Paper Title (use style: paper title)

Estudio de los tipos de Subestaciones.

Ingeniera ElctricaQuito, Ecuador

AbstractEn el presente trabajo se realiza una investigacin sobre las subestaciones elctricas, que cumplen una funcin muy importante dentro de la cadena de la generacin de energa elctrica, para poder comprender el funcionamiento de las subestaciones elctricas es necesario estudiar la clasificacin de las mismas, as como una descripcin de cada uno de los tipos de subestaciones.Keywords- subestcion, SF6, AIS, GIS . IntroduccinUna red elctrica est conformada por varios componentes y accesorios que van ubicados desde la generacin, transmisin, distribucin, con la finalidad de producir energa elctrica de alta calidad para el consumidor final, obteniendo como objetivo fundamental proporcionar energa elctrica que sea confiable, que tenga continuidad, adems que cumpla con los valores correctos y establecidos de las magnitudes elctricas de potencia, es por ello que se hace necesario la implementacin de subestaciones elctricas, que sern de diferentes tipos dependiendo del sitio en el que se ubiquen, la funcin que cumplan, si sern de elevacin , reduccin, entre otras caractersticas para la eleccin de la subestacin[1][2][3].Durante el trabajo de investigacin se realiza una breve descripcin de las subestaciones elctricas, una clasificacin macro de las mismas, luego los tipos que se tienen con su respectiva descripcin y concepto de la misma, con algunos grficos se lograra una mejor comprensin para finalizar se sacaran conclusiones que tambin son una parte fundamental para el anlisis[4][5][6].Subestacin ElctricaUn sistema elctrico de potencia (SEP) es el conjunto de centrales generadoras de lneas de transmisin interconectadas entre si y de sistemas de distribucin esenciales para el abastecimiento de energa a los consumidores finales.Con base a esta definicin un SEP tiene como objetivo principal, generar energa elctrica en las cantidades suficientes y en lugares adecuados para proceder a transmitir la energa elctrica en grandes bloques hacia los centros de consumo y finalmente distribuir a los consumidores, todo esto efectuado al menor costo posible lo que implica tener un mnimo margen de prdidas en las etapas de transmisin y distribucin garantizando la calidad del servicio y respeto al medio ambiente.En este sentido el sistema de subtransmisin es un conglomerado integrado por lneas, subestaciones y grandes consumidores de energa elctrica que operan voltajes con superiores a 34.5 kV y menores a 220kV, en el caso del Ecuador estos voltajes oscilan entre 46 y 69kV. La etapa de subtransmisin puede considerarse entonces como un punto intermedio entre las etapas de transmisin y distribucin de un SEP debido al nivel de voltaje al que trabaja, y por tanto de vital importancia monitorear continuamente este sistema para tomar las decisiones ms acertadas que garanticen su correcto funcionamiento.Las subestaciones constituyen una parte fundamental de un Sistema Elctrico de Potencia y fsicamente son un nodo en la red elctrica de potencia, que conecta las lneas de Transmisin por el lado de entrada y las lneas de Distribucin por el lado de salida. La energa elctrica se entrega a los usuarios mediante lneas que nacen desde centros o Subestaciones de Distribucin para esto la transportacin de la energa generada parte en alto voltaje con lneas de Transmisin, estas llegan a estaciones elctricas en donde se reducen los niveles de voltaje y arrancan las lneas de Subtransmisin que llevan la energa a las Subestaciones de Distribucin.Una subestacin elctrica es aquella que permite el flujo y suministro de potencia elctrica en sistema atraves del circuito de trasmisin, en la subestacin se produce una variacin de los parmetros elctricos tales como corriente y voltaje, ya que cuenta con una infraestructura apta para el objetivo as como maquinas estticas, circuitos de proteccin entre otras.En todo tipo de construccin ya sea comercial, residencial e industrial, se debe mantener la confiabilidad, la continuidad en el servicio de la energa elctrica, para ello son necesarias las subestaciones, siendo necesaria una clasificacin de las mismas.Clasificacin macro de la subestacin

Al momento de clasificar a las subestaciones se tiene dos partes fundamentales que son la parte de su funcionamiento o aplicacin, adems lo forma de cmo y en donde va a ser instalada la subestacin, estas dos partes serian la clasificacin macro de las subestaciones en los siguientes captulos se tiene la sub clasificacin, de cada una de las mismas.De acuero a la funcin que cumpleEn esta clasificacin depende del tipo de cambio en la magnitudes elctrica as se tiene las subestaciones de elevacin, reduccin, dependiendo del sitio, de reduccin ya sea en circuitos primarios o en circuitos secundarios[7].En la Fig. 1 se muestra un diagrama de clasificacin de subestaciones.

Tipos de subestaciones Elctricas[footnoteRef:1] [1: G. E. Harper, Fundamentos de instalaciones elctricas de mediana y alta tensin. Editorial Limusa, 2000, p. 516.]

Subestaciones de elevacinComo su nombre lo indica es un tipo de subestacin que se encarga de elevar el voltaje de un sistema elctrico de potencia, para la transmision de energa elctrica ya que la generacin se la realiza alrededor de entre 5 a 20 kv en distancias largas se hara imposible la transmision de energa entonces este tipo de subestacin se la encuentra muy cercana a las centrales generadoras de electricidad, con la elevacin del voltaje se logra reducir la corriente en las lneas de trasmisin y por ende mantener la Potencia del sistema[8].Subestaciones de reduccin en lineas primariasEste tipo de subestacin se encuentra conectada directamente a las lneas de transmision, la funcin de esta subestacin es reducir el voltaje a diferentes tipos de niveles dependiendo del sitio y de la necesidad se tiene dos diferentes niveles de voltaje ya sea en subtransmisin o en distribucin.Subestaciones de reduccin en lineas secundariasEn este caso los niveles de voltaje que van a ingresar estaran oscilando en niveles de media tensin (69kV, 115kV), para realzar la funcin de distribucin en niveles de baja tensin (6,9kV, 13,8kV, 23kV, 34,5kV), por lo tanto en la salida se tiene el nivel de distribucin.Subestaciones de enlaceCon la finalidad de tener una mayor flexibilidad en la operacin es que se tiene estas llamadas subestaciones de enlace, que permiten tener una mayor confiabilidad y por ende continuidad en el servicio.Subestaciones de anilloSon comnmente utilizadas en sistemas de distribucin con el objetivo de interconectar subestaciones que se encuentran conectadas a otros sitios.Subestaciones de SwitcheoLa principal caracterstica de estas subestaciones radica en la carencia de transformadores de potencia, la razn es que estas subestaciones se realizan operaciones de maniobra y Switcheo, o conexin y desconexin comnmente conocidas.De acuerdo al tipo de aislamiento Subestaciones convencionales (aisladas en aire - AIS)

Intemperie Subestaciones compactas (aisladas en SF6 - GIS) Intemperie Internas

Subestaciones convencionales (aisladas en aire - AIS)

Las subestaciones convencionales son las ms utilizadas los elementos tales como el prtico, los cables de las lneas de transmision son aisladas por aire, por esta razn los dispositivos se encuentran ubicados de manera individual, y aislados o separados del resto de elementos, los tamaos de los dispositivos y las distancias de separacin son grandes por seguridad de la subestacin, como se observa en la Fig. 2.

Subestacion aislada en aireSubestaciones compactas (aisladas en SF6 - GIS)

Existen las subestaciones aisladas en hexafluoruro de azufre aparecieron alrededor de 1970, para lograr una migracin de las subestaciones convencionales aisladas en aire a las de SF6 fue necesario cumplir normas y requisitos como resistencia al cambio, experiencia en el manejo de las subestaciones convencionales, existen varias aspectos de una subestacin en SF6. El espacio que se requiere para la construccin es mucho menor. Por la calidad del aislante proporciona una mayor confiabilidad. El tiempo en la construccin. El costo de toda la subestacin es elevado.Una subestacin compacta y aislada en SF6 se muestra en la Fig. 3, figura en la cual se pueden verificar las caractersticas antes mencionadas[9].

Subestacin en SF6 interna en un edificio[footnoteRef:2] [2: L. G. Bruno, Ingeniera Elctrica Explicada: Introduccin a las subestaciones aisladas en gas. Nov-2009.]

Conclusiones La produccin de energa elctrica requiere de muchos componentes que se interconectaran en el sistema de potencia, con la finalidad de tener confiabilidad en el sistema, y as lograr una correcta generacin, transmision y distribucin, es por ello que se utilizan las subestaciones elctricas.

La clasificacin de las subestaciones elctricas es de vital importancia, ya que dependiendo de la necesidad se puede realizar un diseo tcnico y econmicamente fiable, considerando el tipo de subestacin adecuada y as garantizar el correcto funcionamiento del sistema de potencia.

En la actualidad existen las subestaciones aisladas en SF6 que son de gran utilidad por las mltiples ventajas que ofrecen en relacin a las subestaciones convencionales aisladas en aire, como es el costo el espacio, la seguridad, la tecnologa utilizada entre otras son las caractersticas y ventajas que brindan una subestacin de este tipo.

References[1]G. Hernandez Martinez and V. Venegas Rebollar, Design and simulation of a grounding grid for GIS substation, Lat. Am. Trans. IEEE (Revista IEEE Am. Lat., vol. 6, no. 2, pp. 137143, Jun. 2008.[2]H. Y. Li, P. A. Crossley, and J. Fitch, Development of IEC61850 Hardware Laboratory Platform for Substation Protection and Control integration, 2008, pp. 501505.[3]S.-G. Liu, L.-Y. Ding, and H.-H. Zeng, Design and implementation of integrated protection apparatus in prefabricated substation, 2004, vol. 5, pp. 28042808 vol.5.[4]T. W. Diliberti and R. A. Smith, Industrial substations: plant-utility interface considerations, 1992, pp. 3538.[5]-January 1 2009, Manual DEL Tecnico En Subestaciones Electricas, Industriales Y Comerciales. El Precio Es En Dolares., 1a TAPA BLANDA edition. LTC., p. 424.[6]J. D. McDonald, Electric Power Substations Engineering, Third Edition, 3 edition. Boca Raton, FL: CRC Press, 2012, p. 536.[7]G. E. Harper, Fundamentos de instalaciones elctricas de mediana y alta tensin. Editorial Limusa, 2000, p. 516.[8]J. H. He, Y. Ren, Z. Q. Bo, B. R. J. Caunce, and A. Klimek, An Advanced Substation Communication System for Integrated Protection, 2006, vol. 3, pp. 832835.[9]L. G. Bruno, Ingeniera Elctrica Explicada: Introduccin a las subestaciones aisladas en gas. Nov-2009.