modificar parámetros como la potencia eléctrica. El objetivo es la correcta transmisión, regulación y distribución de energía entre las diferentes líneas del sistema eléctrico. Es una solución que se ha implantado debido a la falta de capacidad de las infraestructuras generadoras de electricidad para almacenar y transportarla. Además, se encarga de la transformación de la tensión, frecuencia, numero de fases, rectificación y compensación del factor de potencia o conexiones de dos o más circuitos. Estos subsistemas suelen ubicarse de forma estratégica cerca de las centrales generadoras de electricidad. Además, también se escoge como punto de localización las zonas periféricas de consumo, sin importar que sea en el interior o exterior de la infraestructura. En el caso de las grandes ciudades, suelen estar dentro de los edificios para ahorrar espacio y además reducen la contaminación. Sin embargo, las instalaciones que se sitúan a las afueras de los núcleos urbanos están al aire libre.
  • 6. 6 Tipos de subestaciones eléctricas Hay diferentes clasificaciones para las subestaciones eléctricas, dependen del voltaje con el que trabajan, el acuerdo con la forma en que operan, también de las necesidades del lugar en el que actúan… Según su función Subestaciones de maniobra o reparto Estas interconectan dos o más circuitos y permiten la creación de nudos en una red mallada haciendo que el sistema sea más fiable. En este caso todas las líneas concurren con el mismo nivel de tensión. Subestaciones de transformación Estas subestaciones transforman la tensión de la energía eléctrica de un nivel a otro mediante uno o más transformadores. A su vez, este tipo se divide en elevadoras o reductoras en función de su propósito. Por un lado, están las elevadoras, que aumentan las tensiones generadas a altos niveles para que sean transportadas. Suelen ubicarse al aire libre, justo al lado de las centrales generadoras de electricidad. En el otro lado se encuentran las reductoras, que disminuyen las tensiones altas a niveles inferiores para que estas puedan ser distribuidas. Subestaciones de transformación/maniobra Además de transformar las tensiones de un nivel superior a uno inferior, facilitan la conexión entre dos o más circuitos que tengan el mismo nivel de tensión. Subestaciones de transformación/cambio de número de fases En este caso alimentan redes de distinto número de fase (ya sea trifásica hexafásica o trifásica-monofásica) Subestaciones de rectificación Estas instalaciones alimentan las redes de corriente continua y según su emplazamiento pueden ser de intemperie, interior o blindadas. De intemperie
  • 7. 7 Son las que están ubicadas en el exterior, generalmente son de alta tensión y resistentes a las condiciones ambientales como lluvias, nevadas, grados bajo cero, olas de calor… Interiores Este tipo de subestaciones son prácticamente invisibles a nuestros ojos. Están instaladas dentro de los edificios y por ello ocupan un espacio reducido en la superficie. Blindadas Como puedes suponer, esta variante de las instalaciones de interior tiene los componentes altamente protegidos. Además, estás se subdividen en aisladas al aire, en gas o híbridas. Las subestaciones aisladas al aire (AIS) están expuestas a la intemperie y utilizan el aire como elemento de protección. Por su parte, las de gas (GIS) como puedes intuir, usan como aislante el gas. En último lugar están las híbridas que incorporan los dos métodos anteriores. Tipos de subestaciones eléctricas según su consumo Subestaciones de autoconsumo Este tipo transforma la energía de mayor potencial para utilizar en los equipos y suelen utilizarse sobre todo en las industrias por gran demanda. Subestaciones de consumo En este caso son subsistemas compactos que pertenecen a las compañías que suministran a las viviendas el servicio de energía eléctrica. Elementos de una subestación eléctrica Para que sepas qué partes son los elementos principales de una subestación que permiten la manipulación, protección, medición y control de la energía eléctrica. Transformador
  • 8. 8 Es la parte central de la subestación, una máquina eléctrica estática que se encarga de modificar el nivel de tensión. Sirve para transferir la energía generada entre circuitos aumentando la potencia e identidad constante. Esta trabaja de acuerdo con un principio de inducción electromagnética y, aunque como te hemos comentado antes, se considera la parte central de la subestación, no todas cuentan con uno. Interruptor de potencia Como su propio nombre indica, se utiliza para interrumpir y también restablecer la continuidad de un circuito eléctrico con una carga o corriente de corto circuito. Restaurador Este es otro interruptor de aceite cuyos tres contactos se encuentran bajo un solo tanque, el cual trabaja con bajas capacidades. Cuchillas fusibles Estos elementos se utilizan para conectar y desconectar circuitos eléctricos. Incluyen un dispositivo fusible colocado dentro del cartucho de conexión y desconexión. Este funciona como elemento de protección. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba
  • 9. 9 En este caso, son partes que se utilizan para desconectar un circuito eléctrico de manera física por si la máquina falla. Apartarrayos Como puedes imaginarte, estas instalaciones tienen que descargar la corriente a tierra en los momentos que se cree una sobretensión de magnitud importante. Este elemento está continuamente conectado al sistema para evitar problemas. Transformadores de instrumento Hay tanto transformadores de corriente como de potencial. Los primeros la cambian entre valores primarios y secundarios. Mientras los de potencial cambian los valores de voltaje sin importar la corriente. Estos son usados para realizar lecturas en tiempo real . Barras, o cajas derivadoras Son los terminales de conexión por fase. EQUIPOS DE MANIOBRA
  • 10. 10 Los equipos de maniobra son aquellos dispositivos que se utilizan para controlar el flujo de energía eléctrica en una subestación. Se pueden clasificar en dos categorías principales:  Aparatos de corte: Estos dispositivos se utilizan para abrir o cerrar un circuito eléctrico. Los aparatos de corte más comunes son los interruptores y los seccionadores. Interruptor en una subestación eléctrica  Aparatos de medida y protección: Estos dispositivos se utilizan para medir la corriente, el voltaje y otros parámetros eléctricos, así como para proteger la red eléctrica de sobrecargas y cortocircuitos. Los aparatos de medida y protección más comunes son los transformadores de medida, los relés y los pararrayos. Transformador de medida en una subestación eléctrica
  • 11. 11 Los equipos de maniobra deben ser seguros, confiables y eficientes. Deben poder operar en una amplia gama de condiciones y soportar cargas pesadas. Algunos de los equipos de maniobra más comunes en una subestación eléctrica incluyen:  Interruptores: Los interruptores se utilizan para abrir o cerrar un circuito eléctrico bajo carga. Son el tipo de aparato de corte más común en las subestaciones.  Seccionadores: Los seccionadores se utilizan para abrir o cerrar un circuito eléctrico sin carga. Son menos comunes que los interruptores, pero se utilizan en aplicaciones donde es importante tener un aislamiento visible entre dos partes de un circuito.  Transformadores de medida: Los transformadores de medida se utilizan para medir la corriente, el voltaje y otros parámetros eléctricos. La información que proporcionan se utiliza para el control, la protección y la facturación de la energía eléctrica.  Relés: Los relés se utilizan para proteger la red eléctrica de sobrecargas y cortocircuitos. Detectan condiciones anormales en la red y envían una señal a un interruptor u otro dispositivo para abrir el circuito.  Pararrayos: Los pararrayos se utilizan para proteger la red eléctrica de los rayos. Desvían la corriente del rayo a tierra, evitando daños a los equipos eléctricos. La selección de los equipos de maniobra adecuados para una subestación eléctrica depende de una serie de factores, entre ellos:  El voltaje y la corriente de la red eléctrica  El tipo de carga que se va a suministrar  Los requisitos de protección  El presupuesto
  • 12. 12 Es importante que los equipos de maniobra sean instalados y mantenidos por personal calificado. Un mantenimiento adecuado es esencial para garantizar la seguridad y confiabilidad de la red eléctrica. Estructura y funcionamiento de los equipos de maniobra Los equipos de maniobra son componentes esenciales en las subestaciones eléctricas, encargados de controlar y proteger el flujo de energía. Su estructura y funcionamiento varían según su tipo y función específica. A continuación, se presenta una descripción general de la estructura y funcionamiento de algunos de los equipos de maniobra más comunes: 1. Interruptores: Estructura: Contacto principal: Pieza móvil que conecta o desconecta el circuito eléctrico. Cámara de extinción de arco: Espacio donde se apaga el arco eléctrico que se genera al abrir o cerrar el interruptor. Mecanismo de operación: Sistema que acciona el contacto principal, generalmente mediante un motor o un resorte. Aisladores: Elementos que aíslan las partes energizadas del interruptor del entorno externo. Funcionamiento: Apertura: Al activar el mecanismo de operación, el contacto principal se separa, interrumpiendo el flujo de corriente. El arco eléctrico generado se extingue dentro de la cámara de extinción. Cierre: Al activar el mecanismo de operación en sentido contrario, el contacto principal se une, restableciendo el flujo de corriente.
  • 13. 13 2. Seccionadores: Estructura: Cuchillas: Elementos metálicos móviles que conectan o desconectan el circuito eléctrico. Aisladores: Elementos que aíslan las cuchillas del entorno externo. Mecanismo de operación: Sistema que acciona las cuchillas, generalmente manual. Funcionamiento: Apertura: El operador acciona el mecanismo de operación, moviendo las cuchillas hasta su posición de desconexión, interrumpiendo el flujo de corriente. Cierre: El operador acciona el mecanismo de operación en sentido contrario, moviendo las cuchillas hasta su posición de conexión, restableciendo el flujo de corriente. 3. Transformadores de medida: Estructura: Núcleo: Elemento ferromagnético que permite la transferencia de energía entre los devanados. Devanados primario y secundario: Bobinas de alambre que rodean el núcleo. La corriente que circula por el devanado primario induce una corriente en el devanado secundario. Aislamiento: Material que aísla los devanados entre sí y del núcleo. Funcionamiento:
  • 14. 14 Medición de corriente: La corriente primaria crea un flujo magnético en el núcleo, que induce una corriente proporcional en el devanado secundario. Esta corriente secundaria se mide para determinar la corriente primaria. Medición de voltaje: El voltaje aplicado al devanado primario induce un voltaje proporcional en el devanado secundario. Este voltaje secundario se mide para determinar el voltaje primario. 4. Relés: Estructura: Elemento de detección: Detecta condiciones anormales en la red eléctrica, como sobrecargas o cortocircuitos. Circuito de control: Procesa la información del elemento de detección y envía una señal a un dispositivo de salida. Dispositivo de salida: Activa un interruptor u otro dispositivo para abrir el circuito y proteger la red eléctrica. Funcionamiento: Detección de anomalías: El elemento de detección monitoriza la corriente, el voltaje u otros parámetros eléctricos. En caso de detectar una condición anormal, envía una señal al circuito de control. Activación de protección: El circuito de control procesa la señal del elemento de detección y activa el dispositivo de salida. Este dispositivo abre el circuito, interrumpiendo el flujo de corriente y protegiendo la red eléctrica.
  • 15. 15 5. Pararrayos: Estructura: Descargador: Dispositivo que conduce la corriente del rayo a tierra. Válvula de alivio de presión: Regula la presión dentro del pararrayos. Aisladores: Elementos que aíslan el descargador del entorno externo. Funcionamiento: Desviación de la corriente del rayo: Cuando un rayo cae cerca del pararrayos, la corriente es conducida a tierra a través del descargador. Protección de la red eléctrica: Al desviar la corriente del rayo a tierra, el pararrayos protege la red eléctrica de daños. Es importante destacar que la estructura y funcionamiento específicos de los equipos de maniobra pueden variar según su diseño y fabricante. En general, los equipos de maniobra son componentes cruciales en las subestaciones eléctricas, garantizando el control, la protección y la distribución segura y eficiente de la energía.
  • 16. 16 TRANSFORMADORES DE MEDIDA Transformadores de medida: Definición y funciones Los transformadores de medida, también conocidos como transformadores de instrumentos, son dispositivos eléctricos que se utilizan para aislar y reducir las magnitudes de corriente y voltaje en circuitos de alta tensión, a valores seguros y manejables para instrumentos de medida, medidores, relés y otros equipos de protección y control. Funcionamiento básico: Los transformadores de medida operan bajo el principio de la inducción electromagnética. Un núcleo ferromagnético común atraviesa dos bobinados:  Bobinado primario: Conectado al circuito de alta tensión que se desea medir.  Bobinado secundario: Conectado a los instrumentos de medida, medidores, relés, etc. La corriente o voltaje que circula por el bobinado primario genera un flujo magnético variable en el núcleo. Este flujo magnético, a su vez, induce una corriente o voltaje proporcional en el bobinado secundario. La relación entre las magnitudes primarias y secundarias se define por la relación de transformación del transformador. Tipos de transformadores de medida:
  • 17. 17  Transformadores de corriente (TC): Miden la corriente en un circuito. La relación de transformación se expresa en amperios primarios por amperios secundarios (A/A). Transformador de corriente (TC)  Transformadores de voltaje (TV): Miden el voltaje en un circuito. La relación de transformación se expresa en voltios primarios por voltios secundarios (V/V). Transformador de voltaje (TV)  Transformadores de combinación: Combinan la función de transformadores de corriente y voltaje en un solo dispositivo. Características principales:  Precisión: Los transformadores de medida deben tener una alta precisión para proporcionar mediciones confiables. La clase de precisión se indica con un número y una letra, por ejemplo, 0.5L2.
  • 18. 18  Aislamiento: Los transformadores de medida deben contar con un aislamiento adecuado para soportar los altos voltajes presentes en los circuitos de potencia.  Capacidad de sobrecarga: Deben ser capaces de soportar corrientes y voltajes superiores a los valores nominales durante un tiempo determinado.  Seguridad: Deben cumplir con los estándares de seguridad para evitar riesgos de incendio o descargas eléctricas. Aplicaciones:  Medición de la energía eléctrica: Los transformadores de medida son esenciales para la medición del consumo de energía en hogares, industrias y otros consumidores.  Protección de la red eléctrica: Se utilizan en conjunto con relés de protección para detectar y aislar fallas en la red eléctrica, evitando daños a equipos y previniendo apagones.  Monitoreo y control de la red eléctrica: Proporcionan información sobre las condiciones de la red eléctrica, permitiendo a los operadores monitorizar y controlar el flujo de energía de manera eficiente. Los transformadores de medida son componentes esenciales en las subestaciones eléctricas y otras instalaciones eléctricas, ya que permiten medir, proteger y controlar la energía eléctrica de manera segura y confiable. Estructura y funcionamiento de los transformadores de medida Los transformadores de medida, también conocidos como transformadores de instrumentos, son dispositivos eléctricos que se utilizan para aislar y reducir las magnitudes de corriente y voltaje en circuitos de alta tensión, a valores seguros y manejables para instrumentos de medida, medidores, relés y otros equipos de protección y control.
  • 19. 19 Estructura básica: Los transformadores de medida están compuestos por los siguientes elementos principales:  Núcleo: Fabricado de material ferromagnético, generalmente láminas de acero al silicio, que permite el paso del flujo magnético entre los bobinados. Núcleo de un transformador de medida  Bobinado primario: Conectado al circuito de alta tensión que se desea medir. El número de vueltas del bobinado primario determina la relación de transformación. Bobinado primario de un transformador de medida
  • 20. 20  Bobinado secundario: Conectado a los instrumentos de medida, medidores, relés, etc. El número de vueltas del bobinado secundario determina la magnitud de la corriente o voltaje medido. Bobinado secundario de un transformador de medida  Aislamiento: Material aislante que separa los bobinados entre sí y del núcleo, evitando descargas eléctricas y asegurando la seguridad del equipo. Funcionamiento: 1. Inducción electromagnética: Cuando una corriente alterna (CA) circula por el bobinado primario, genera un flujo magnético variable en el núcleo. Este flujo magnético variable, a su vez, induce una fuerza electromotriz (FEM) en el bobinado secundario. 2. Relación de transformación: La relación entre la FEM inducida en el bobinado secundario y la FEM aplicada al bobinado primario está determinada por la relación de transformación (k) del transformador. La relación de transformación se define como la relación entre el número de vueltas del bobinado primario (Np) y el número de vueltas del bobinado secundario (Ns):
  • 21. 21 k = Np / Ns 3. Aislamiento galvánico: El transformador de medida proporciona aislamiento galvánico entre el circuito de alta tensión y el circuito de medición. Esto significa que no hay conexión eléctrica directa entre los dos circuitos, lo que garantiza la seguridad del personal y los equipos de medición. Tipos de transformadores de medida:  Transformadores de corriente (TC): Miden la corriente en un circuito. La relación de transformación se expresa en amperios primarios por amperios secundarios (A/A).  Transformadores de voltaje (TV): Miden el voltaje en un circuito. La relación de transformación se expresa en voltios primarios por voltios secundarios (V/V).  Transformadores de combinación: Combinan la función de transformadores de corriente y voltaje en un solo dispositivo. Características principales:  Precisión: Los transformadores de medida deben tener una alta precisión para proporcionar mediciones confiables. La clase de precisión se indica con un número y una letra, por ejemplo, 0.5L2.  Aislamiento: Deben contar con un aislamiento adecuado para soportar los altos voltajes presentes en los circuitos de potencia.  Capacidad de sobrecarga: Deben ser capaces de soportar corrientes y voltajes superiores a los valores nominales durante un tiempo determinado.  Seguridad: Deben cumplir con los estándares de seguridad para evitar riesgos de incendio o descargas eléctricas.
  • 22. 22 Aplicaciones:  Medición de la energía eléctrica: Los transformadores de medida son esenciales para la medición del consumo de energía en hogares, industrias y otros consumidores.  Protección de la red eléctrica: Se utilizan en conjunto con relés de protección para detectar y aislar fallas en la red eléctrica, evitando daños a equipos y previniendo apagones.  Monitoreo y control de la red eléctrica: Proporcionan información sobre las condiciones de la red eléctrica, permitiendo a los operadores monitorizar y controlar el flujo de energía de manera eficiente. SERVICIOS AUXILIARES Los servicios auxiliares en electricidad son aquellos servicios esenciales para el funcionamiento seguro y confiable de la red eléctrica, que no forman parte de la generación, transmisión o distribución de energía en sí. Estos servicios abarcan una amplia gama de actividades que garantizan el correcto funcionamiento de los equipos, sistemas y subestaciones eléctricas. Importancia: Los servicios auxiliares son cruciales para la correcta operación del sistema eléctrico, ya que:  Garantizan la seguridad: Ayudan a prevenir accidentes, incendios y otros incidentes que podrían poner en riesgo la vida de las personas y dañar los equipos eléctricos.
  • 23. 23  Aseguran la confiabilidad: Permiten que la red eléctrica funcione de manera continua y sin interrupciones, evitando apagones y otros problemas que podrían afectar a los usuarios.  Optimizan la eficiencia: Contribuyen al uso eficiente de los recursos energéticos y a la reducción de pérdidas de energía.  Prolongan la vida útil de los equipos: Un buen mantenimiento preventivo y correctivo ayuda a extender la vida útil de los equipos eléctricos, lo que reduce los costos de inversión y reposición. Los servicios auxiliares en electricidad se pueden clasificar en las siguientes categorías: 1. Servicios de alimentación: Suministro de energía de respaldo: Garantizan el funcionamiento continuo de los sistemas de control, protección y comunicaciones, incluso en caso de fallas en la red eléctrica principal. Sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS): Proporcionan energía limpia y estable a equipos electrónicos sensibles, protegiéndolos contra picos de voltaje, transitorios y cortes de energía. Generadores de emergencia: Suministran energía eléctrica en caso de cortes prolongados de la red principal. 2. Servicios de control y protección: Sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA): Permiten monitorizar y controlar la red eléctrica en tiempo real, identificando posibles fallas y tomando acciones correctivas.
  • 24. 24 Sistemas de protección: Protegen los equipos eléctricos contra sobrecargas, cortocircuitos, sobretensiones y otras condiciones anormales que podrían dañarlos. Relés de protección: Detectan fallas en la red eléctrica y activan los dispositivos de protección correspondientes para aislar la falla y evitar daños mayores. 3. Servicios de mantenimiento: Mantenimiento preventivo: Se realiza de manera periódica para prevenir fallas y averías en los equipos eléctricos. Mantenimiento correctivo: Se realiza para reparar fallas y averías que ya han ocurrido en los equipos eléctricos. Monitoreo del estado de los equipos: Permite identificar posibles problemas en los equipos eléctricos antes de que se conviertan en fallas. 4. Servicios de comunicación: Sistemas de comunicación: Permiten la comunicación entre los diferentes puntos de la red eléctrica, facilitando la coordinación y el control de las operaciones. Ciberseguridad: Protegen los sistemas de control y comunicación contra ataques cibernéticos que podrían afectar la operación de la red eléctrica. 5. Servicios de capacitación: Capacitación al personal: Brinda al personal los conocimientos y habilidades necesarios para operar, mantener y proteger los equipos y sistemas eléctricos de manera segura y eficiente. Los servicios auxiliares en electricidad son esenciales para garantizar el funcionamiento seguro, confiable y eficiente de la red eléctrica. Estos servicios
  • 25. 25 abarcan una amplia gama de actividades que van desde el suministro de energía de respaldo hasta el mantenimiento de los equipos, pasando por el control, la protección y la comunicación. EQUIPOS DE MEDICIÒN En el ámbito eléctrico, los equipos de medición son instrumentos indispensables para medir y registrar magnitudes eléctricas como corriente, voltaje, potencia, energía y frecuencia. Estos equipos se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde la generación y transmisión de energía hasta la distribución y consumo en hogares e industrias. Tipos de equipos de medición en electricidad: Al igual que en general, los equipos de medición en electricidad se pueden clasificar en dos categorías principales: 1. Indicadores: Los indicadores eléctricos muestran el valor actual de la magnitud que se está midiendo en un momento determinado. Suelen presentar la información en forma de aguja sobre una escala graduada, un display digital o una pantalla gráfica. Tipos de indicadores eléctricos:  Amperímetros: Miden la corriente eléctrica en amperios (A).
  • 26. 26 Amperímetro eléctrico  Voltímetros: Miden el voltaje eléctrico en voltios (V). Voltímetro eléctrico  Wattímetros: Miden la potencia eléctrica en vatios (W).  Varímetros: Miden la potencia reactiva eléctrica en voltios-amperios reactivos (VAR).
  • 27. 27  Frecuencímetros: Miden la frecuencia de la corriente eléctrica en hercios (Hz). Frecuencímetro eléctrico Características de los indicadores eléctricos:  Lectura instantánea: Permiten conocer el valor actual de la magnitud en tiempo real.  Fáciles de usar: Su manejo suele ser sencillo y no requieren conocimientos técnicos especializados.  Portátiles: Muchos modelos son compactos y livianos, lo que facilita su transporte. Aplicaciones de los indicadores eléctricos:  Monitoreo de redes eléctricas: Se utilizan para supervisar el funcionamiento de las redes eléctricas, detectando posibles fallas o anomalías.  Medición del consumo de energía: Permiten medir el consumo de energía eléctrica en hogares, industrias y otros consumidores.
  • 28. 28  Mantenimiento de equipos eléctricos: Se utilizan para verificar el correcto funcionamiento de equipos eléctricos y detectar posibles averías. 2. Registradores: Los registradores eléctricos graban el valor de la magnitud que se está midiendo a lo largo del tiempo. Esta información se puede almacenar en un formato digital o en un papel físico. Tipos de registradores eléctricos:  Registradores de corriente: Registran la corriente eléctrica en función del tiempo.  Registradores de voltaje: Registran el voltaje eléctrico en función del tiempo.  Registradores de potencia: Registran la potencia eléctrica en función del tiempo.  Registradores de energía: Registran la energía eléctrica consumida en un período de tiempo.  Analizadores de redes eléctricas: Registran múltiples magnitudes eléctricas (corriente, voltaje, potencia, frecuencia, etc.) y permiten analizar la calidad de la energía eléctrica. Características de los registradores eléctricos:  Registro continuo: Permiten obtener una imagen completa del comportamiento de la magnitud a lo largo del tiempo.  Análisis de datos: Los datos registrados pueden ser analizados posteriormente para identificar patrones, tendencias y anomalías.  Precisión: Los registradores modernos ofrecen un alto grado de precisión en la medición y registro de datos. Aplicaciones de los registradores eléctricos:
  • 29. 29  Estudios de carga: Permiten analizar el patrón de consumo de energía en un período de tiempo determinado.  Investigación de fallas: Se utilizan para identificar la causa de fallas en redes eléctricas.  Monitoreo de la calidad de la energía: Permiten detectar problemas de calidad de la energía eléctrica, como armónicos, fluctuaciones de voltaje y sags. Elección del equipo de medición eléctrico adecuado: La elección del equipo de medición eléctrico adecuado dependerá de la magnitud que se desea medir, la precisión requerida, el rango de medición, la portabilidad del equipo y el presupuesto disponible. Los equipos de medición en electricidad, tanto indicadores como registradores, son herramientas esenciales para medir, registrar y analizar magnitudes eléctricas en una amplia variedad de aplicaciones. La elección del equipo adecuado dependerá de las necesidades específicas de cada caso. CASA DE MANDO Y EDIFICACIONES AUXILIARES Casa de mando: La casa de mando, también conocida como edificio de control, es el centro neurálgico de una subestación eléctrica. Es el lugar donde se ubican los equipos de control, protección y comunicaciones que permiten operar la subestación de manera segura y eficiente.
  • 30. 30 Funciones de la casa de mando:  Alojar los paneles de control y relés: Estos dispositivos permiten controlar y proteger los equipos eléctricos de la subestación, como transformadores, interruptores y líneas de transmisión.  Centralizar las comunicaciones: La casa de mando sirve como punto central para las comunicaciones entre el personal de control, los sistemas de SCADA y otros equipos de la red eléctrica.  Monitorear las condiciones de la red: Se utilizan instrumentos de medición y monitoreo para supervisar el voltaje, la corriente, la potencia y otros parámetros de la red eléctrica.  Registrar datos: Los datos recolectados por los instrumentos de medición se almacenan y procesan para análisis y toma de decisiones.  Proteger el personal y los equipos: La casa de mando debe contar con sistemas de seguridad para proteger al personal contra riesgos eléctricos y físicos, y para proteger los equipos contra daños. Edificios auxiliares: En una subestación eléctrica, además de la casa de mando, también suelen existir otros edificios auxiliares que cumplen funciones complementarias. Algunos de los edificios auxiliares más comunes son:  Talleres: Donde se realizan trabajos de mantenimiento y reparación de equipos eléctricos.  Almacén: Para guardar repuestos, herramientas y materiales necesarios para las operaciones de la subestación.  Oficinas: Donde trabaja el personal administrativo y técnico de la subestación.  Viviendas: Para el alojamiento del personal que opera la subestación, especialmente en zonas remotas.
  • 31. 31 Importancia de la casa de mando y los edificios auxiliares: La casa de mando y los edificios auxiliares son elementos esenciales para el correcto funcionamiento de una subestación eléctrica. Estas instalaciones proporcionan el espacio y los recursos necesarios para:  Controlar y proteger la red eléctrica: Asegurando la seguridad y confiabilidad del suministro de energía.  Mantener los equipos eléctricos: Prolongando su vida útil y reduciendo los costos de mantenimiento.  Brindar apoyo al personal: Ofreciendo un espacio seguro y confortable para trabajar. La casa de mando y los edificios auxiliares son componentes cruciales en una subestación eléctrica, ya que permiten operar la subestación de manera segura, eficiente y confiable. CELDAS BLINDADAS Las celdas blindadas, también conocidas como celdas de baja tensión (BT) o celdas de media tensión (MT), desempeñan un papel fundamental dentro de las subestaciones eléctricas. Estas estructuras metálicas aisladas y protegidas albergan los equipos de protección, control y maniobra que permiten operar la subestación de manera segura y eficiente. Función principal de las celdas blindadas: La función principal de las celdas blindadas en las subestaciones eléctricas es proteger y alojar los equipos eléctricos, brindándoles un entorno seguro y confiable para su funcionamiento. Esto se logra a través de las siguientes características:
  • 32. 32  Aislamiento eléctrico: El interior de las celdas está aislado eléctricamente para evitar cortocircuitos y descargas accidentales, protegiendo tanto a los equipos como al personal que trabaja en la subestación.  Protección física: La estructura robusta de las celdas, fabricada con materiales resistentes como chapa de acero galvanizado, ofrece una alta protección física a los equipos internos contra golpes, vibraciones y otros daños mecánicos.  Control de temperatura y humedad: Algunas celdas cuentan con sistemas de ventilación o climatización para controlar la temperatura y la humedad dentro del compartimento, evitando la corrosión y el deterioro de los equipos eléctricos.  Accesibilidad: Las celdas blindadas disponen de puertas de acceso seguras para facilitar el mantenimiento, la inspección y la operación de los equipos. Funciones específicas dentro de la subestación: Además de su función principal de protección, las celdas blindadas también cumplen funciones específicas dentro de la subestación, dependiendo del tipo de celda y de los equipos que alberga:  Celdas de baja tensión (BT): o Distribución de energía: Las celdas BT albergan los interruptores, fusibles, transformadores de distribución y otros equipos que permiten distribuir la energía eléctrica a los diferentes circuitos de baja tensión de la subestación. o Protección de circuitos: Las celdas BT protegen los circuitos de baja tensión contra sobrecargas, cortocircuitos, fallas a tierra y otras condiciones anormales que podrían dañarlos. o Control de circuitos: Las celdas BT permiten controlar el encendido, apagado y conmutación de los circuitos de baja tensión de manera segura y eficiente.
  • 33. 33 o Monitoreo de circuitos: Las celdas BT pueden incorporar instrumentos de medición y monitoreo para supervisar los parámetros eléctricos de los circuitos, como voltaje, corriente y potencia.  Celdas de media tensión (MT): o Interconexión de líneas: Las celdas MT albergan los interruptores seccionadores, interruptores automáticos y otros equipos que permiten interconectar las líneas de media tensión que llegan y salen de la subestación. o Transformación de voltaje: Las celdas MT pueden albergar transformadores de potencia que permiten elevar o reducir el voltaje de las líneas de media tensión. o Protección de líneas: Las celdas MT protegen las líneas de media tensión contra sobrecargas, cortocircuitos, fallas a tierra y otras condiciones anormales que podrían dañarlas. o Control de líneas: Las celdas MT permiten controlar el encendido, apagado y conmutación de las líneas de media tensión de manera segura y eficiente. o Monitoreo de líneas: Las celdas MT pueden incorporar instrumentos de medición y monitoreo para supervisar los parámetros eléctricos de las líneas, como voltaje, corriente y potencia. SISTEMA DE COMPENSACIÒN Un sistema de compensación en electricidad es un conjunto de dispositivos que neutralizan o mitigan los efectos negativos de la energía reactiva en una red eléctrica. La energía reactiva es una componente de la potencia eléctrica que no realiza trabajo útil, pero que genera pérdidas en los conductores y transformadores, reduciendo la eficiencia del sistema.
  • 34. 34 Clasificación de los sistemas de compensación: Los sistemas de compensación en electricidad se pueden clasificar en dos categorías principales: 1. Sistemas de compensación fija: Estos sistemas proporcionan una cantidad fija de compensación de potencia reactiva, independientemente de las variaciones de la demanda en la red. Se utilizan comúnmente en instalaciones con cargas inductivas constantes, como motores eléctricos y hornos industriales. Tipos de sistemas de compensación fija:  Bancos de condensadores: Los condensadores almacenan energía reactiva y la liberan cuando la demanda de la red lo requiere.  Reactores: Los reactores absorben energía reactiva de la red y la almacenan en un campo magnético. 2. Sistemas de compensación variable: Estos sistemas ajustan la cantidad de compensación de potencia reactiva en función de las variaciones de la demanda en la red. Son más eficientes que los sistemas de compensación fija, ya que solo proporcionan la compensación necesaria en cada momento. Tipos de sistemas de compensación variable:  Filtros de armónicos: Reducen los armónicos presentes en la corriente, que también generan pérdidas en la red.  Compensadores estáticos var (SVC): Utilizan tiristores para controlar el flujo de potencia reactiva en la red.  Compensadores síncronos: Utilizan generadores síncronos para inyectar potencia reactiva en la red.
  • 35. 35 Conexiones de los sistemas de compensación: La conexión de un sistema de compensación en una red eléctrica depende del tipo de sistema y de la configuración de la red. En general, los sistemas de compensación se conectan en paralelo con la carga que genera la energía reactiva. Puntos de conexión:  Barra de baja tensión (BT): Es el punto de conexión más común para sistemas de compensación de baja potencia.  Barra de media tensión (MT): Se utiliza para sistemas de compensación de mayor potencia.  Barra de alta tensión (AT): Se utiliza para sistemas de compensación de alta potencia en grandes instalaciones industriales o subestaciones eléctricas. Consideraciones para la conexión:  Impedancia de la red: La impedancia de la red afecta la efectividad del sistema de compensación.  Armónicos: Los sistemas de compensación deben ser capaces de filtrar los armónicos presentes en la red.  Protección: El sistema de compensación debe estar protegido contra cortocircuitos, sobretensiones y otras fallas eléctricas. Beneficios de los sistemas de compensación: La instalación de un sistema de compensación en una red eléctrica puede ofrecer varios beneficios, como:  Reducción de las pérdidas en la red: Disminuye las pérdidas de energía en los conductores y transformadores, mejorando la eficiencia del sistema.  Mejora del factor de potencia: Eleva el factor de potencia, lo que reduce los costos de la factura eléctrica.
  • 36. 36  Mayor capacidad de la red: Permite aumentar la capacidad de la red sin necesidad de realizar inversiones en infraestructura adicional.  Mejor regulación del voltaje: Ayuda a mantener un voltaje estable en la red, lo que protege los equipos eléctricos. Los sistemas de compensación en electricidad son herramientas valiosas para mejorar la eficiencia, la confiabilidad y la capacidad de las redes eléctricas. La elección del tipo de sistema de compensación y su punto de conexión dependerá de las características específicas de la red y de las necesidades del usuario. ESTRUCTURAS En el ámbito de la electricidad, las estructuras desempeñan un papel fundamental en el transporte, distribución y control de la energía eléctrica. Estas estructuras se encargan de soportar, proteger y alojar los diferentes componentes de las instalaciones eléctricas, desde las líneas de transmisión de alta tensión hasta las subestaciones y redes de distribución de baja tensión. Definición: Una estructura eléctrica se define como un conjunto de elementos constructivos que proporcionan soporte físico a los componentes de una instalación eléctrica. Estas estructuras deben ser diseñadas y construidas de manera robusta y segura para garantizar la integridad del sistema eléctrico y proteger a las personas y equipos contra posibles riesgos. Clasificación: Las estructuras eléctricas se pueden clasificar en diferentes categorías según su función, tipo de material y aplicación: 1. Según su función:
  • 37. 37  Estructuras de soporte: Diseñadas para soportar el peso de los conductores eléctricos, como torres de alta tensión, postes de baja tensión y estructuras de soporte para equipos en subestaciones. Estructura de soporte para líneas de alta tensión  Estructuras de protección: Protegen los conductores eléctricos y equipos contra agentes externos como el clima, la contaminación y los daños mecánicos. Se incluyen envolventes de equipos, cajas de derivación y canalizaciones. Estructura de protección para equipos eléctricos
  • 38. 38  Estructuras de control: Alojan y soportan los equipos de control y maniobra de las instalaciones eléctricas, como paneles de control, relés y medidores. Estructura de control para equipos eléctricos 2. Según el tipo de material:  Estructuras metálicas: Fabricadas con acero, aluminio u otros metales, son comunes en torres de alta tensión, subestaciones y estructuras de soporte para equipos pesados.  Estructuras de hormigón armado: Utilizadas en postes de baja tensión, bases de torres de alta tensión y estructuras de soporte en subestaciones.  Estructuras de madera: Empleadas en postes de baja tensión y estructuras temporales.  Estructuras de materiales compuestos: Fabricadas con materiales como fibra de vidrio o resina epoxi, ofrecen alta resistencia 3. Según su aplicación:  Estructuras para líneas de transmisión y distribución: Diseñadas para soportar el peso de los conductores eléctricos en líneas de alta, media y baja tensión.
  • 39. 39  Estructuras para subestaciones: Alojan los equipos de transformación, control y protección de las subestaciones eléctricas.  Estructuras para instalaciones de baja tensión: Utilizadas en redes de distribución de baja tensión en edificios residenciales, comerciales e industriales. Selección de la estructura adecuada: La elección de la estructura eléctrica adecuada dependerá de diversos factores, como:  El voltaje y la corriente de la instalación eléctrica.  Las condiciones ambientales y climáticas.  Los requisitos de espacio y estética.  Las normas y regulaciones aplicables. Las estructuras eléctricas son elementos esenciales en cualquier instalación eléctrica, ya que proporcionan soporte, protección y alojamiento a los componentes del sistema. La selección de la estructura adecuada es crucial para garantizar la seguridad, confiabilidad y eficiencia de la instalación. TRAMO Un tramo eléctrico (en español, "sección eléctrica" o "segmento eléctrico") se refiere a una porción específica de una red eléctrica que generalmente se define por su función o ubicación. Cada tramo eléctrico juega un papel crucial para garantizar el funcionamiento eficiente y confiable del sistema eléctrico.
  • 40. 40 1. Transformación: Los transformadores eléctricos son componentes esenciales en los sistemas de potencia, encargados de convertir la energía eléctrica de un nivel de voltaje a otro. Dentro de un tramo eléctrico, los transformadores juegan un papel crítico en: Incrementar el voltaje: En las centrales eléctricas, los transformadores se utilizan para aumentar el voltaje de la electricidad generada a un nivel superior, lo que permite una transmisión eficiente a largas distancias. Reducción de voltaje: en las subestaciones de distribución, los transformadores reducen la electricidad de alto voltaje de las líneas de transmisión a un voltaje más bajo adecuado para la distribución a clientes residenciales, comerciales e industriales. 2. Salida de línea: La salida de línea de un tramo eléctrico se refiere al punto donde la electricidad sale del tramo y se conecta a la siguiente etapa del sistema eléctrico. Podría ser una línea de transmisión, un alimentador de distribución o una conexión de cliente. Las salidas de línea suelen estar equipadas con: Disyuntores: Estos dispositivos sirven como medidas de protección, desconectando automáticamente la línea en caso de fallas o sobrecargas para evitar daños a los equipos y garantizar la seguridad. Seccionadores: Estos interruptores permiten el aislamiento manual de la línea para fines de mantenimiento o reparación.
  • 41. 41 3. Acople (Acoplamiento): El acoplamiento en un tramo eléctrico implica conectar dos o más circuitos eléctricos entre sí para permitir la transferencia de energía eléctrica. Esto a menudo se logra usando: Barras colectoras: son barras conductoras que proporcionan un punto de conexión común para múltiples circuitos. Interruptores: Los interruptores permiten la conexión o desconexión manual de circuitos, lo que permite un control selectivo del flujo de energía. 4. Seccionamiento: El seccionamiento en un tramo eléctrico se refiere al proceso de dividir una red eléctrica en secciones más pequeñas y aisladas. Por lo general, esto se hace para: Aislar fallas: En caso de falla, el seccionamiento permite aislar la sección afectada de la red, minimizando la interrupción al resto del sistema. Realizar mantenimiento: El seccionamiento permite el acceso seguro a secciones específicas de la red para trabajos de mantenimiento o reparación sin afectar el funcionamiento de otras áreas. 5. Transferencia: La transferencia en un tramo eléctrico implica cambiar el flujo de energía eléctrica de un circuito o fuente a otro. Esto se suele hacer usando:
  • 42. 42 Interruptores de transferencia: Estos dispositivos permiten la conmutación automática o manual de circuitos, asegurando un suministro continuo de electricidad en caso de falla de la fuente primaria. Líneas de enlace: Las líneas de enlace proporcionan una ruta alternativa para que la electricidad fluya entre diferentes partes del sistema de energía, lo que mejora la confiabilidad y la flexibilidad. 6. Compensación: La compensación en un tramo eléctrico se refiere al proceso de ajuste de las características eléctricas de la red para mantener un rendimiento óptimo. Esto puede implicar: Compensación de potencia reactiva: se necesita potencia reactiva para mantener los niveles de voltaje y estabilizar el sistema. Se utilizan técnicas de compensación, como bancos de condensadores, para equilibrar la demanda de potencia reactiva. Regulación de voltaje: La regulación de voltaje garantiza que el voltaje en las conexiones del cliente permanezca dentro de los límites especificados, evitando daños al equipo y garantizando un funcionamiento confiable. Cada tramo eléctrico juega un papel vital en el funcionamiento general del sistema eléctrico. Al comprender las funciones de estos tramos eléctricos, podemos apreciar la complejidad y la interconexión de la red eléctrica que alimenta nuestra vida diaria.
  • 43. 43 CONCLUSIONES Las subestaciones eléctricas son elementos fundamentales en la gestión de la energía eléctrica al propiciar que la electricidad pueda ser distribuida hasta el consumidor final asegurando una pérdida mínima a lo largo del recorrido. Beneficios de las subestaciones eléctricas: Reducción de las pérdidas de energía: Las subestaciones elevan el voltaje de la electricidad antes de su transmisión a largas distancias, lo que minimiza las pérdidas de energía por calor en los cables. Flexibilidad en la distribución: Permiten conectar diferentes líneas de transmisión y distribución, adaptándose a las necesidades cambiantes de la demanda. Protección del sistema eléctrico: Los componentes de las subestaciones, como interruptores y fusibles, protegen el sistema de sobrecargas y cortocircuitos, evitando daños a los equipos y asegurando la continuidad del servicio. Mejora de la calidad de la energía: Las subestaciones regulan el voltaje y la frecuencia de la electricidad, garantizando que los usuarios reciban energía de calidad estable y segura para sus aparatos y equipos. Facilidad de mantenimiento: Al estar concentrados en un solo lugar, los componentes de la subestación son más accesibles para su inspección, mantenimiento y reparación, reduciendo los tiempos de inactividad del sistema. Soporte para el crecimiento de la demanda: Las subestaciones se pueden ampliar o modificar para satisfacer el aumento de la demanda de energía en un área determinada, asegurando un suministro confiable para el futuro.
  • 44. 44 Beneficios de los componentes de las subestaciones eléctricas: Transformadores: Incrementan o disminuyen el voltaje de la electricidad, permitiendo su transmisión a diferentes distancias y niveles de consumo. Interruptores: Conmutan el flujo de corriente eléctrica, permitiendo aislar secciones del sistema en caso de fallas o para realizar mantenimientos. Pararrayos: Protegen los equipos de las sobretensiones transitorias causadas por descargas atmosféricas. Seccionadores: Aíslan secciones del sistema de forma manual, permitiendo trabajos de mantenimiento sin interrumpir el suministro en otras áreas. Barras de distribución: Conducen la electricidad de forma segura y eficiente entre los diferentes componentes de la subestación. Sistemas de control y protección: Monitorean el estado de la subestación, detectan fallas y activan los mecanismos de protección para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema. Equipos de medición: Registran parámetros eléctricos como voltaje, corriente y potencia, permitiendo la gestión eficiente de la energía y la identificación de posibles problemas. En conjunto, las subestaciones eléctricas y sus componentes son esenciales para la operación segura, eficiente y confiable del sistema eléctrico, garantizando que la energía llegue a los hogares, industrias y comercios de manera ininterrumpida y con la calidad adecuada.