Sistemas de bus para subestaciones de distribución y transformación

Para la transmisión y distribución de energía eléctrica se utilizan líneas aéreas o cables de potencia con diferentes niveles de tensión, y su selección se basa en un análisis de aspectos técnicos y económicos.

Para garantizar una alta fiabilidad del suministro de energía, las redes eléctricas pueden ser más o menos multicadena. Esto permite, en caso de falla de las líneas de transmisión individuales, continuar abasteciendo a los consumidores a través de otras líneas.

Los puntos de las redes donde convergen dos o más líneas se denominan puntos nodales. Los dispositivos de conmutación diseñados para desconectar circuitos de líneas individuales en caso de averías o mantenimiento y reparación siempre se instalan en estos puntos de unión.

Todos los dispositivos de maniobra necesarios para ello, así como los equipos de medida, control, protección y auxiliares están ubicados en una subestación de distribución.

Si, además de estos dispositivos, se instalan transformadores en la subestación de distribución para cambiar el nivel sin embargo, dicha subestación se denomina subestación.

Las subestaciones de distribución están equipadas con los siguientes elementos estructurales principales:

• Shina;
• Desconectador;
• Interruptor de alimentación;
• convertidores de corriente y voltaje;
• limitador de sobretensiones;
• Seccionador de puesta a tierra;
• Posiblemente: transformador.

Las subestaciones están equipadas con conjuntos y componentes con características técnicas que cumplen con los requisitos y posibles cargas mecánicas y eléctricas.

Dado que las subestaciones modernas se controlan principalmente de forma remota, están equipadas con dispositivos adicionales de monitoreo y control. Además, las subestaciones están equipadas con dispositivos de medición y medición de la electricidad suministrada a los consumidores, así como dispositivos de protección contra sobretensiones.

El elemento principal de la subestación de distribución es la barra colectora. Como regla general, parece una línea de aire corta. Para corrientes muy altas, se coloca en un tubo enfriado internamente por aceite.

Hay varios tipos de arreglos de barras y la elección de un arreglo en particular depende de varios factores, como el voltaje del sistema, la posición de la subestación en el sistema, la confiabilidad del suministro de energía, la flexibilidad y el costo.

Desde un punto de vista físico, el bus es el nodo de la red. En este punto comienzan y terminan líneas separadas, que en este contexto se llaman comederos.

Los comederos se pueden encender y apagar usando interruptores. Dado que estos interruptores transportan corriente de funcionamiento y, en caso de mal funcionamiento, corriente de emergencia, se denominan interruptores de potencia.

Interruptores de potencia modernos de alto voltaje nivel hasta 380 kV son capaces de conectar/desconectar corrientes de hasta 80 kA de forma fiable y sin daños. Los interruptores de alimentación requieren un mantenimiento regular.

Para garantizar la seguridad de dicho trabajo, los interruptores automáticos están equipados con los llamados seccionadores… A diferencia de los interruptores de alimentación, los seccionadores solo se pueden encender/apagar en el estado apagado, es decir. sólo después de abrir los interruptores automáticos correspondientes.

Para evitar operaciones de conmutación erróneas, los seccionadores y los interruptores automáticos están enclavados entre sí mecánicamente.

Además, los seccionadores están diseñados para crear un punto de disparo visible, ya que en los interruptores de potencia este punto está ubicado en la cámara de arco y está oculto a la vista. De acuerdo con las normas de seguridad, al desconectar secciones de líneas eléctricas, el punto de desconexión debe estar visible.

Para poder realizar las actividades de mantenimiento de los juegos de barras sin interrumpir el suministro, la subestación de distribución debe estar equipada con al menos dos juegos de barras paralelos.

Para aumentar la flexibilidad de la red, es posible conectar alimentadores individuales a las barras colectoras mediante seccionadores. Además, para aumentar la libertad de acción, el raíl se puede dividir en varias secciones (la llamada sección longitudinal del raíl).

Gracias a estas medidas, una gran red eléctrica puede dividirse en varios tramos con aislamiento galvánico, lo que limita la cantidad de corrientes en caso de un posible cortocircuito.

Las acciones descritas generalmente se denominan operaciones de conmutación correctivas, y la configuración óptima de la red se determina de antemano utilizando programas de distribución de carga y protección contra cortocircuitos.

Al optimizar estas operaciones, se puede utilizar todo el potencial de la red eléctrica sin crear condiciones de trabajo peligrosas.

Las subestaciones de distribución y transformación se dividen en paneles separados que realizan funciones específicas. Hay cuadros de potencia, cuadros de toma de corriente y cuadros de conexión.

El diseño de los paneles individuales suele estar unificado. En los diagramas eléctricos, los paneles siempre se muestran en forma unipolar. Esto significa que en diagramas de este tipo, utilizando símbolos estándar, solo se representan los dispositivos necesarios para el funcionamiento de la instalación.

Diagrama esquemático de la fuente de alimentación.

De acuerdo con el esquema que se muestra en la figura, se construyen tanto paneles de potencia como paneles con dispositivos de salida de potencia. Ambos seccionadores están diseñados para disparar el interruptor junto con los transformadores de medida de corriente y tensión.

Si la instalación consta de varios buses, se deberá aumentar el número de seccionadores de bus el número de veces que corresponda para dos buses.

Los transformadores de medida registran los parámetros relevantes requeridos para los dispositivos de operación, conteo y protección.

Se utiliza un seccionador de puesta a tierra para proteger la línea de los efectos inductivos y capacitivos de las líneas adyacentes durante el mantenimiento, así como para protegerla contra la caída de rayos. Debido a su función, el seccionador de puesta a tierra a veces se denomina seccionador de puesta a tierra de servicio.

Para desconectar tramos mayores de la red en caso de emergencia o para realizar los trabajos de mantenimiento necesarios, se suelen utilizar al menos dos buses paralelos.

Sistema de doble carril

Usando el interruptor de alimentación de la placa de conexión, ambos buses se pueden conectar a un solo punto de nodo. Este tipo de conexión se llama conexión cruzada. Gracias a la conexión cruzada, las barras colectoras se pueden cambiar sin interrumpir la fuente de alimentación.

Los paneles de alimentación y los paneles con dispositivos de salida de energía, si es necesario, se pueden conectar a diferentes buses, como resultado de lo cual la fuente de alimentación no se interrumpe.

Dado que los seccionadores solo se pueden encender/apagar en estado apagado, el interruptor de alimentación debe integrarse en la conexión de los dos buses. Si las barras colectoras están interconectadas, primero debe cerrar ambos seccionadores y solo luego el interruptor de alimentación.

Al conectar las barras colectoras, se deben tomar las medidas apropiadas (por ejemplo, cambiar los cambiadores de tomas de los transformadores) para igualar sus potenciales, de lo contrario, aparecerán corrientes transitorias altas en las barras colectoras al conectar las barras colectoras.

Después de conectar las barras, se puede realizar cualquier conexión y desconexión de las fuentes de alimentación porque ya no hay diferencia de potencial en las barras.

Solo es necesario asegurarse de que el otro seccionador de la misma línea se cierre antes de abrir un seccionador. De lo contrario, el seccionador estará bajo carga al abrirlo, lo que puede causar destrucción e incluso daños a otros componentes de la instalación.Por lo tanto, los seccionadores están protegidos contra aperturas accidentales mediante dispositivos especiales de bloqueo (eléctricos y neumáticos).

Para estudiar los procesos básicos que tienen lugar en una subestación de distribución, puede armar un circuito experimental con el que puede realizar operaciones básicas de conmutación.

Puesto de experimentación

Diagrama esquemático del stand experimental

Tal stand experimental para el estudio de sistemas de bus de subestaciones de distribución y transformadores (stand de laboratorio de la empresa alemana Lucas-Nuelle) se encuentra en el centro de recursos "Econtechnopark Volma".

Para obtener una descripción del equipo del laboratorio de aprendizaje del Centro de recursos, consulte aquí — y aquí —

Captura de pantalla de SCADA para Power Lab: bus dual

El análisis de los parámetros de tensión y corriente se realiza mediante el software SCADA for power Lab (SO4001-3F). Para aprovechar al máximo un sistema de bus dual, se recomienda que cada bus esté conectado a su propia fuente de voltaje.