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Directivas para el proyecto de subestaciones de alta tensión



Partes: 1, 2

    1. Definiciones
    2. Esquemas
      normalizados
    3. Condiciones a respetar en el
      proyecto de una subestación

    4. Condiciones de instalación del
      equipamiento
    5. Servicios
      internos
    6. Equipamiento
      de media tensión
    7. Comando

    8. Protecciones
    9. Red
      de puesta a tierra de la subestación

    10. Ampliabilidad de las subestaciones

    11. Criterios de distribución de tensiones
      auxiliares

    12. Tableros en las casetas
    13. Nota
      final
    14. 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:

    Esquema

    Hilo de guardia

    Tensión

     
      

    132 kV

    220 kV

    A

    Acero 70 mm2

    Aluminio 455 mm2

     

    B

    Acero 70 mm2

    Aluminio 455 mm2

     

    C

    Acero 70 mm2

    Aluminio 455 mm2

     

    D

    Acero 70 mm2

    Barras y acoplamientos: Al 2×725
    mm2

    Cables y trafos: Al 2×455
    mm2

    Descargadores y TT: Al 455
    mm2

    Barras y acoplamientos: Al 2×725
    mm2

    Cables y trafos: Al 2×455
    mm2

    Descargadores y TT: Al 2×455
    mm2

     

    Partes: 1, 2

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