Proteccion Subestacion Carlos.docx

Protecciones en una subestación Tarea 1 tercer corte 20% Definición En la actualidad, los sistemas de protección no solo aseguran el correcto funcionamiento de una subestación, sino que también permiten el monitoreo y control de sus componentes, así como la interconexión con otras instalaciones, redes de transmisión y distribución y clientes finales. Las subestaciones forman parte indispensable de los sistemas eléctricos de potencia pues son centros de transformación, de ahí la importancia que tiene la protección en la subestación ya que cada elemento está sujeto a una falla o corto circuito y otros tipos de evento que afectaran a la subestación, para lo cual se utiliza relés numéricos que detectaran las fallas, e iniciaran la operación de los dispositivos de interrupción en los circuitos. Por otra parte, las protecciones se utilizan para evitar la destrucción de equipos o instalaciones por causa de una falla que podría iniciarse de manera simple y después extenderse sin control en forma encadenada. Los sistemas de protección deben aislar la parte donde se ha producido la falla buscando perturbar lo menos posible la red, limitar el daño al equipo fallado, minimizar la posibilidad de un incendio, minimizar el peligro para las personas, minimizar el riesgo de daños de equipos eléctricos adyacentes. Tipos Subestación aérea: la subestación aérea o tipo poste es empleada en zonas rurales y urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales o residenciales. La subestación aérea esta conformada por un transformador de distribución, acompañado de su respectiva protección contra sobretensión (descargadores de sobretensión) y protección contra sobre corriente (cortacircuitos), como también de algunos accesorios indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y herrajes. Los trasformadores en este tipo de subestación pueden ser monofásicos o trifásicos y la alimentación de los transformadores que conforman una subestación aérea puede hacerse por red aérea o subterránea. Subestación tipo piso: La subestación de piso se utiliza en zonas urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales, comerciales, alumbrado público y residencial. Las subestaciones de piso presentan variantes que determinan su clasificación en: subestación tipo patio, subestación tipo pedestal o pad mounted y subestación capsulada. Subestaciones tipo patio: las subestaciones tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias, habitualmente son alimentadas por redes subterráneas a 34.5 kv y en el lado de baja tensión se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del usuario. La subestación debe estar provista de una puesta a tierra a la cual se conectarán las partes metálicas no conductoras del

equipo empleado en la subestación, así como las crucetas metálicas, los cables de guarda, la carcasa del transformador, los DST y el neutro del transformador. Subestación pedestal o pad mounted (tipo jardín): esta puede ser utilizada a la intemperie o al interior de edificios, ofrecen seguridad para ser instalada en lugares en que existe paso de personas como en parques o avenidas. Esta subestación cuenta con dos gabinetes, uno en el que se encuentra alojado el transformador el cual lleva sus protecciones internas y otro para la caja de maniobra. Esta subestación debe contar con una puesta a tierra a la que se conectan las partes metálicas de la dicha subestación, al neutro del transformador y la tierra de los descargadores de sobretensión. La subestación tipo jardín posee seccionadores de maniobras que pueden ubicarse en la celda de maniobra o a la intemperie y estos deben poseer un aislamiento en aceite o en sf6 y la cámara de interrupción del arco debe ser en aceite. El transformador de pedestal posee dos compartimientos cada uno con una puerta, en el lado izquierdo se alojan los terminales de alta tensión del transformador y al lado derecho los terminales de baja tensión. En el lado de alta tensión es protegido por un fusible de expulsión tipo bayoneta en serie con un fusible limitador de corriente el cual opera cuando hay fallas internas en el transformador. Y en el lado de baja tensión cuenta para su protección con un interruptor automático escogido según la corriente de cortocircuito y la curva de capacidad térmica que pueda soportar el transformador. Subestaciones capsuladas: Son aquellas en las que existe un recinto cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas, una de ellas destinada para el transformador de distribución, una celda para el equipo de protección y maniobra, es decir el seccionador tripolar de trabajo bajo carga con nivel de aislamiento de 15kv; otra celda alberga el grupo de medida compuesto por los transformadores de potencial y corriente. Estos transformadores se protegen con fusibles limitadores de corriente, el cual se selecciona dependiendo de la potencia nominal del transformador. Subestación tipo local: las subestaciones tipo local en la actualidad ya no son permitidas debido al gran peligro en el que se expone el personal, ya que tanto el transformador de distribución, los seccionadores de operación bajo carga o el barraje, se encuentran a la vista en el interior de un recinto cerrado. Subestación subterránea: esta se instala bajo el piso en andenes, zonas verdes o en un predio particular, están conformadas por dos bóvedas una para el transformador y otra para el seccionador de maniobras, estas se encuentran unidas por un banco de ductos. El seccionador debe ser de tipo inundables de operación bajo carga de 200 A, debe contar con codos pre moldeados sin partes vivas expuestas, para la conexión de los terminales de media tensión. El transformador puede ser sumergible u ocasionalmente sumergible de capacidad hasta 200 KVA, con la propiedad de permanecer hasta tres horas en agua, si el transformador no

cuenta con el conjunto de protección y seccionamiento interno, se deben instalar seccionadores independientes en aceite o en sf6 sumergibles; los bornes de conexión de baja tensión deben ser aislados y los de alta deben ser codos pre moldeados resistentes a la humedad. Componentes Un equipo de protección no es solamente la protección o rele, propiamente dicho, sino que incluye a todos aquellos componentes que permiten detectar, analizar y despejar la falla. Los sistemas de protección de un sistema de potencia se componen generalmente de los siguientes elementos:   

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Batería de alimentación: es el elemento que garantiza la continuidad del suministro de la energía necesaria pare el funcionamiento del equipo de protección. Transformadores de medida para protección Elementos de medición: son aquellos que permiten saber en qué estado está el sistema. En esta categoría se clasifican los transformadores de corriente y los transformadores de voltaje. Estos equipos son una interfaz entre el sistema de potencia y los relés de protección. Reducen las señales de intensidad de corriente y tensión. Relés de protección o relevadores: son aquellos que ordenan disparos automáticos en caso de falla. Son la parte principal del sistema de protección. Contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, reconectadores u otros. Los interruptores: que hacen la conexión o desconexión de las redes eléctricas. Son gobernados por los relés y operan directamente el sistema de potencia. Sistema de alimentación del sistema de protecciones: Se acostumbra alimentar, tanto interruptores como relés con un sistema de alimentación de energía eléctrica independiente del sistema protegido con el fin de garantizar autonomía en la operación. De esta forma los relés e interruptores puedan efectuar su trabajo sin interferir. Es común que estos sistemas sean de tensión continua y estén alimentados por baterías o pilas. Sistema de comunicaciones: Es el que permite conocer el estado de interruptores y relés con el fin de poder realizar operaciones y analizar el estado del sistema eléctrico de potencia. Existen varios sistemas de comunicación. Algunos de estos son: 1. Nivel 0. Sistema de comunicaciones para operación y control en sitio. 2. Nivel 1. Sistema de comunicaciones para operación y control en cercanías del sitio. 3. Nivel 2. Sistema de comunicaciones para operación y control desde el centro de control local.

4. Nivel 3. Sistema de comunicaciones para operación y control desde centros de control nacional. Funciones Dentro de las redes de transmisión y distribución eléctrica, una subestación juega un rol fundamental, realizándose en ella diversas funciones que permiten la correcta transferencia de energía desde los centros de generación hasta los clientes finales. Considerando los diversos fenómenos y fallas que afectan a las redes eléctricas, se hace mandatorio que estas cuenten con protecciones que aseguren su óptimo funcionamiento, así como también la mayor vida útil de sus componentes. La función principal de un sistema de protección de una subestación es fundamentalmente la de causar la pronta remoción del servicio cuando algún elemento del sistema de potencia sufre un cortocircuito, o cuando opera de manera anormal. Existe además una función secundaria la cual consiste en proveer indicación de la localización y tipo de falla. En otras palabras, las funciones de los sistemas de protección de las subestaciones se resumen así:   

Proteger efectivamente a las personas y los equipos Reducir la influencia de las fallas sobre las líneas y los equipos Cubrir de manera ininterrumpida el sistema de potencia, estableciendo vigilancia el % del tiempo. Esquema básico

Esquemas de protección relevador-relevador Esquema de protección para una subestación de distribución con un transformador de potencia mayor de MVA e interruptores de circuito.

Esquema de protección fusible-relevador Para las subestaciones en las cuales sus bancos de transformación tienen una capacidad entre 7.5 y menor de 10 MVA. Son los fusibles de potencia los que realmente protegen al transformador y lo aíslan en caso de falla.