ISA-Diseño_Subestaciones - Ing. Méndez

Subestaciones a muy alta tensión

TEMAS 1.

Configuraciones

2.

Coordinación de aislamiento

3.

Compensación reactiva

4.

Transformadores de potencia

5.

Subestaciones aisladas en gas

6.

Distancias de seguridad

7.

Diseño

1 – Configuraciones

1 - Configuraciones Doble interruptor

1 - Configuraciones Interruptor y medio

B1

B2

Conexión de transformador directamente a barras

1 - Configuraciones Interruptor y medio

1 - Configuraciones Barra doble con transferencia

1 - Configuraciones Barra doble con transferencia

2 – Coordinación de aislamiento

2 – Coordinación de aislamiento

Dispositivos para la coordinación de aislamiento  Explosores  Descargadores de sobretensión  Resistencias de pre-inserción  Mando sincronizado

2 – Coordinación de aislamiento

2 – Coordinación de aislamiento

2 – Coordinación de aislamiento

2 – Coordinación de aislamiento



Sobretensión continua - Sobretensión temporal





Sobretensión de maniobra

Sobretensión atmosférica

3 – Compensación reactiva

3 - Compensación reactiva Condensadores en derivación

RL

U1

XL

IL XC

IC

IcXL

U1

IcRL

IL U2 Ir

Ir

U2

Ic

IrRL IrXL Caída de tensión debida a la corriente de carga

Carga

3 - Compensación reactiva Condensadores en derivación

Batería de condensadores con fusible externo

Batería de condensadores con fusible interno

3 - Compensación reactiva Reactores en derivación U1

RL

XL

IL XLi

I2

U2 Ii

Carga

3 - Compensación reactiva Reactores en derivación

Reactor en aceite

Reactor en aire

3 - Compensación reactiva Reactores de neutro



Los reactores de neutro se utilizan para contrarrestar el acople capacitivo entre las fases y así eliminar el arco secundario durante la apertura monopolar de una falla.

Reactor de neutro

3 - Compensación reactiva Diagrama unifilar típico para compensación en derivación

3 - Compensación reactiva Compensación serie RL

U1

XL

U’2

XC

U2 Carga

U2

U1

-Ic U’2 I

IXL IRL

3 - Compensación reactiva Compensación serie

3 - Compensación reactiva Diagrama unifilar típico para compensación en serie

4 – Transformadores de potencia

4 – Transformadores de potencia Transformadores o autotrasformadores: transformador de red Tipo de unidades: monofásicas o trifásicas Devanado terciario: cargable o devanado de compensación Cambiador de tomas bajo carga: pasos y tamaños de estos

Unidad de reserva: cambio rápido Sistema de extinción contra incendios: pros y contras Formas de mitigar contingencias •Muros cortafuegos •Foso de recolección de aceites

5 – Subestaciones aisladas en gas

5 – Subestaciones aisladas en gas

Ventajas:  Tamaño reducido: 5 al 15 % del área de la convencional  Menor tiempo de montaje  A prueba de contaminación ambiental  Menor mantenimiento  Mayor seguridad a los operadores  No produce radio interferencia

5 – Subestaciones aisladas en gas

Desventajas:  Mayor costo de los equipos  Mayor dificultad y costo para las ampliaciones  Necesidad de seccionadores de puesta a tierra en todas las secciones  Mayor dificultad para visualizar la configuración

6 – Distancias de seguridad

6 – Distancias de seguridad Supuestos para definir las distancias de seguridad

6 – Distancias de seguridad Circulación de personas

6 – Distancias de seguridad Circulación de vehículos

6 – Distancias de seguridad Circulación perimetral

6 – Distancias de seguridad Trabajos sobre equipos

7 – Diseño

7 – Diseño Procedimiento de diseño

7 – Diseño Información para el diseño  Altura sobre el nivel del mar  Temperaturas mínima, media y máxima anual y mensual  Humedad relativa  Viento máximo  Grado de contaminación ambiental  Exposición solar  Precipitación pluvial  Nivel de descargas atmosféricas  Amenaza sísmica  Características topográficas  Planos generales del área, con indicación de vías de acceso y líneas de transmisión.  Condiciones de suelos del terreno  Resistividad del terreno.

7 – Diseño Estudios

Información obtenida

Utilización de la información

Estudios fundamentales a) Flujo de cargas

b) Cortocircuito

  

Flujos máximos de potencia Corrientes máximas Tensiones máximas y mínimas

  

Ajustes de protecciones Establecer necesidades de compensación Relaciones de TC’s y TT’s

 

Corrientes de cortocircuito Distribución de corrientes y aportes Relación X/R Sobretensiones fallas asimétricas % de corriente cd aperiódica

  

Equivalentes Thevenin Coordinación de protecciones Selección pararrayos

Tiempos máximos para despeje de fallas Sobretensiones por rechazo de carga

 

Selección tiempos de recierre Selección pararrayos

Corriente capacitiva de líneas Máxima tensión extremo abierto Sobretensiones fases sanas

   

Selección pararrayos Selección interruptores Selección compensaciones Ajustes de relés de sobretensión

Frecuencias de resonancia (polos y ceros)



Determinación de la necesidad de filtros (para el caso de sistemas de compensación)

   c) Estabilidad

 

d) Sobretensiones temporales  Efecto Ferranti  Rechazo de carga  Por falla monofásica e) Estudio Z ()-armónicos

   

7 – Diseño Estudios

Información obtenida

Utilización de la información

Estudios transitorios      

a) Sobretensiones de maniobra Energizaciones Aperturas Recierres Recierre monopolar Descarga capacitores Despeje de fallas

  

 

b) Sobretensiones atmosféricas Descargas directas e indirectas Efecto distancia

Máximas sobretensiones Energía pararrayos Distancias de pararrayos a equipos

  

Sobretensiones máximas Corrientes de energización TTR en interruptores de alta tensión. Corrientes máximas Bobinas limitadoras Energía pararrayos

Dimensionamiento reactancias limitadoras Selección pararrayos Sintonización reactores de neutro (verificación de tomas) Selección interruptores Selección dispositivos de protección bobinas de bloqueo Selección pararrayos Coordinación de aislamiento