Subestaciones Electricas Convertidoras

Nombre : Taquichiri Ayaviri Alexandert Ariel Materia : Subestaciones Eléctricas

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SUBESTACIONES ELECTRICAS CONVERTIDORAS 1.-DEFINICIÓN DE UNA SUBESTACIÓN En toda instalación industrial, comercial y residencial es indispensable el uso de la energía eléctrica, la continuidad de servicio y calidad de la energía consumida por los diferentes equipos, así como la requerida para la iluminación, es por esto que las subestaciones eléctricas son necesarias para lograr una mayor productividad en la sociedad. Una subestación eléctrica es una de las partes que interactúa en el proceso de generación, transporte y consumo de la energía eléctrica, por lo cual se puede enunciar la siguiente definición: Es un conjunto de máquinas, aparatos y circuitos, que permiten cambiar las características de la energía eléctrica sin cambiar de frecuencia, y tienen la función de transmitir o distribuir la energía eléctrica de manera continua y segura, brindando seguridad para el sistema eléctrico, para los mismos equipos y para el personal de operación y mantenimiento. 1.2.- CLASIFICACION DE LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS Es un trato difícil hacer una precisa clasificación de las subestaciones eléctricas, pero, podemos considerar la siguiente: 1.2.1 Clasificación por el tipo de instalación o construcción:  Subestaciones de tipo intemperie.  Subestaciones de tipo interior.  Subestaciones de tipo blindado. 1.2.2 Clasificación por la función que desempeñan:  Subestaciones Eléctricas en plantas generadoras o centrales eléctricas  Receptoras primarias (reductoras)  Receptoras secundarias  Switcheo (interconexión) 1.2.3 Clasificación de acuerdo a la potencia y tensión de operación:  Elevadoras  Distribución primaria (enlace)  Distribución Secundaria  Convertidoras (Rectificadoras) 1.2.4.-Convertidoras:

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Las subestaciones de tipo convertidoras son conocidas con el nombre de rectificadoras y se utilizan para la conversión de tensiones de corriente alterna a tensiones de corriente continua.Subestación que incluye convertidores y cuya función principal es convertir la corriente alterna en corriente continua o viceversa. Según se esté tratando con corriente continua o alterna se distingue: 

EN CORRIENTE CONTINUA: Se utilizan grupos convertidores que transforman la corriente trifásica de alta tensión, de la red pública (corriente alterna trifásica de 50 Hz), en corriente continua a tensión más baja (3000 v, 1500 v, etc). Estos grupos convertidores pueden ser rectificadores de vapor de mercurio o de semiconductores.



Subestaciones de corriente continua: La distancia entre subestaciones es de 10 Km en el caso de corriente continua de 1500 v y de 20 Km en el caso de corriente continua de 3000 v. El esquema general de la disposición de las subestaciones en el caso de corriente continua es el siguiente:

Subestación de corriente continua - La subestación (a) está "alimentada en antena" puesto que está alimentada directamente por un puesto de alta tensión, al encontrarse cerca de éste. - La subestación (b), por razones de seguridad, está conectada por una conexión de socorro a otra línea de alta tensión. - La subestación (c) es una "subestación en derivación" por desviar la línea de alta tensión para pasar por ella a través de dos seccionadores. - La subestación (d) es una "subestación de seccionamiento" por sustituir los dos seccionadores por disyuntores para la protección.

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- La subestación (e) por estar muy próxima a otra subestación se le alimenta por una conexión simple. 

EN CORRIENTE ALTERNA:

Se distinguen dos casos: 1- Con electrificación de corriente monofásica 16 2/3 Hz: a) Con alimentación proporcionada por red especial a 16 2/3 Hz se utilizan transformadores que bajan la tensión a 15000 v. b) Con alimentación directamente de la red de alta tensión pública se utilizan convertidores de corriente trifásica a 50 Hz a corriente monofásica de 16 2/3 Hz a 15000 v. 2- Con electrificación de corriente monofásica de 50 Hz: Se tiene como red primaria la red pública trifásica; se utilizan transformadores monofásicos conectados entre dos fases de la red trifásica. 

Subestaciones de corriente alterna:

Se distinguen dos casos: a) Subestaciones de corriente monofásica a 15000 v y 16 2/3 Hz: b) De producción autónoma, con alimentación por medio de centrales monofásicas:

Subestación de producción autónoma.

c) De conversión centralizada, con alimentación desde puestos de conversión:

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Subestación de conversión centralizada

En los dos casos expuestos con anterioridad las subestaciones transforman la tensión de la línea de alta tensión de 110 Kv a los 15 Kv de la catenaria. Este sistema de disposición de subestaciones es frecuente en países tales como Alemania, Suiza, Austria o Noruega. d) De conversión repartida, que carece de línea de alta tensión para las estaciones y cada subestación está unida directamente a la red pública trifásica de 50 Hz mediante el puesto de transformación más cercano a ella. Con ello se consigue reducir de manera considerable la longitud de la línea electrificada, y con ello una disminución del coste de la electrificación. Este método de distribución de subestaciones se lleva a cabo en países muy industrializados tales como Suecia. e) Subestaciones de corriente monofásica a 25000 v y 50 Hz: Las subestaciones se disponen lo más cerca posible de los centros distribuidores de alta tensión y así conseguir que las líneas de alimentación sean lo más cortas posibles. La disposición es la siguiente:

Subestación en corriente monofásica 50 Hz - Subestación (a) con alimentación doble, unida a dos puestos de alimentación mediante una línea trifásica a cada uno.

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- Subestación (b) alimentada desde un solo puesto mediante una línea doble de dos conductores cada una. - Subestación (c) alimentada mediante una línea doble y otra trifásica de emergencia. 1.3 ELEMENTOS PRINCIPALES DE UNA SUBESTACION ELECTRICA En una subestación eléctrica se encuentran muchos dispositivos, los cuales cumplen funciones distintas. 1.3.1 Transformador de potencia: El transformador es una maquina eléctrica de corriente alterna que no tiene partes móviles. Es la parte más importante de una subestación eléctrica, consta de dos bobinas de alambre no magnético aisladas entre si y montadas estas en un núcleo magnético, todo esto sumergido en aceite aislante contenido en un tanque, (También se construyen transformadores de tipo seco). Este elemento tiene como objetivo cambiar la potencia eléctrica alterna de un nivel de voltaje a potencia eléctrica alterna a otro nivel de voltaje, mediante la acción de un campo magnético. El transformador puede ser utilizado como elevador de tensión o reductor de tensión, dependiendo esto de la relación de vueltas entre el devanado primario y el devanado secundario de sus bobinas 1.3.2 Transformador de medida: Los transformadores de medida (T.M.) son aquellos que transforman la corriente que se desea medir a valores secundarios cómodamente mensurables, manteniendo la relación correcta de los valores absolutos y las fases. Estos son transformadores de baja potencia destinados a alimentar instrumentos de medida, contadores, relés y otros aparatos análogos. 1.3.3 Interruptores de potencia: Un disyuntor o interruptor de potencia es un dispositivo de maniobra cuya función consiste en interrumpir la conducción de corriente en un circuito eléctrico bajo carga, en condiciones normales, así como, bajo condiciones de cortocircuito. Su comportamiento determina el nivel de confiabilidad de un sistema eléctrico. La parte activa esta formada por la cámara de extinción que soportan los contactos y la parte pasiva es la estructura que aloja a la parte activa.

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Dependiendo del medio usado para extinguir el arco eléctrico producido por la apertura de una corriente de falla, se denominan los siguientes:  Gran volumen de aceite.  Pequeño volumen de aceite.  Neumático (aire comprimido).  Vacío.  SF6 (hexafluoruro de azufre). 1.3.4 Seccionadores (Cuchillas): Los seccionadores o cuchillas son un dispositivo de maniobra que sirven para conectar y desconectar los diversos equipos que componen una subestación eléctrica. Su operación puede ser con circuitos energizados pero sin carga. Algunos equipos vienen equipados con dispositivos para ser operados bajo carga. Componentes del seccionador. Está formado por una base metálica donde se fijan dos o tres columnas de aisladores y sobre estos se encuentra la cuchilla. La cuchilla esta formada por una parte móvil y una parte fija que es una mordaza que recibe y presionan la parte móvil. Dependiendo de la posición que guarde la parte móvil de la cuchilla con respecto a la base puede ser:  Horizontal.  Horizontal invertida.  Vertical.  Pantógrafo. 1.3.5 Aisladores Es una pieza o estructura de material aislante, que tiene por objeto dar soporte rígido o flexible a los conductores de la subestación eléctrica y proporcionan el nivel de aislamiento requerido por el sistema. Deben soportar los diferentes estreses eléctricos y/o mecánicos a los que será sometida la subestación en condiciones normales de operación (sobretensiones atmosféricas, vientos, cortocircuitos, tracción mecánica, etc.). Están compuestos por una o mas piezas aislantes en las cuales los accesorios de conexión (herrajes) forman parte del mismo. 1.3.6 CONECTORES Son dispositivos que sirven para mantener la continuidad eléctrica entre dos conductores.

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Podemos distinguir de manera general cinco tipos de conectores:  Conectores mecánicos  Conectores automáticos  Conectores tipo cuña  Conectores por compresión  Conectores por fusión 1.3.7 Apartarrayos: El apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones de las subestaciones eléctricas contra sobretensiones de tipo atmosférico. Este dispositivo se encuentra conectado permanentemente en el sistema eléctrico, y opera cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. pág. 22 Su principio general de operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuya operación esta determinada de antemano de acuerdo a la tensión a la que va a operar. La función del apartarrayos no es eliminar las ondas de sobretensión presentadas durante las descargas atmosféricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales para las máquinas del sistema eléctrico. Los apartarrayos se emplean para limitar las sobretensiones que se producen por acción tanto de efectos transitorios (sobretensión debida a operación de interruptores) como de descargas atmosféricas a niveles en los que los aislamientos del equipo no sufran deterioro, así como para asegurar la continuidad del servicio al presentarse dichas sobretensiones. Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los conocidos como:  Apartarrayos tipo autovalvular.  Apartarrayos de resistencia variable.  Apartarrayos de oxido metálico.  Apartarrayos de cuernos de arqueo. 1.3.8 Pararrayos Los pararrayos o puntas de descarga son dispositivos de protección para la subestación y de toda la instalación en general contra descargas atmosféricas. Consisten en una varilla de material conductor con terminación en punta. Estas varillas se conectan a la red de tierras. El método de los pararrayos es que al existir descargas en la atmósfera, proporcionarles un camino de muy baja impedancia a fin de que se garantice que en caso de ocurrir una descarga, ésta se vaya a tierra a través de las puntas y no a través de otros elementos en donde pudieran ocurrir desgracias que lamentar.

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1.3.9 Sistemas puesta a tierra: Es el conjunto de elementos conductores que están en contacto directo con el suelo y que proveen caminos de baja impedancia para el retorno de la corriente de falla, proporcionando seguridad a cualquier ser viviente que pudiera estar dentro de la subestación en ese momento. En general, existen diversos sistemas (o subsistemas) de puesta a tierra en una misma instalación o planta, con características y requerimientos diferentes, siendo los más frecuentes los siguientes:  La puesta a tierra de potencia  La puesta a tierra para descargas atmosféricas  La puesta a tierra de instrumentos, equipos electrónicos y computadoras 1.3.10 Barras colectoras: Las barras colectoras son un conjunto de conductores que se utilizan como elementos de conexión común de los diferentes componentes de la subestación, generadores, transformadores, líneas de transporte, bancos de tierra, bancos de condensadores, etc. En forma genérica se designa al nodo que se utiliza para hacer las derivaciones y/o conexión entre los diferentes elementos que componen a la subestación eléctrica. 1.3.11 Tableros: Estos elementos se localizan dentro de la caseta de control, están diseñados para alojar, en su parte frontal a los dispositivos de apertura o cierre de interruptores y cuchillas, conmutadores de equipos de medición, cuadros de alarma, sincronización etc. En su parte posterior, por lo regular se encuentran todos los esquemas de protección. 1.3.12 Banco de baterías, Rectificador (Cargador) y UPS: Es una fuente independiente de energía, formada por un número determinado de celdas conectadas en serie para obtener la tensión en corriente continua requerida, se utiliza para suplir de electricidad y las luces de la subestacion electrica si falla la planta de emergencia. 1.3.13 Copas, empalmes y codos rompe arcos: Las copas terminales y codos rompe arco, son las terminaciones de los conductores aislados. Generalmente son de material polimérico, contraíbles y permite hacer el arreglo para la conexión de las parte viva y de la pantalla de tierra del conductor aislado a los diferentes equipos.