¿Qué es una subestación? Funciones clave, niveles de voltaje y equipo esencial

 

 

El sistema de energía consta de centrales eléctricas, subestaciones, líneas y usuarios. La subestación es el vínculo intermedio entre las centrales eléctricas y los usuarios. Se usa principalmente para convertir la electricidad de voltaje -} en bajo - electricidad de voltaje. Al mismo tiempo, controla, protege, mide, monitora y procesa electricidad para satisfacer la transmisión de energía, la distribución, el suministro y otras necesidades relacionadas.

 

Funciones principales de las subestaciones

 

1. Conversión y regulación de voltaje
Las subestaciones convierten la electricidad de un nivel de voltaje a otro -, ya sea que la intensifique por la transmisión de distancia durante mucho tiempo - o la disminuya para la distribución local. Además, las subestaciones pueden regular el voltaje a través de TAP - transformadores de cambio y dispositivos de potencia reactiva, como bancos y reactores de condensadores.

2. Funciones de control y protección
Las subestaciones también pueden controlar y proteger la electricidad. Por ejemplo, las subestaciones pueden garantizar el funcionamiento seguro del sistema de energía a través de dispositivos como disyuntores, desconectores e interruptores de puesta a tierra. Si un sistema de energía falla, la subestación puede cortar la fuente de alimentación a tiempo para evitar accidentes.

3. Funciones de medición y monitoreo
Las subestaciones también pueden medir y monitorear la electricidad. Por ejemplo, las subestaciones pueden monitorear parámetros como voltaje, corriente y energía de la electricidad y registrar datos relevantes. Estos datos se pueden utilizar para la gestión de operaciones y la optimización del sistema de energía.

4. Función de distribución
Las subestaciones también pueden distribuir electricidad. Por ejemplo, las subestaciones pueden distribuir electricidad a diferentes áreas y equipos de energía para satisfacer diversas necesidades de energía.

 

Por nivel de voltaje

 

Bajo - subestación de voltaje: Operando por debajo de 1 kV, generalmente ubicado cerca de los usuarios finales.

 

Medio - subestación de voltaje: Operando entre 1 kV y 10 kV, común en ciudades y áreas industriales.

 

Alto - subestación de voltaje: Operando desde más de 10 kV hasta menos de 330 kV, formando la columna vertebral de las cuadrículas regionales.

 

Extra - high - subestación de voltaje: Operando a 330 kV y arriba, utilizado para largas - transmisión de distancia y sistema - Interconexiones de nivel.

 

Por papel en el sistema de energía

 

Subestación central: Ubicado en nodos críticos de la red eléctrica, que generalmente funciona a 330–500 kV o más. Conectan múltiples fuentes de energía y subsistemas. Una falla en dicha estación puede causar interrupciones del sistema - de ancho o apagones.

 

Subestación intermedia: Se utiliza principalmente para el intercambio de energía y la seccionalización de largas líneas de transmisión. A menudo tienen roles de transmisión y distribución, que generalmente operan a 220-500 kV.

 

Subestación regional: Se centró en suministrar electricidad a una ciudad o región específica, que generalmente funciona a 110–220 kV. Una interrupción aquí afecta solo al área de distribución local.

 

Subestación terminal: Ubicado cerca de los centros de carga al final de las líneas de transmisión, que generalmente funcionan a 110 kV, suministrando electricidad directamente a los usuarios. Las interrupciones impactan principalmente a los usuarios finales conectados.

 

Componentes de subestación

 

Una subestación está compuesta por varios sistemas integrados:

 

 Equipo eléctrico: La parte central es responsable de la conversión de potencia, la transmisión y la protección.

 

 Infraestructura civil y estructuras de acero: Incluyendo cimientos, edificios de control y marcos de soporte.

 

 Sistema de fuente de alimentación: Como los sistemas de energía DC, asegurando una potencia ininterrumpida para equipos de control y protección.

 

 Sistema de comunicación y automatización: Admite intercambio de datos, control remoto y operación inteligente.

 

 Sistema de videovigilancia y seguridad: Asegura la seguridad del personal y el equipo.

 

Protección de rayos y sistema de conexión a tierra: dirige de forma segura y las corrientes de rayo a tierra.

 

Comprender el equipo primario y secundario en subestaciones

 

Puedes pensar en una subestación como una "fábrica de electricidad".

El equipo primario es como la maquinaria pesada en el piso de fábrica - haciendo directamente el trabajo de manejar altos voltajes y grandes corrientes.

El equipo secundario actúa como el cerebro y el sistema nervioso en la sala de control - monitoreo, comandando y alertas para garantizar que todo el sistema funcione de manera segura, inteligente y eficiente.

 

 

Transformadores de potencia

Se utiliza para cambiar los niveles de voltaje entre diferentes partes del sistema de energía.

Un transformador de potencia es un dispositivo eléctrico estático (es decir, una máquina giratoria no -) que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro a través de la inducción electromagnética. Pasa el voltaje hacia arriba o hacia abajo para cumplir con los requisitos de transmisión y distribución. La energía se transfiere desde el devanado primario al devanado secundario, lo que permite la transmisión de distancia eficiente larga - y una distribución de energía confiable.

 

 Disyuntores

Informe o desactive los circuitos eléctricos durante las condiciones normales de funcionamiento o falla, protegiendo el equipo y garantizando la seguridad.

Los interruptores de circuitos se encuentran entre los componentes más críticos y complejos en un sistema de energía. Equipados con dispositivos de enfriamiento de arco avanzado - y mecanismos de velocidad -, pueden interrumpir altas - corrientes de voltaje en condiciones normales y de falla. Permiten cambiar de configuración, aislar fallas rápidamente y mantener la confiabilidad y la seguridad de toda la cuadrícula.

 

Los tipos comunes de interruptores de circuitos incluyen:

SF₆ (gas - aislado) interruptores de circuitos

Interruptores de vacío

Interruptores de circuito de aire

Interruptores de circuitos de aceite

Cada tipo se selecciona en función del nivel de voltaje, el entorno y las necesidades de aplicación.

 

 Desconectar interruptores (aisladores)

Proporcione un punto de desconexión visible y confiable para el mantenimiento y la conmutación operativa.

Los interruptores de desconexión no son - carga - dispositivos de ruptura utilizados para aislar el equipo durante el mantenimiento. Crean una brecha abierta claramente visible cuando se desactivan, asegurando la separación segura del equipo de los circuitos vivos. Si bien no pueden romper la carga o las corrientes de falla, juegan un papel crucial en:

Garantizar el aislamiento- Proporcionar una desconexión clara para la inspección y el mantenimiento.

Habilitando las operaciones de conmutación- Coordinando con los disyuntores para permitir la sección o transferencias de la barra colectora.

Cambiar pequeñas corrientes- Capaz de apagar corrientes limitadas, como corrientes de excitación de transformadores descargados o corrientes de carga del condensador.

 

 Transformadores de instrumentos

 

 Pararrayos

Proteja el equipo de subestación de las sobretensiones transitorias causadas por los rayos o las operaciones de conmutación.

Los pararnizos de aumento actúan como barreras protectoras, desviando las sobretensiones de forma segura al suelo antes de que puedan dañar los transformadores, la aparición u otros componentes vitales. Son esenciales para mantener la longevidad del equipo y prevenir cortes de energía.

 

 Barras colectivas

Barras conductoras que recolectan y distribuyen energía en diferentes circuitos dentro de la subestación.

Las barras colectivas son tiras metálicas o barras, típicamente hechas de cobre o aluminio, utilizadas para consolidar la energía eléctrica y distribuirla de manera eficiente a través de múltiples circuitos salientes. Permiten un cambio flexible, un fácil acceso de mantenimiento y admiten una alta corriente - capacidad de carga con una pérdida de energía mínima.

 

 Cables y líneas aéreas

Conductores que transportan energía eléctrica hacia y desde la subestación.

Estos son los medios de transmisión que conectan subestaciones a otras partes de la cuadrícula o directamente para finalizar los usuarios -. Las líneas aéreas son comunes para la transmisión de distancia larga -, mientras que los cables subterráneos se usan en urbanos o espacio - áreas restringidas por razones estéticas y de seguridad.

 

 Equipo de conexión a tierra

Dirige las corrientes de fallas de forma segura al suelo, protegiendo tanto el personal como los dispositivos eléctricos.

La conexión a tierra adecuada asegura que cualquier corriente no intencionada - debido a la falla de aislamiento, el rayo o la falla del equipo - tiene una ruta de resistencia - baja a la Tierra. Esto minimiza el riesgo de descarga eléctrica, daños al equipo o incendio, y es un aspecto fundamental del diseño de seguridad de la subestación.

 

 Relés protectores

Detectar fallas en el sistema de energía y enviar señales de viaje a los interruptores de circuitos para aislar la sección defectuosa.

Los relés protectores sirven como el "sistema nervioso" de una subestación, monitoreando constantemente parámetros como la corriente, el voltaje, la frecuencia y el ángulo de fase. Cuando se produce una falla como un cortocircuito, sobrecarga o falla a tierra, los relés analizan instantáneamente los comandos de viaje de datos y emitidos a los interruptores de circuitos - evitando el daño del equipo y garantizar la estabilidad del sistema. Los relés modernos a menudo son programables y admiten múltiples funciones de protección en un dispositivo.

 

 Dispositivos de automatización

Incluya relés digitales, sistemas de reclasificación automáticos - y dispositivos electrónicos inteligentes (IED) que habilitan el control inteligente y autónomo.

Los dispositivos de automatización son esenciales para realizar una operación de subestación inteligente. Realizan una variedad de funciones, como diagnóstico de fallas, equilibrio de carga, conmutación remota y recuperación de - a través de la reclamación automática -. Estos dispositivos reducen la necesidad de intervención manual, acortan la duración de la interrupción y mejoran la eficiencia operativa general. La integración con los estándares IEC 61850 permite un intercambio de datos sin problemas y la coordinación del sistema.

 

 Instrumentos de medición

Se utiliza para el monitoreo continuo de parámetros eléctricos como voltaje, corriente, frecuencia y potencia.

Instrumentos de medición - que incluyen voltímetros, ammetios, medidores de potencia y medidores de frecuencia - proporcionan datos de tiempo -} real a los operadores y a los sistemas automatizados. Esto garantiza una evaluación precisa del sistema, pronóstico de carga y gestión de energía. La precisión y la confiabilidad son críticos, especialmente en entornos de voltaje -.

 

 Sistemas de monitoreo (por ejemplo, SCADA)

Los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) permiten monitoreo remoto, control, gestión de alarmas y registro de datos históricos.

Los sistemas SCADA sirven como interfaz digital entre equipos de campo y salas de control. Los operadores pueden monitorear el estado de la subestación, operar dispositivos, analizar alarmas y revisar las tendencias históricas -, todo desde una ubicación centralizada. SCADA mejora el tiempo de respuesta, la seguridad operativa y las capacidades de diagnóstico al tiempo que permite la visibilidad de tiempo real - en la cuadrícula.

 

 Equipo de comunicación

Admite un intercambio de datos sin problemas dentro de la subestación y entre subestaciones y centros de control central.

El equipo de comunicación incluye fibra - enlaces ópticos, conmutadores, enrutadores y procesadores de comunicación. Estos sistemas aseguran la transmisión rápida, segura y confiable de los comandos de control, las mediciones y los informes de estado. Forman la columna vertebral de la infraestructura de la red inteligente y son vitales para operaciones coordinadas y diagnósticos remotos.

 

 Sistemas de suministro de energía (por ejemplo, paneles de CC, unidades UPS)

Proporcione potencia continua y estable para controlar, protección y dispositivos de comunicación - incluso durante las perturbaciones de la cuadrícula.

En las subestaciones, los dispositivos críticos deben permanecer alimentados independientemente de las condiciones de energía externas. DC Power Systems - que comprenden baterías, rectificadores y paneles de distribución - ofrecen copias de seguridad confiables durante las interrupciones. También se utilizan fuentes de alimentación ininterrumpidas (UPS) para mantener la calidad y la continuidad de la potencia, asegurando que las operaciones vitales nunca se interrumpan.