Directivas para el proyecto de subestaciones de alta tensión

2. Definiciones
3. Esquemas
   normalizados
4. Condiciones a respetar en el
   proyecto de una subestación
5. 
   Condiciones de instalación del
   equipamiento
6. Servicios
   internos
7. Equipamiento
   de media tensión
8. Comando
9. 
   Protecciones
10. Red
    de puesta a tierra de la subestación
11. 
    Ampliabilidad de las subestaciones
12. 
    Criterios de distribución de tensiones
    auxiliares
13. 
    Tableros en las casetas
14. Nota
    final
15. Bibliografía

1.-
OBJETO

Establecer las directivas generales del proyecto, la
clasificación y las posibilidades de ampliación de
las subestaciones que se desarrollarán en la red de de una empresa de
distribución de energía, atendiendo
a las facilidades de mantenimiento
y operación, a la normalización de sus elementos y a la
reducción del impacto ambiental
en todos sus aspectos.

ALCANCE.

Las presentes Directivas alcanzan a todas las
subestaciones de alta tensión de tipo
intemperie.

2.-
DEFINICIONES

Subestación: Instalación dedicada a
la transformación de niveles de tensión de la
energía
eléctrica.

Aparatos: Cada uno de los elementos primarios
(conectados a potencial) dedicados a la interrupción,
transformación, seccionamiento y derivación a
tierra de
energía eléctrica de alta y media
tensión.

Campo o equipo: Cada uno de los espacios
funcionales, conformado por la agrupación de aparatos,
dedicados a:

-Ingresar o extraer energía de la
instalación (líneas o cables).

-Transformarla (transformadores).

-Cambiar la topología de la instalación
(acoplamientos).

-Poner a tierra una barra colectora (o una
porción de ella).

-Obtener alguna medición de las barras.

Celdas: Idem que el anterior exclusivamente en
tableros metálicos.

Secciones: Conjunto de celdas de media
tensión alimentadas desde un transformador.

Tableros de media tensión: Conjunto de dos
secciones.

Vano: Espacio entre dos pórticos y los
conductores tendidos o rígidos que lo vinculan.

Barra o barra colectora: Conductor que vincula
campos distintos (o celdas distintas).

Entrada o disposición en bloc: El
electroducto acomete directamente al transformador, sin barra
colectora. En este caso suele designarse como campo o equipo al
conjunto línea/ transformador.

Edificio de auxiliares: Es el que contiene los
transformadores y los tableros de servicios
internos, los tableros de baja tensión (para comando
reducido, medición, alarmas, fronteras, protecciones,
etc.), el equipamiento de telecontrol y de comunicaciones, la batería de acumuladores
con su cargador y la fuente de tensión segura. Tiene,
además, los servicios sanitarios para el personal.

Sala de celdas: Es el edificio que contiene el
(los) tablero(s) de media tensión.

Casetas (o quioscos): Son pequeños
edificios en las playas de las subestaciones con barras
colectoras dobles de alta tensión que contienen armarios
intermediarios, de protección, unidades remotas de
captación distribuida, etc., correspondientes a dos (2)
campos de alta tensión.

Control local digitalizado (C.L.D): Es el
sistema
computadorizado de control de la
subestación que elimina el tablero de maniobra local y que
es apto para el comando desde un centro de telecontrol. En media
tensión puede estar integrado a la
protección.

Tablero de comando reducido: Es el tablero de
comando sintético que permite operar los distintos campos
de la subestación en caso de:

– Indisponibilidad del sistema de control
digitalizado.

– Mantenimiento.

Consola de comando. Es el monitor y el
teclado que
permite operar la subestación en forma local desde el
edificio de auxiliares.

3.- ESQUEMAS
NORMALIZADOS

3.1.- ESQUEMAS NORMALIZADOS DE M.T. (Para 33 ó
13.2 kV).

3.1.1.- Sección normalizada tipo 1 de 33
kV.

La sección normalizada tipo 1 se configura con
cuatro (4) celdas de salida de cable, una (1) celda de acometida
de transformador, una (1) celda de medición de
tensión y puesta a tierra de barras y una (1) celda de
acoplador longitudinal de barras.(En la sección que
completa el tablero no se considera el acoplador
longitudinal).

El tablero es de simple barra y de interruptor
extraíble. La celda dedicada a la medición de
tensión y puesta a tierra de barras puede evitarse
agrupando estos elementos en la celda de transformador o de
acoplamiento de barras.

3.1.2.- Sección normalizada tipo 2 de 13.2
kV.

La sección normalizada tipo 2 se configura con
ocho (8) celdas de salida de cable, una (1) celda de acometida de
transformador, una (1) celda de medición de tensión
y puesta a tierra de barras y una (1) celda de acoplador
longitudinal de barras. (En la sección que completa el
tablero no se considera el acoplador longitudinal).

El tablero es de simple barra y de interruptor
extraíble. La celda dedicada a la medición de
tensión y puesta a tierra de barras puede evitarse
agrupando estos elementos en la celda de transformador o de
acoplamiento de barras.

3.2.- ESQUEMAS NORMALIZADOS EN A.T

ESQUEMA A. Son las SS EE de 132/13.2 kV de hasta
160 MVA de potencia
instalada sin barra de alta tensión. Se configuran con dos
transformadores de hasta 80 MVA cada uno, a los que acometen en
bloc o a una barra colectora simple, sendos electroductos de 132
kV. El tablero de media tensión está configurado
con hasta 4 secciones normalizadas Tipo 1 ó Tipo 2, de
acuerdo con sus posibilidades de ampliación
previstas.

ESQUEMA B. Son las SS EE de 132/13.2 kV de hasta
160 MVA de potencia instalada, con barra de alta tensión,
con acoplamiento longitudinal de alta tensión. Se
configura con una barra de alta tensión a la que pueden
acometer hasta 4 electroductos. El tablero de media
tensión es similar al del esquema A.

ESQUEMA C. Son las SS EE de 132/33/13.2 kV de
hasta 200 MVA de potencia instalada, con barra de alta
tensión, con acoplamiento longitudinal de alta
tensión. Se configura con una barra de alta tensión
a la que pueden acometer hasta 4 electroductos. Los tableros de
media tensión se configuran con secciones normalizadas
Tipo 2 (para 13.2 kV) y Tipo 1 (para 33 kV). En este
último caso puede postergarse la instalación del
número de celdas de cable saliente hasta completar el
tablero normalizado.

ESQUEMA D. Son las SS EE de 132/33/13.2 kV con
doble barra de alta tensión que pueden incorporar
transformación (con o sín barra) en 220 kV. La
potencia de transformación 132/13.2 kV es de hasta 120 MVA
y el tablero se configura con 4 secciones Tipo 2. La
transformación y el tablero de 33 kV es similar al esquema
C.

4.-
CONDICIONES A RESPETAR EN EL PROYECTO DE UNA
SUBESTACIÓN

4.1.- Ampliabilidad de la
subestación.

La adopción
de uno de los esquemas normalizados debe permitir la
ampliación total de la instalación hasta el
último nivel de desarrollo
previsto sin cortes del servicio en el
sector en funcionamiento. Esto implica prever en la etapa inicial
todos los trabajos que predispongan la situación futura
(montaje de pórticos, edificios de auxiliares, bases de
aparatos a construir cercanas a partes bajo tensión, red
de puesta a tierra con conductores de sección adecuada a
la corriente de falla normalizada para el último nivel de
tensión previsto, etc.). Las salas de tableros de media
tensión se pueden adecuar, cuando se estima una demora
razonable para la ampliación total, de manera de construir
solo el edificio con las dimensiones previstas para la etapa
inicial y predisponer la instalación para construir
oportunamente el resto del edificio.

4.2.- Seguridad del
personal y del material.

Debe tenerse en cuenta en la disposición del
equipamiento que se asegure la inaccesibilidad de todas las
partes bajo tensión a las personas de altura normal que
circulen por la instalación.

La distribución de los aparatos en la playa
será ejecutada de manera tal que los operadores tengan una
visión clara de la instalación, de manera de
dificultar las maniobras erróneas y brindar seguridad al
personal de operación para despejar rápidamente
cualquier zona afectada por tareas de mantenimiento o eventuales
siniestros.

Debe tenerse siempre en cuenta la posibilidad de
trabajar en un campo con total seguridad estando energizados los
campos anexos. Cualquier aparato de alta tensión debe
poder ser
retirado o instalado en la subestación sin desafectar del
servicio ningún equipo anexo. Esto incluye la posibilidad
de retirar o instalar transformadores de potencia.

4.3.- Operación de la
subestación.

Se tenderá a la adopción de disposiciones
planas sobre el terreno, que eviten las estructuras
demasiado altas y permitan una vigilancia y mantenimiento
racional de las barras colectoras y el equipamiento asociado.
Este debe poder ser mantenido evitando, tanto como se pueda, el
uso de medios de
elevación potencialmente peligrosos.

Los mismos recaudos se tomarán para que los
siniestros se autolimiten y no den lugar a cortes del servicio de
gran magnitud, adoptando disposiciones suficientemente espaciadas
del equipamiento para evitar que un incidente grave (incendio,
explosión o caída) provoque deterioros en los
elementos vecinos o se extienda a otras partes de la
instalación..

Por estas razones en subestaciones con barras colectoras
simples, dobles o triples se elige exclusivamente la
disposición de barras horizontal.

Debe facilitarse, además, la circulación
en la vecindad del equipamiento para permitir ganar tiempo en las
maniobras y supervisar mejor todos los elementos de la
instalación.

Los tableros de media tensión deben ubicarse
sobre el límite de la instalación para minimizar el
recorrido de los cables hacia el exterior de la
subestación.

Debe tenerse presente que todas las instalaciones debajo
del nivel del terreno son siempre susceptibles de
anegamiento.

4.4.- Construcción de la
subestación.

Deben adoptarse disposiciones que permitan una
normalización de los elementos constituyentes (obra civil,
conductores, bases de los aparatos, morsetería, etc.),
tendiendo a la reducción de los tiempos de obra, los
costos
resultantes de los beneficios de una economía de escala y los
estudios y cálculos particulares.

Es esencial que se dimensionen las bases de los aparatos
para provisiones de distintos fabricantes, de manera de reducir
las complicaciones consecuentes a una ampliación o un
reemplazo.

Las demoliciones vinculadas a las ampliaciones deben
evitarse tanto como sea posible y esto debe ser tenido en cuenta
en el proyecto de la subestación.

El uso de material industrializado, con buenas
características mecánicas y térmicas, debe
ser tenido especialmente en cuenta en el desarrollo de la obra
civil.

El impacto ambiental de la instalación debe
reducirse tanto como sea posible. En este sentido los valores
actuales son satisfactorios. Se conservan en estas directivas las
mismas alturas de los conductores, módulos de potencia y
niveles de tensión por lo que es esperable mantener o
reducir los actuales niveles de perturbación (ruido y campos
electromagnéticos). El tratamiento arquitectónico
de las fachadas es actualmente muy satisfactorio y el impacto
visual, favorable.

4.5.- Esquema de distribución de campos en
planta.

4.5.1.- Esquema "A".

Dos pórticos por conjunto
transformador-línea elevan los conductores por encima del
camino de transformadores y permiten una distribución
despejada del equipamiento. Cada uno de los dos vanos
determinados por estos pórticos es del orden de 20
metros.

4.5.2.- Esquema "B"

Cuatro pórticos configuran dos vanos de alrededor
de 20 m cada uno para las barras colectoras. Entre los dos
pórticos centrales se instala el acoplador longitudinal,
que consiste en un interruptor puente con dos seccionadores,
dispuesto en un vano de alrededor de 10 m, sin barra encima de
los aparatos.

4.5.3.- Esquema "C"

Cuatro pórticos configuran dos vanos de alrededor
de 30 m cada uno para las barras colectoras. Entre los
pórticos centrales se instala el acoplador longitudinal,
desarrollado en alrededor de 10 m y formado por un interruptor y
dos seccionadores. Siempre debe preverse la evolución a un esquema D, de manera
de disponer las bases civiles y los pórticos para esta
situación. En esa situación el acoplador
longitudinal se convertirá en acoplador transversal de
barras, mediante el tendido de barras colectoras superiores
perpendiculares a las barras colectoras. Solo cuando se
planifique llegar en intervalos cortos al esquema D, debe
preverse un acoplador transversal desarrollado en dos campos
anexos, con barras paralelas a las barras colectoras

4.5.4 .- Esquema "D"

Los pórticos para las barras de 132 kV configuran
vanos de alrededor de 40 m, en cada uno de los cuales se instalan
4 equipos de 10 m cada uno, que se disponen en forma alternativa
de manera de facilitar el mantenimiento.

Cuando se prevea la construcción de barras de 220
kV, partiendo de una entrada en block, deben construirse los
pórticos intermedios de las futuras barras, de manera que
los equipos en servicio no obstaculicen la ampliación
prevista.

4.5.- Conductores normalizados.

La elección de los conductores de alta
tensión para uso en subestaciones se ejecutará a
partir de las tres consideraciones siguientes:

4.5.1.- Calentamiento máximo admisible. Se
debe tener en cuenta el calentamiento del conductor por la
acción
de la corriente nominal, las sobrecargas y la acción de
cortocircuitos. Es necesario considerar que la sección de
los conductores de la subestación debe ser mayor que la
sección de la línea asociada debido a:

– La morsetería por unidad de longitud es mucho
mayor en una subestación y cada morseto puede significar
un punto caliente.

– El incremento de la flecha con la temperatura
tiene en las líneas una importancia menor en tanto no
suele haber problemas de
distancias disruptivas críticas. Si los hay en
subestaciones con las cruzadas inferiores.

– Las subestaciones deben estar mucho más
alejadas del colapso que las líneas.

4.5.2.- Tensión mecánica. No se deben superar los
valores que
establezcan las directivas correspondientes.

4.5.3.- Normalización existente y
consideraciones adicionales. Deben evaluarse los aspectos
siguientes:

– Secciones normalizadas actuales. (En líneas y
subestaciones).

– Diámetros lo suficientemente distintos para
apreciar su diferencia a simple vista.

– No incrementar (más bien reducir) la cantidad
de matriculaciones vigente en cables y
morsetería.

– Considerar que el colapso de una fase en una
subestación puede llevar a que se cambie solo esa fase
para reducir el tiempo de restablecimiento del servicio, con lo
que una futura modificación puede derivar en errores en la
elección de la morsetería.

4.5.4.- Conductores normalizados.

Debe tenerse siempre en cuenta en los esquemas C
y D la necesidad de llegar a la última etapa de la
ampliación prevista con los conductores previstos para el
esquema final.

Las secciones normalizadas de conductores de alta
tensión y de hilos de guardia son las que se detallan en
la tabla siguiente: