la subestación Adélard-Godbout en el Viejo Montreal es la subestación más antigua de Canadá, en funcionamiento continuo desde 1901. Tiene una fachada de ladrillo arcilloso con adornos de piedra gris, para fundirse en su entorno céntrico.
subestación en un edificio similar a un castillo de la década de 1910, sirve como punto de distribución junto a la presa de Lésna, una de las varias estaciones hidroeléctricas en el río Bóbr.,
15 kV/400 V distribución de la torre en Polonia
Elementos de una substationEdit
Subestaciones tienen, generalmente, de conmutación, equipos de protección y control, y los transformadores. En una subestación grande, los disyuntores se utilizan para interrumpir cualquier cortocircuito o corriente de sobrecarga que pueda ocurrir en la red. Las estaciones de distribución más pequeñas pueden utilizar disyuntores o fusibles reconectadores para proteger los circuitos de distribución., Las subestaciones en sí no suelen tener generadores, aunque una planta de energía puede tener una subestación cercana. Otros dispositivos como condensadores, reguladores de voltaje y reactores también pueden estar ubicados en una subestación.
las subestaciones pueden estar en la superficie en recintos cercados, subterráneos o ubicados en edificios de propósito especial. Los edificios de gran altura pueden tener varias subestaciones interiores. Las subestaciones interiores se encuentran generalmente en áreas urbanas para reducir el ruido de los transformadores, por razones de apariencia, o para proteger los equipos de conmutación de condiciones climáticas extremas o de contaminación.,
se debe diseñar un sistema de puesta a tierra (puesta a tierra). El aumento total del potencial del suelo, y los gradientes en potencial durante una falla (llamados potenciales de contacto y paso), deben calcularse para proteger a los transeúntes durante un cortocircuito en el sistema de transmisión. Las fallas de tierra en una subestación pueden causar un aumento potencial del suelo. Las corrientes que fluyen en la superficie de la Tierra durante una falla pueden causar que los objetos metálicos tengan un voltaje significativamente diferente que el suelo bajo los pies de una persona; este potencial de contacto presenta un peligro de electrocución., Cuando una subestación tiene una cerca metálica, debe estar debidamente conectada a tierra para proteger a las personas de este peligro.
los principales problemas que enfrenta un ingeniero de energía son la confiabilidad y el costo. Un buen diseño intenta encontrar un equilibrio entre estos dos, para lograr la fiabilidad sin un costo excesivo. El diseño también debe permitir la expansión de la estación, cuando sea necesario.
selección de Locacióneditar
La selección de la ubicación de una subestación debe considerar muchos factores., Se requiere una superficie de tierra suficiente para la instalación de equipos con las holguras necesarias para la seguridad eléctrica y para el acceso para mantener grandes aparatos, como transformadores.
donde la tierra es costosa, como en las áreas urbanas, los dispositivos de distribución con aislamiento de gas pueden ahorrar dinero en general. Las subestaciones ubicadas en áreas costeras afectadas por inundaciones y tormentas tropicales a menudo pueden requerir una estructura elevada para mantener el equipo sensible a las oleadas endurecidas contra estos elementos. El sitio debe tener espacio para la expansión debido al crecimiento de la carga o adiciones de transmisión planificadas., Deben tenerse en cuenta los efectos ambientales de la subestación, como el drenaje, el ruido y los efectos del tráfico rodado.
el sitio de la subestación debe ser razonablemente central al área de distribución a ser servida. El sitio debe estar protegido de la intrusión de transeúntes, tanto para proteger a las personas de lesiones por descargas eléctricas o arcos, como para proteger el sistema eléctrico de un mal funcionamiento debido al vandalismo.
diagramsEdit
Tottenham subestación, situada en wild parkland en el norte de Londres.,
el primer paso en la planificación de un diseño de subestación es la preparación de un diagrama de una línea, que muestra en forma simplificada la disposición de conmutación y protección requerida, así como las líneas de suministro entrantes y los alimentadores o líneas de transmisión salientes. Es una práctica habitual de muchas empresas eléctricas preparar diagramas de una línea con elementos principales (líneas, interruptores, disyuntores, Transformadores) dispuestos en la página de manera similar a la forma en que el aparato se dispondría en la estación real.,
en un diseño común, las líneas entrantes tienen un interruptor de desconexión y un disyuntor. En algunos casos, las líneas no tendrán ambos, ya sea un interruptor o un disyuntor es todo lo que se considera necesario. Un interruptor de desconexión se utiliza para proporcionar aislamiento, ya que no puede interrumpir la corriente de carga. Un disyuntor se usa como un dispositivo de protección para interrumpir las corrientes de falla automáticamente, y se puede usar para encender y apagar cargas, o para cortar una línea cuando la energía fluye en la dirección ‘incorrecta’., Cuando una corriente de falla grande fluye a través del disyuntor, esto se detecta mediante el uso de transformadores de corriente. La magnitud de las salidas del transformador de corriente se puede utilizar para disparar el disyuntor, lo que resulta en una desconexión de la carga suministrada por la ruptura del circuito desde el punto de alimentación. Esto busca aislar el punto de falla del resto del sistema, y permitir que el resto del sistema continúe operando con un impacto mínimo. Tanto los interruptores como los disyuntores pueden operarse localmente (dentro de la subestación) o de forma remota desde un centro de control de supervisión.,
con las líneas de transmisión aéreas, la propagación de rayos y sobretensiones de conmutación puede causar fallas de aislamiento en los equipos de la subestación. Los supresores de sobretensiones de entrada de línea se utilizan para proteger el equipo de la subestación en consecuencia. Los estudios de Coordinación de aislamiento se llevan a cabo ampliamente para garantizar que el fallo del equipo (y los cortes asociados) sea mínimo.
Una vez pasados los componentes de conmutación, las líneas de un voltaje dado se conectan a uno o más buses., Estos son conjuntos de barras colectoras, generalmente en múltiplos de tres, ya que la distribución de energía eléctrica trifásica es en gran medida universal en todo el mundo.
la disposición de los interruptores, disyuntores y autobuses utilizados afecta el costo y la confiabilidad de la subestación. Para subestaciones importantes, se puede usar un bus de anillo, bus doble o la llamada Configuración de «interruptor y medio», de modo que la falla de cualquier interruptor no interrumpa la energía a otros circuitos, y de modo que las partes de la subestación puedan ser desconectadas para el mantenimiento y las reparaciones., Las subestaciones que alimentan solo una carga industrial pueden tener disposiciones de conmutación mínimas, especialmente para instalaciones pequeñas.
este diagrama de una sola línea ilustra el concepto de interruptor y medio a menudo utilizado en switchyards.
Una vez establecidos los buses para los diferentes niveles de tensión, los transformadores pueden ser conectados entre los niveles de tensión. Estos tendrán nuevamente un disyuntor, al igual que las líneas de transmisión, en caso de que un transformador tenga una falla (comúnmente llamada «cortocircuito»).,
junto con esto, una subestación siempre tiene circuitos de control necesarios para ordenar que los diversos disyuntores se abran en caso de falla de algún componente.
Automacióneditar
las subestaciones eléctricas tempranas requerían conmutación manual o ajuste de equipos, y recopilación manual de datos para carga, consumo de energía y eventos anormales., A medida que crecía la complejidad de las redes de distribución, se hizo económicamente necesario automatizar la supervisión y el control de las subestaciones desde un punto centralizado, para permitir la coordinación general en caso de emergencias y reducir los costos operativos. Los primeros esfuerzos para controlar remotamente las subestaciones usaban cables de comunicación dedicados, a menudo corriendo junto a circuitos de energía. El portador de línea eléctrica, la radio de microondas, los cables de fibra óptica y los circuitos de control remoto con cable dedicados se han aplicado al control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) para subestaciones., El desarrollo del microprocesador permitió un aumento exponencial en el número de puntos que podían ser controlados y monitoreados económicamente. Hoy en día, los protocolos de comunicación estandarizados como DNP3, IEC 61850 y Modbus, para enumerar algunos, se utilizan para permitir que múltiples dispositivos electrónicos inteligentes se comuniquen entre sí y centros de control de supervisión. El control automático distribuido en subestaciones es un elemento de la llamada red inteligente.,
Aislacióneditar
Los interruptores, disyuntores, transformadores y otros aparatos pueden estar interconectados por conductores desnudos aislados por aire encadenados en estructuras de soporte. El espacio de aire requerido aumenta con el voltaje del sistema y con la clasificación de sobretensión de rayos. Para las subestaciones de distribución de media tensión, se pueden utilizar equipos de conmutación cerrados con metal y no se pueden exponer conductores vivos. Para voltajes más altos, el equipo de conmutación con aislamiento de gas reduce el espacio requerido alrededor del bus en vivo., En lugar de conductores desnudos, el bus y el aparato están integrados en contenedores tubulares presurizados llenos de gas de hexafluoruro de azufre (SF6). Este gas tiene un valor aislante más alto que el aire, lo que permite reducir las dimensiones del aparato. Además del aire o el gas SF6, el aparato utilizará otros materiales de aislamiento como aceite de transformador, papel, porcelana y aisladores de polímeros.
StructureEdit
Al aire libre, las estructuras de subestación sobre el suelo incluyen postes de madera, torre de metal de celosía y estructuras metálicas tubulares, aunque hay otras variantes disponibles., Donde el espacio es abundante y la apariencia de la estación no es un factor, Las Torres de celosía de acero proporcionan soportes de bajo costo para líneas de transmisión y aparatos. Las subestaciones de bajo perfil pueden especificarse en áreas suburbanas donde la apariencia es más crítica. Las subestaciones interiores pueden ser conmutadores aislados con gas (a altos voltajes), o conmutadores cerrados con metal o revestidos con metal a voltajes más bajos. Las subestaciones interiores urbanas y suburbanas se pueden terminar en el exterior para mezclarse con otros edificios en el área.,
una subestación compacta es generalmente una subestación exterior construida en un recinto metálico, en el que cada elemento del equipo eléctrico se encuentra muy cerca uno del otro para crear un tamaño de huella relativamente más pequeño de la subestación.