En este capitulo se darán a conocer de manera general, la selección y características de los elementos que hacen parte de la subestación seleccionada.
2.1. SECCIONADORES Y CUCHILLAS PUESTA A TIERRA
Para el presente diseño de la subestación se escogerán seccionadores rotatorios de dos columnas, los cuales son aptos ya que se pueden emplear para tensiones entre 72.5 y 420 kV. Por otra parte, ya que esta es una subestación tipo exterior se requiere en algunos casos colocar a tierra ciertos tramos de barraje, es por eso que se podrán encontrar cuchillas de puesta a tierra rotatorias, acopladas a los seccionadores mencionados anteriormente. La cantidad de seccionadores y de cuchillas de puesta a tierra se pueden ver en el diagrama unifilar de la configuración de interruptor y medio (Figura 6).
Figura 7. Seccionador Rotatorio de dos columnas
Tal como lo muestra la Figura 7, las dos bases rotatorias están montadas en un marco de acero perfilado mediante una viga de acople anclada. El poste aislador se fija a las bases de rotación y a los cabezales giratorios del tope conductor con sus brazos y contactos de alta tensión. Cuando actúa, ambos brazos giran 90°. En la posición de apertura, los seccionadores de dos columnas, de apertura central, crean una distancia de aislamiento horizontal. Los terminales de alto voltaje pueden girar hasta 360° permitiendo la conexión en cualquier dirección. Estos dispositivos mecánicos de conmutación, permiten alimentar, conducir, e interrumpir corrientes bajo condiciones anormales de operación por un tiempo limitado o bajo condiciones normales durante un tiempo ilimitado. Estos interruptores pueden ser empleados para maniobras de líneas aéreas, transformadores, bancos de reactivos o para permitir la conexión y desconexión de dos barras, así como cuando se desea transmitir potencia de una barra a otra.Los principales puntos a considerar cuando se selecciona un interruptor son:
Los valores promedios sugeridos por la IEC 56-2 están dados en la tabla 2 y los sugeridos por la ANSI se dan en la tabla 3.
Tabla 2. Valores nominales para coordinación de interruptores según IEC 56-2
La extinción del arco es a través de gas Hexafloruro de azufre (SF6). Este gas es particularmente apto como medio de extinción debido a su alta rigidez dieléctrica y a su alta conductividad térmica.
Estos interruptores tiene un mecanismo de operación impulsado por resorte, el cual consiste en un sistema mecánico en el que la energía se almacena en un resorte impulsor. El resorte se tensiona mediante un motor eléctrico y se retiene listo con un dispositivo de enganche, el cual cuando el interruptor dispara un imán libera el enganche y la fuera del resorte se emplea para mover el contacto.
Las ventajas de interruptores con Hexafloruro de azufre (SF6) son:
Las desventajas de los interruptores con Hexafloruro de azufre (SF6) son:
2.3. TRANSFORMADORES DE POTENCIA
El transformador es una maquina electromagnética cuya función consiste en modificar la relación de tensión y corrientes de la entrada y la salida en forma equivalente a la relación de espiras, conservando la potencia.Para el diseño de la Subestación Paez se instalaran cuatro (4) transformadores de potencia de 100 MVA. y relación de transformación 220/115 kV, con bobinas tipo galleta, refrigeración clase FOA (Enfriamento por aceite y aire forzado) y conexión del bobinado estrella – estrella.
Las bobinas en el primario y en el secundario, se devanan en forma de galletas rectangulares colocando las bobinas primaria y secundaria en forma alterna. Se utilizan en transformadores tipo acorazado para altas potencias y altas tensiones (230 a 400 kV).
2.3.2. CONEXIÓN ESTRELLA – ESTRELLA
Características:
2.4. TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
El transformador de corriente tiene un bobinado primario incorporado a la línea y conduce la corriente que fluye en la red; se equipa con varios núcleos secundarios. la función de un transformador de corriente en transformar la corriente que entra al primario en una corriente dada en magnitud y ángulo de fase dentro de los limites de error preestablecidos.En la Subestación Paez se instalaran cuatro transformadores de corriente de relación 500/5 A y dos de relación 1000/5 A. Los seis (6) transformadores tiene cada uno un requerimiento de potencia de 30 VA. y clase 5P10, para satisfacer los relés de sobrecorriente, relés de medición y cable.
Uno de los puntos mas importantes en el diseño de una subestación es la protección contra sobretensiones atmosféricas o de maniobras y es aquí donde los Pararrayos cumplen una función vital en la protección de los equipos y las instalaciones (especialmente transformadores de potencia).Existen en el mercado tres tipos de pararrayos.
La capacidad de absorción de energía de los pararrayos con resistencia de carburo de silicio (SiC) tipo válvula es tres veces mayor que los pararrayos con descargadores tipo plato, por lo cual se utilizaban en redes de alta tensión y en puntos neurálgicos del sistema de potencia. Actualmente los pararrayos de oxido de zinc has desplazado por completo a los de tipo válvula.
Las siguientes son algunas definiciones necesarias para la selección de un pararrayos:
2.5.1. SOBREVOLTAJE TEMPORAL (TOV)
Es una sobretensión oscilatoria de relativamente larga duración, esta levemente amortiguada o en ciertas ocasiones no esta amortiguada.
El rango de frecuencias del TOV, abarca desde unos pocos Hz hasta algunos cientos de Hz, y su duración va desde algunos milisegundos a algunas horas (dependiendo del tiempo de despeje de la falla.
2.5.2. VOLTAJE NOMINAL DE UN PARARRAYOS (Ur)
Es una medida de la capacidad de sobretensión temporal (TOV), de acuerdo con la IEC, Ur es la mínima capacidad TOV durante 10 segundos en un ciclo de prueba de los ensayos obligatorios de operación.
2.5.3. TENSIÓN CONTINUA DE OPERACIÓN (Uc o COV)
Es el máximo voltaje de diseño que se puede aplicar de forma continua entre los terminales de un pararrayos. La tensión continua de operación seleccionada deberá ser al menos igual a la tensión aplicada permanentemente durante las condiciones de servicio. Cuando el pararrayos se conecta fase – tierra, el COV es igual al máximo voltaje del sistema dividió por Ö 3. El máximo voltaje del sistema es usualmente 1.05 o 1.10 veces la tensión nominal del sistema.
2.5.4. FACTOR DE CAPACIDAD DE SOBREVOLTAJE TEMPORAL (Tr O Kt)
Es la capacidad que tiene un pararrayos de asimilar sobretensiones temporales expresada en múltiplos de la tensión nominal Ur.
2.5.5. TENSIÓN RESIDUAL DE UN PARARRAYOS (Ures)
Es el valor pico de voltaje que aparece entre los terminales de un pararrayos durante el transito o descarga de corriente a través de el.
Depende, tanto de la magnitud como de la forma de onda de la corriente de descarga. Para amplitudes y formas de onda que difieren de la corriente de descarga nominal, Ures se expresa generalmente en porcentaje del voltaje residual para la corriente nominal.
Para el diseño de la Subestación Paez, se instalaran pararrayos de Oxido de Zinc (ZnO) por presentar mayores ventajas respecto al sistema donde se instalaran.
Considerando que los dos sistemas (115 kV y 220 kV) están sólidamente aterrizados se harán los cálculos correspondientes para la selección apropiada de los pararrayos a instalarse en la subestación.
