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EQUIPOS DE SUBESTACIONES, OPERACIÓN DE SUBESTACIONES ( INTER

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luisa castañeda farieta

on 19 March 2014

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EQUIPOS DE SUBESTACIONES, OPERACIÓN DE SUBESTACIONES ( INTERRUPTORES Y SECCIONADORES)
Una subestación de potencia está conformada por tres grandes partes:
casa de control, patio de transformadores y patio de conexiones
casa de control
lugar donde estan alojados los tableros de control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e inversores.
patio de transformadores
es la zona de la subestación en la que se encuentran los transformadores de potencia con sus accesorios.
patio de conexiones
se encuentran agrupados los interruptores, seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de sobretensión y las trampas de onda, entre otros.
Equipos en subestaciones eléctricas
• Alimentador Primario: Interruptor cabecera que sirve como alimentación principal de un circuito.
• Campo o Bahía Es el conjunto de equipos de potencia que al ser operados manual o automáticamente (ante consignas o ante fallas) modifican en la subestación la conectividad de líneas, transformadores, grupos generadores, acopladores de barras, bancos de condensadores, etc. conjunto de elementos necesarios para conectar un circuito al sistemas de barrajes colectores del patio de conexiones.



• Circuito o Línea. Es el conjunto de torres, postes, terna de conductores, aisladores y accesorios eléctricos que conectan carga o dos subestaciones del sistema eléctrico.


• Barraje. Es el conjunto de elementos (conductores, barras, conectores y aisladores) instalados rígidamente y que sirven de nodo de enlace de los campos de la subestación. Un barraje puede ser principal, de reserva o de transferencia
• Equipos de Maniobra. Son los equipos eléctricos de potencia (interruptores, reconectadores, seccionadores de barras, seccionadores de línea y seccionadores de puesta a tierra), que al ser operados, conectan o desconectan los campos en la subestación o circuito.
• Equipos de Medida. Son los equipos que cuantifican (miden), los valores de potencia activa, potencia reactiva, voltajes, corrientes, temperaturas y demás variables que requieran ser monitoreadas en una subestación. Hacen parte de este conjunto los transformadores de potencial (TP’s) y los transformadores de corriente (TC’s).
• Interruptor. Es el elemento o equipo eléctrico que puede operar (abrir o cerrar) bajo carga o falla y que es el responsable inmediato del estado de conexión del campo. Puede ser un interruptor cabecera en subestación, interruptor intermedio o de frontera.
• Equipos de protección. Son los equipos que censan condiciones anormales de operación de un sistema eléctrico y envían señal de activación a los equipos de desconexión (relés, disyuntores, fusibles, reconectadores).


• Loadbuster (Corta Carga). Equipo que permite abrir, de forma monopolar, cuchillas bajo cierto nivel de carga, de tal manera que se pueda extinguir el arco formado por dicha maniobra.

• Reconectador (Recloser). Es un equipo eléctrico para instalar en la red equipado con un sistema de protección y autorecierre (cierre automático) y con capacidad para operar (abrir o cerrar) bajo carga o falla

• Relé. Dispositivo diseñado de manera que cualquier cambio eléctrico, magnético o térmico sobre sus seriales de entrada determinan el envío de una señal de desconexión automática en uno o más circuitos eléctricos. (Relé de distancia, de sobrecorriente, de sobrecarga). Los relés pueden ser electromecánicos o de estado solido (Digitales).

• SCADA. Sistema de Control de Supervisión y Adquisición de Datos conformado por hardware y software instalado e implementado en los centros de control CLD y CSM

• Seccionador. Es un equipo eléctrico que al ser operado permite tener certeza de la apertura de un circuito mediante una confirmación visual. Está diseñado para operar sin carga. Normalmente está asociado a un interruptor de manera que permita aislarlo eléctricamente. Además, está conectado a un barraje o a un circuito.
• Seccionalizador. Es un equipo eléctrico que tiene poder de corte de la intensidad nominal pero no tiene capacidad de abrir con corrientes de cortocircuito razón por la cual debe coordinar con un elemento de corte aguas arriba.



• RTU (Unidad Terminal Remota). Es el conjunto de dispositivos (radio, tarjetas, etc.) que permiten supervisar y/o operar los elementos de una subestación de manera telecomandada.
• Nomenclatura Operativa. Es el código único de identificación de instalaciones y equipos del Sistema Eléctrico que permite diferenciarlos individualmente de cualquier otro similar en una subestación.
Estado de equipos
• Aterrizado(a). Instalación que por medio de los seccionadores de puesta tierra, tierras portátiles u otro medio, se encuentra conectada firmemente a tierra.

• Consignación. Es el procedimiento mediante el cual se solicita, se estudia y se autoriza la intervención de un equipo, de una instalación o parte de ella del Sistema Eléctrico de Potencia y/o del Sistema de Supervisión (en cualquier nivel de tensión).

• Consignación Nacional. Es la consignación que se requiere coordinar con el CND, en la cual se puede afectar los límites de intercambio de las áreas operativas, las generaciones mínima de seguridad de las plantas térmicas e hidráulicas, disminución de la confiabilidad de la operación del SIN, o cuando limitan la atención de demanda (superior al 5% de la demanda del Operador de Red).

• Consignación Local. Es la consignación que no se requiere coordinar con el CND y cuya gestión se hace solo a nivel de los Centros de Control CSM y CLD.



• Consignación de Emergencia. Es el procedimiento mediante el cual se autoriza, previa declaración del responsable de trabajos, la realización del mantenimiento y/o desconexión de un equipo, de una instalación o de parte de ella, cuando el estado del mismo o de la misma ponga en peligro la seguridad de personas, de equipos o de instalaciones, no pudiéndose cumplir con el procedimiento de programación del mantenimiento respectivo (puede ser Nacional o Local).

• Consigna Operativa. Instrucción operativa escrita que se entrega al personal de los Centros de Control, necesaria para la operación segura y confiable del sistema eléctrico. Las Consignas Operativa se clasifican en Permanentes o Transitorias.

• Consigna Permanente. Se refiere a una Consigna Operativa que se debe cumplir de forma continua y permanente durante toda la actividad de supervisión y control del sistema.

• Consigna Transitoria. Se refiere a una Consigna Operativa que se debe cumplir durante un periodo de tiempo determinado y/o una condición operativa que tiene un límite en el tiempo.



• Contingencia. Posibilidad de que se produzca o no, una condición anómala sobre el sistema eléctrico de potencia (fallo de un equipo, disparo o salida parcial/total de la demanda, etc).

• Corte Visible. Condición en la cual de forma visual se puede verificar que la línea, circuito y/o equipo a intervenir se encuentra con elementos de corte como seccionadores y/o cuchillas abiertos en sus extremos y/o en el lado de la fuente.
• Despejar campo. Maniobra que consiste en abrir los seccionadores adyacentes al interruptor de un campo que fue abierto previamente (corte visible).

• Desenergizar. Es la acción de apertura desde la fuente para dejar libre de potencial (sin tensión) con el fin de entregar la instalación para su intervención.

• Disponible. Es el estado en que una instalación o equipo se encuentra en servicio o que estando por fuera de servicio puede en cualquier momento ser conectada al sistema.

• Energizar. Es poner bajo tensión el circuito desde uno o cualquiera de sus extremos.

• Estado de Emergencia. Es el estado de operación que se alcanza cuando se violan los límites de seguridad del sistema de potencia.

• En Servicio. Es el estado en el que una instalación o equipo se encuentra disponible y cumpliendo con la función para la cual fue instalado en el sistema.

• Evento. Situación que causa la indisponibilidad parcial o total de un Activo (elementos constitutivos del sistema eléctrico de potencia) y que ocurre de manera no programada.

• Fuera de Servicio. Es el estado en el que una instalación o equipo no se encuentra cumpliendo con la función para la cual fue instalado en el sistema.




• Indisponible. Es el estado en que una instalación o equipo se encuentra fuera de servicio, bajo consignación o por evento y que no puede ser conectada al sistema debido a falla propia o ejecución de trabajos sobre ella.

• Instrucción Operativa. Orden verbal o escrita que se imparte desde los centros de control o desde el CND para la ejecución de una maniobra u acción en el sistema eléctrico de potencia.

• Prevenir. Es la acción bajo la cual el personal de campo advierte al CSM y/o CLD sobre la intervención en equipos de subestaciones y equipos en red, que impliquen un riesgo de disparo.





• Sincronizar. Es la puesta en paralelo de dos Sistemas Eléctricos que se encuentran aislados eléctricamente entre sí y que operan desfasados en frecuencia y voltaje.

• Sin Tierras (No aterrizado(a)). Es aquel equipo totalmente desprovisto de cualquier conexión a tierra; la certificación de este hecho, requiere que la persona que lo haga verifique en forma visual y directa que efectivamente se han retirado todas las puestas a tierra.

• Transferencia. Es cambiar el camino de atención de un circuito, de un interruptor y/o campo hacia otro.




Operación de subestaciones
Maniobras

• Maniobras de mantenimiento: Son las que se realizan periódicamente para mantener en correcto funcionamiento a un equipo o subestación, mediante termografía se hacen algunas revisiones para saber qué elementos están por quedar fuera de servicio, para de esta forma anticipar el daño y cambiar la pieza que fallara en algún momento.
• Maniobras de reparación: Son la que se realizan cuando alguno de los elementos se daña o no funciona bien, suelen presentarse cuando se presenta una sobretensión, un cortocircuito o una sobrecarga. En estas se puede dar el caso que se tenga que sacar o aislar una parte de la subestación para realizar la maniobra de reparación.
• Maniobras de puesta en marcha: Son las que se realizan para poner en funcionamiento a una subestación o equipo, en el caso de subestaciones, no suelen realizarse con frecuencia ya que una vez puesta en funcionamiento la subestación, son las maniobras de mantenimiento las encargadas de hacer que no se presenten fallas graves que saquen de funcionamiento a la subestación.
INTERRUPTORES DE POTENCIA
El interruptor de potencia es el equipo encargado de proteger las líneas, equipos y/o circuitos en los cuales se realicen maniobras o mantenimiento, de corrientes de falla, la conexión o desconexión realizada por el interruptor es realizada en un tiempo corto para no afectar el sincronismo del sistema.
Si la operación se efectúa sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora.
Si la operación de apertura o de cierre la efectúa con carga (corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia.
Los interruptores en caso de apertura, deben asegurar el aislamiento eléctrico del circuito.

Clasificación
El interruptor de potencia se clasifica según el medio de extinción del arco eléctrico (corriente que surge entre los contactos del interruptor en el momento que se separan) en: interruptores de aire, interruptores de aceite e interruptores de gas (SF6).

El tiempo de desconexión del interruptor después de detectada la falla según resolución CREG 025 de 1995 no puede exceder los 80ms en 500kV, 100ms para 220 kV y 120ms para tensiones menores a 220 kV.
Interruptor de Aire
El interruptor de aire como su nombre lo indica emplea una fuerte corriente de aire para apagar el arco eléctrico producido en el momento de la separación de sus contactos, dicho aire se encuentra comprimido en una cámara de extinción, lo que representa una desventaja para este tipo de interruptores debido a la inversión y necesidad de mantenimiento de esta cámara ya que es necesario contar con aire limpio y adecuado para la extinción.
Los interruptores de aire son utilizados en circuitos que manejan tensiones entre 150 y 400kV.

Interruptor de Aceite
En el interruptor de aceite la cámara de extinción esta ocupada por aceite, existen interruptores de gran volumen de aceite que se emplean en tensiones menores a 115 kV e interruptores de pequeño volumen de aceite los cuales son utilizados en tensiones inferiores a 1000kV.
Interruptor de Gas SF6
El interruptor de gas emplea el hexafluoruro de azufre en estado gaseoso para la extinción del arco eléctrico, en la actualidad es el más utilizado en circuitos que manejan tensiones entre 230 y 1100kV, por su tamaño, peso liviano, extinción rápida del arco eléctrico, requieren de poco mantenimiento, además de no producir corrosión en las partes que se encuentran en contacto con él, aunque entre los diferentes tipos de interruptores este es el más costoso.
Mecanismos de operación
Neumático: Emplea el aire a presión para separar sus contactos en caso de falla, una de las desventajas de este tipo de mecanismo es la necesidad de un mantenimiento frecuente.
Resorte: Como su nombre lo indica los resortes son utilizados en el interruptor para separar los contactos.
Hidráulico: En este mecanismo se aprovecha la presión del aceite para accionar el interruptor.

Seccionadores y Cuchillas de Tierra.
Se los conoce también con el nombre de separadores o desconectadores. Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento.
La misión de estos aparatos es la de aislar tramos de circuitos de una forma visible.
Los circuitos que debe interrumpir deben hallarse libres de corriente, o dicho de otra forma, el seccionador debe maniobrar en vacío. No obstante, debe ser capaz de soportar corrientes nominales, sobreintensidades y corrientes de cortocircuito durante un tiempo especificado.
Así, este aparato va a asegurar que los tramos de circuito aislados se hallen libres de tensión para que se puedan tocar sin peligro por parte de los operarios.
Clasificación
Los seccionadores utilizados habitualmente en instalaciones eléctricas tienen muy
variadas formas constructivas pudiéndose clasificarlos según su modo de accionamiento

• Seccionadores de cuchillas giratorias.
La constitución de estos seccionadores es muy sencilla, disponiéndose básicamente en una base o armazón metálico rígido (donde apoyarán el resto de los elementos), dos aisladores soporte de porcelana, un contacto fijo o pinza de contacto y un contacto móvil o cuchilla giratoria (estos dos últimos elementos montados en cada uno de los aisladores de porcelana).
Seccionadores de cuchillas deslizantes.
Con una estructura muy similar a la de los seccionadores de cuchillas giratorias, descriptos anteriormente, poseen la ventaja de requerir menor espacio en sus maniobras dado que sus cuchillas se desplazan longitudinalmente, por lo que se puede instalar en lugares más angostos
Este tipo de seccionadores se utiliza en instalaciones de intemperie y con tensiones de servicio desde 33 kV hasta 220 kV.

• Seccionadores de columnas giratorias.
Este tipo de seccionadores se utiliza en instalaciones de intemperie y con tensiones de servicio desde 33 kV hasta 220 kV.
• Seccionadores de Pantógrafo
Este tipo de seccionadores se utiliza en instalaciones de intemperie y con tensiones de servicio desde 33 kV hasta 220 kV.
Los seccionadores de pantógrafo han sido creados para simplificar la concepción y la realización de las instalaciones de distribución de alta tensión en intemperie (se suelen utilizar para la conexión entre líneas y barras que se hallan a distinta altura y cruzados entre sí).

Conceptualmente se distinguen de los anteriores seccionadores mencionados porque el contacto fijo de cada fase ha sido eliminado, realizando la conexión del contacto móvil directamente sobre la línea (en un contacto especial instalado en ella).
Son seccionadores de un solo poste aislante sobre el cual se soporta la parte móvil.
Ésta esta formada por un sistema mecánico de barras conductoras que tiene la forma de los pantógrafos que se utilizan en las locomotoras eléctricas. La parte fija, llamada trapecio, está colgada de un cable o de un tubo que constituyen las barras, exactamente sobre el pantógrafo de tal manera que al elevarse el contacto móvil, éste se conecta con la mordaza fija cerrando el circuito.
• Seccionadores semipantógrafos o tipo rodilla.
El seccionador tipo rodilla pertenece al grupo de los seccionadores de palanca.
El brazo del seccionador, que constituye el contacto móvil, se mueve en un plano vertical y abierto genera un espacio del aislamiento horizontal.
La alta confiabilidad operacional y el diseño simple son ventajas típicas de este tipo constructivo.


Los mandos para seccionadores de alta tensión son muy variados, los cuales se pueden agrupar en distintas clasificaciones, de las que una podría ser la siguiente:

- Mando por pértiga.

- Mando mecánico a distancia:
• Mecanismos de biela y manivela.
• Mecanismos por árbol y transmisión.
• Mecanismos por cadena y piñones.

-Mando por servomotor.
• Motor eléctrico con reducción.
• Grupo motor-bomba y transmisión hidráulica.
• Grupo motor-compresor y transmisión neumática
mando de seccionadores
Los mandos por pértiga y mecánico a distancia son los más utilizados, en instalaciones de media tensión.

Los mandos por servomotor se emplean principalmente en seccionadores de columnas giratorias y en los seccionadores de pantógrafo. Los mandos por servomotor requieren que los seccionadores estén dotados de contactos auxiliares para indicar la posición del seccionador,
de gran volumen
Estos interruptores reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contienen. Generalmente se constituyen de tanques cilíndricos y pueden ser monofásicos. Los trifásicos son para operar a voltajes relativamente pequeños y sus contactos se encuentran contenidos en un recipiente común, separados entre sí por separadores (aislante). Por razones de seguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofásicos (uno por base de circuitos trifásicos.


de pequeño volumen
Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequeña en comparación con los de gran volumen. (Su contenido varía entre 1.5 y 2.5% del que contiene los de gran volumen.)

Se constituyen para diferentes capacidades y voltajes de operación y su construcción es básicamente una cámara de extinción modificada que permite mayor flexibilidad de operación.

El funcionamiento de este interruptor es el siguiente:

Al ocurrir una falla se desconecta el contacto móvil 3 originándose un arco eléctrico.

A medida que sale el contacto móvil, se va creando una circulación de aceite entre las diferentes cámaras que constituyen el cuerpo.

Al alcanzar el contacto móvil su máxima carrera al aceite que circula, violentamente extingue el arco por completo.

Los gases que se producen escapan por la parte superior del interruptor.
Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos móviles se desplazan hacia abajo, separándose de los contactos fijos. Al alejarse los contactos móviles de los fijos, se va creando una cierta distancia entre ellos, y en función de esta distancia está la longitud del arco eléctrico.
El arco da lugar a la formación de gases, de tal manera que se crea una burbuja de gas alrededor de los contactos, que desplaza una determinada cantidad de aceite. En la siguiente figura, se aprecia el proceso de interrupción.

Al ocurrir una falla se separan los contactos que se encuentran dentro de la cámara de extinción.
Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se hallan dentro de la cámara que contiene aceite, originan una violenta circulación de aceite que extingue el arco.

Cuando el contacto móvil sale de la cámara, el arco residual se acaba de extinguir, entrando nuevamente aceite frío a la cámara.

Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisión de la cámara.
En el evento de no operación de los sistemas de protección destinados al cumplimiento de los anteriores requisitos de tiempos de despeje de falla, el Distribuidor o Gran Consumidor debe proveer una protección de respaldo. La protección de respaldo suministrada por el Distribuidor o
Gran Consumidor tendrá un tiempo de despeje de falla no mayor que 300 ms por fallas en sus equipos.

Entre los datos técnicos que se deben proporcionar se pueden mencionar como funcionamiento los siguientes:

a) Tensión normal de operación.

b) Corriente nominal.

c) Corriente de ruptura en KA.

d) Capacidad de ruptura en MVA.

e) Capacidad de ruptura para S SRG, de duración de falla.

Algunas capacidades comerciales de interruptores son:

Tipo "GC" Un solo tanque.

Características. 14.4 KV 100, 250, 500 MVA.

TIPO "G" Tres tanques.

Características. 14.4 hasta 69 KV, -500 hasta 2500 MVA. Usado en transmisiones de potencia.

TIPO "GM" Montado sobre el piso.

Características. 69 hasta 1614 KV, -1500 hasta 1500 MVA. Empleando en sistemas de trasmisión.

TIPO "GW"
características. 230 KV a 345 KV 1200 a 1600 Amp.
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