3. Subestaciones Electricas

SUBESTACIONES SUBESTACIONES ELÉCTRICASELÉCTRICAS

MÓDULO IMÓDULO I

Dr. Primo Alberto Calva Chavarría

2008

DIPLOMADO “DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y MANTENIMIENTODE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS”

Subestación eléctrica

Es un conjunto de dispositivos eléctricos, que forman parte de un sistema eléctrico de potencia

FUNCIONES PRINCIPALES

transformar tensiones derivar circuitos

de potencia.



Para su planeación se debe considerar:

localización

tamaño

voltaje

fuentes o puntos de alimentación

cargas

la función

Elementos principales de una subestación eléctrica Transformadores de Potencia: Transforman el voltaje del sistema de un nivel nominal a otro y deben ser capaces de transportar el flujo de potencia en forma continua hacia una parte particular del sistema.

Interruptores: Dispositivo que cierra e interrumpe o abre un circuito eléctrico entre contactos separables, bajo condiciones de carga o de falla.

Cuchillas desconectadoras: Se usan para dar aislamiento físico a los elementos de desconexión, operan sin carga y se aplican desde baja tensión hasta alta tensión. Cuchillas desconectadoras tripolares de 123kV a 420kV en alta tensión y cuchillas desconectadoras de 15kV a 69kV en baja tensión.


Apartarrayos: Dispositivos eléctricos que limitan la amplitud de las sobretensiones originadas por descargas atmosféricas, operación de interruptores o desbalance de sistemas.

Transformadores de Instrumento: Descripción general para transformadores de corriente o de voltaje, cuya función principal es reducir a escala, las magnitudes de tensión y corriente que se utilizan para la protección y medición de los diferentes circuitos de una subestación, o un sistema eléctrico en general.



Dispositivos de aislamiento en una subestación eléctrica

1. El interruptor. Este dispositivo se utiliza siempre para hacer los cortes "en carga", es decir cuando la subestación está en funcionamiento. El interruptor tiene sus elementos de corte sumergidos o metidos dentro de líquidos no combustibles y con alto aislamiento eléctrico (aceites especiales), gases (aire, SF6),... que tienen por misión apagar "la chispa": el arco que se forma en la apertura y cierre del interruptor. Es el elemento sobre el que van todas las protecciones, es decir, en caso de una sobretensión, puesta a tierra, etc. el elemento que abre la línea o la barra es el interruptor. Para aislar una subestación la primera maniobra (siempre) es abrir los interruptores

2. El Seccionador. El seccionador es un elemento de corte y aislamiento (igual que el interruptor), pero que se diferencia de éste en que no se puede maniobrar con carga. Otra diferencia entre los seccionadores y los interruptores es que en los interruptores no es necesario que el corte de los elementos sea visible físicamente, en los seccionadores el corte debe ser visible. Nunca se maniobrará un seccionador si el interruptor está metido, el seccionador se abrirá después de abierto el interruptor y se cerrará antes de cerrar el interruptor.


3. Los seccionadores de puesta tierra, son seccionadores que lo que hacen es conectar la línea o la barra a tierra para descargar las cargas parásitas que pueden quedar en dicha línea o barra. Para "meter" las tierras tenemos que cerciorarnos que el otro extremo de la línea o barra está abierto (también con seccionador e interruptor abiertos para que no se pueda meter tensión en caso de un error que nos cierre el interruptor). Los seccionadores de puesta a tierra se meten, pues, después de abrir los seccionadores de línea o barra y se quitan antes de cerrar estos últimos.


Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien para darles mantenimiento. Las cuchillas pueden abrir circuitos bajo la tensión nominal pero nunca cuando esté fluyendo corriente a través de ellas. Antes de abrir un juego de cuchillas siempre deberá abrirse primero el interruptor correspondiente.

La diferencia entre un juego de cuchillas y un interruptor, considerando que los dos abren y cierran circuitos, es que las cuchillas no pueden abrir un circuito con corriente a diferencia de un interruptor que puede a abrir cualquier tipo de corriente, desde el valor nominal hasta el valor de corto circuito.

Cuchillas (Seccionador)


Cuchillas desconectadoras

de 15kV a 69kV en

baja tensión

Clasificación de las cuchillas según los rangos de tensión

Cuchillas Desconectadoras

tripolares de 123kV a 420kV en

alta tensión


Las cuchillas están formadas por una base metálica de lámina galvanizada con un conector para puesta a tierra; dos o tres aisladores que fijan el nivel básico de impulso, y encima de estos la cuchilla.


La cuchilla está formada por una navaja o parte móvil y la parte fija, que es una mordaza que recibe y presiona la parte móvil, esta última es un contacto formado por varios dedos metálicos que presionan la parte móvil con el fin de tener bajas perdidas por efecto joule. (Cuando circula corriente eléctrica en un conductor, parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor y eleva la temperatura de este, con el cual se origina un fenómeno que recibe el nombre de Efecto Joule)


Cuchilla: Se puede fabricar de

cobre o aluminio según la

contaminación predominante

en la zona de instalación.

Los materiales utilizados en la fabricación de

cuchillas son las siguientes:


Base: Se fabrica de lámina de acero

galvanizado

Aisladores: Se fabrican

de porcelana

Las cuchillas desconectadoras tripolares de 123 a 420 kV, de acuerdo a la posición que guarda la base y la forma que tiene el móvil pueden ser:

De apertura verticalApertura en un extremo y tres columnas de aisladores

De apertura horizontal central Apertura en el centro y dos columnas de aisladores

De apertura horizontal doble Apertura en los extremos y tres columnas de aisladores.


Tipo pantógrafo Cuchillas de un solo poste aislante sobre el cual se soporta la parte móvil.La parte fija está colgada de un cable o de un tubo exactamente sobre el pantógrafo de tal manera que al irse elevando la parte superior de éste se conecta con la mordaza fija cerrando el circuito.


Operación en grupo apertura vertical. Apertura en un extremo y dos o tres columnas de aisladores.

Operación en grupo apertura lateral central. Apertura en el centro y dos columnas de aisladores

Apertura vertical monopolar con pértiga. Apertura en un extremo y dos o tres columnas de aisladores

De tipo apertura

Para las cuchillas desconectadoras de 15 a 69 kV, tenemos:



Tipos de cuchillas desconectadoras

Maniobra de Operación de Cuchillas Seccionadoras

Las cuchillas seccionadoras o de paso son un elemento de corte y aislamiento (igual que el interruptor), pero que se diferencia de éste en que no se puede maniobrar con carga. La maniobra de operación con estas cuchillas implica abrir antes los interruptores que las cuchillas en el caso de desconexión. Y cerrar antes las cuchillas y después los interruptores en el caso de conexión. Esto es debido a que los seccionadores son un conjunto de aparatos eléctricos más de seguridad, que de corte propiamente dicho, pues su objetivo es proporcionar una seguridad visual de desconexión real ante operaciones que requieren desconexión.


Recomendaciones en la maniobra de operación

Asegúrese de maniobrar los equipos en la secuencia de operación sin carga (cuchillas) deberán solamente abrirse después de que haya sido desconectada la carga mediante los desconectadores con carga o interruptores.

Las cuchillas deberán ser cerradas antes de que haya sido conectada la carga mediante los desconectadores con carga o interruptores


Pruebas de operación mecánica

Todos los mecanismos de accionamiento como seccionadores, cuchillas de paso, cuchillas de puesta a tierra y manijas deben ser probados para comprobar la eficiencia de los mecanismos de bloqueos asociados con tales movimientos mínimo 5 veces. No se le debe hacer ningún ajuste a los dispositivos de interrupción o de bloqueo durante las operaciones.


La manija de la puerta de la celda del seccionador no deberá abrir si la cuchilla de paso a la que está acoplado se encuentra cerrada.

La cuchilla de paso no podrá cerrar si el seccionador al que se encuentra acoplada está en la posición de cerrado.

La cuchilla de paso no podrá abrir si el seccionador al que se encuentra acoplada está en la posición de cerrado.

La cuchilla de puesta a tierra no podrá cerrar si el seccionador al que se encuentra acoplada está en la posición de cerrado.

El encargado de control de calidad deberá cerciorarse de que los bloqueos cumplen con su cometido por la seguridad del operario, los bloqueos consisten en las siguientes condiciones:


Procedimiento para el cierre y la apertura del equipo

Cierre:

Deben encontrarse todos los dispositivos en la posición de abiertos.

Tener siempre abierta la cuchilla de puesta a tierra.Cerrar la cuchilla de paso.

Cerrar el seccionador.

Apertura:

Deben encontrarse todos los componentes en la posición de cerrado

Abrir el seccionador.Abrir la cuchilla de paso.

Cerrar la cuchilla de puesta a tierra.


La prueba será satisfactoria si los dispositivos de interrupción y de bloqueo están en perfectas condiciones de operación y si el esfuerzo requerido de operarlos es el mismo en el transcurso y final de la prueba. El encargado de la prueba de control de calidad deberá registrar en el formato de pruebas a Subestaciones Eléctricas, y en el protocolo de pruebas del manual de la subestación que se entregará al cliente las observaciones de la prueba.


Mantenimiento a unas cuchillas desconectadoras

Tener el conocimiento técnico de esto es importante ya que se trata de cuchillas desconectadoras o seccionadoras de Alta Tensión, que pueden estar en un poste o en gabinete de una subestación. Se deben de seguir ciertos pasos de seguridad, como tener a la mano los "letreros de advertencia " candados, para indicar que vas a trabajar en el área, contar con cables con pinzas para aterrizar las líneas "vivas" una vez que se hayan desenergizado, contar con el equipo de seguridad, como guantes de carnaza, casco, uniforme de preferencia de algodón, zapatos dieléctricos, si es de poste contar con la pértiga, si el área de trabajo lo requiere contar con tapete o plataforma aislante.


Una vez analizado los puntos donde se hará la apertura del circuito colocados los candados y letreros en los sitios específicos, se abren los circuitos, y se procede a cortocircuitar las líneas hacia tierra utilizando los cables con las pinzas y manteniéndolos así durante todo el tiempo que se vaya a realizar el mantenimiento a las cuchillas, entonces se procede a bajar las cuchillas y hacer su mantenimiento de inspección, limpieza y reapriete de las navajas, si es que lo requieren, es conveniente inspeccionar los apartarrayos, limpiarlos y observar que no esten fracturados o que el caolín este muy desgastado. Una vez terminado, armar todo nuevamente, retirar las "tierras " de las líneas. Cerrar circuitos y energizar.


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