Ingeniería de Máquinas y Sistemas Eléctricos: Maniobras en Instalaciones de Alta Tensión (Parte 3ª)

5.- Configuración de una Subestación Eléctrica

Una Subestación Eléctrica la podemos dividir en diferentes posiciones o módulos desde el punto de vista de su operatividad o maniobrabilidad, siendo estas las siguientes:

Posición de línea o líneas
Transformadores o Autotransformadores
Posición de barras

Se denomina posición (módulo o bahía) al conjunto de aparatos de corte para un mismo nivel de tensión que intervienen en las maniobras de un circuito de Alta Tensión, estando constituida una posición principalmente por un interruptor y dos o más seccionadores.

Figura 24: Posición o módulo

A continuación se explica de forma gráfica sobre un ejemplo, cada una de las distintas posiciones de una subestación genérica, así como las características de cada una de dichas posiciones.

Figura 25: Vistas en alzado y planta de las posiciones o módulos de una Subestación Eléctrica

5.1.- Posición de línea o líneas

Instalación dentro del recinto de la estación que comprende:

La llegada de la línea
Los aparatos de corte (seccionadores, interruptores)
Elementos auxiliares (bobinas de bloqueo, transformadores de medida y protección)

Figura 26: Posición de línea

5.2.- Posición de barras colectoras

Es el nudo donde se realiza la alimentación y reparto de energía de un mismo nivel de tensión.

Se clasifican en:

Por su situación en el parque; ejemplo: barras norte, barras sur
Por su función; ejemplo: barras principales, de reserva, de transferencia.
Otras denominaciones: barras A, barras B, barras I, barras II
Se indica también el nivel de tensión: barras I de 145 kV.

Figura 27: Posición de barras

5.3.- Posición Transformador

Está formada por las máquinas donde se realiza el proceso de transformación de tensión.

Puede estar formada por:

Un transformador o autotransformadores de potencia
Aparatos de corte que forman el módulo o módulos del transformador (transformadores de medida, autoválvulas, etc.).

Figura 28: Posición Transformador

5.4.- Posición de barras/celdas del lado de baja

En el caso de embarrado sus características son similares a las expuestas en el punto 5.2, salvo que al encontrarnos en un nivel de tensión diferente, en media tensión se utilizarán celdas prefabricadas pues poseen como ventajas la sencillez en cuanto al montaje así como la integración de equipos en su interior.

Figura 29: Posiciones de celdas del lado de MT

5.5.- Otros elementos

En las instalaciones eléctricas de alta tensión existen además otros elementos tales como baterías de condensadores, motores síncronos, reactancias de compensación, reactancias de puesta a tierra, etc.

Figura 30: Batería de condensadores y su esquema en la instalación

6.- Orden de operación en los aparatos de corte.

Como se sabe, los interruptores son aparatos de corte con procedimiento de extinción de arco y, por tanto, con poder de corte.

Los seccionadores sirven para abrir con corte visible los circuitos, pero carecen de poder de corte.

Debido a la diferencia entre seccionadores e interruptores respecto a la capacidad de corte, las maniobras que se realicen con ellos deberán ser ejecutadas en un orden lógico, para proteger a las personas que deben realizarlas y para que no se produzcan desperfectos en las instalaciones.

Figura 31: Maniobra incorrecta, apertura de seccionador en carga (circuito en tensión y con carga)

Figura 32: Maniobra correcta, apertura de seccionador en vacío (circuito en tensión y sin carga)

6.1.- Orden de operación en los aparatos de corte de línea.

Para abrir una línea el orden de operaciones es el siguiente:
Abrir en primer lugar los interruptores y, una vez comprobada su apertura, abrir los seccionadores.
Para cerrar una línea el orden de operaciones es:
Cerrar en primer lugar los seccionadores y después los interruptores.

Ejemplo: El esquema de la figura 33 corresponde a un parque intemperie. Se va a realizar el cierre y apertura de la línea L-l.

Las maniobras para el cierre serán:

Cerrar los seccionadores 89-1 y 89-2.
Cerrar el interruptor 52-1.

Habiendo realizado las maniobras anteriores, abrir la línea L-l.

Las maniobras serán:

Abrir el interruptor 52-1.
Abrir los seccionadores 89-2 y 89-1.

Figura 33: Realización de maniobras en líneas

6.2.- Orden de operación en los aparatos de corte de bancos de transformación.

La norma general para poner en servicio un transformador, es la de cerrar primero los aparatos con poder de corte del lado de mayor tensión, y después los del lado de menor tensión. Y para dejar fuera de servicio un transformador, hay que abrir primero los aparatos con capacidad de corte del lado de menor tensión y a continuación los del lado de mayor tensión.

6.3. Enclavamientos y bloqueos en los aparatos de corte.

Debido a las características de los aparatos de corte se ha establecido un orden de operación de los mismos en las diversas maniobras tipo. Este orden no es arbitrario, sino necesario para que las maniobras se efectúen con seguridad personal y para que los aparatos no se deterioren.

En razón de lo complejo de algunas instalaciones y para evitar posibles fallos, algunos aparatos de corte están dotados de enclavamientos que impiden la realización incorrecta de la maniobra; pues enclavar dos aparatos de corte es condicionar el funcionamiento de uno de ellos (abrir o cerrar) a una posición (de abierto o cerrado) del otro.

Los enclavamientos pueden ser:

Mecánicos.
Eléctricos.

6.3.1.- Enclavamientos mecánicos.

Los enclavamientos del tipo mecánico son dispositivos (cerraduras, trinquetes, topes, etc.) que inmovilizan o bloquean el mando de los aparatos de corte.

Las figuras 34 muestran diversos enclavamientos mecánicos por cerradura.

Objetivos

Con los sistemas de enclavamiento por llaves se pueden asegurar las funciones siguientes:

Impedir el acceso a partes móviles de la máquina hasta que éstas están paradas y aisladas de la fuente de energía motriz.

Impedir la puesta en marcha de la máquina hasta que las vías de acceso a las partes móviles estén cerradas y bloqueadas.

Símbolos empleados

Llave libre (se puede extraer de la cerradura).

Llave prisionera (no se puede extraer de la cerradura).

Ejemplos de realización

6.3.1.1.- Enclavamientos de celdas eléctricas de transformación

En las celdas eléctricas de transformación existe peligro de electrocución si se manipula en el interior de las mismas sin haber desconectado la tensión y colocado el circuito a tierra. La secuencia de operaciones a seguir es la siguiente:

Abrir el disyuntor de alta tensión (A.T.) y el de baja tensión (B.T.).
Abrir el seccionador de alta tensión (A.T.)
Colocar las tomas de tierra.
Abrir las puertas de las celdas del disyuntor de alta tensión (A.T.) y del transformador.
Con el sistema de enclavamiento representado en la figura 34d se asegura seguir esta secuencia de operaciones.

En la figura 34e se ha representado el circuito abierto. Para conectar nuevamente el circuito hay que seguir el siguiente orden:

Cerrar las puertas E y D, bloquearlas y retirar las llaves.
Llevar las llaves E y D al seccionador de puesta a tierra, desbloquearlo, abrirlo y bloquearlo en esta posición mediante la llave C.
Llevar la llave C al seccionador de A.T., desbloquearlo, cerrarlo y bloquearlo en esta posición mediante las llaves A y B.
Llevar las llaves A y B a las correspondientes cerraduras existentes en los disyuntores de A.T. y B.T., desbloquearlos y cerrarlos.

En estos sistemas de múltiples transferencias de llaves, es muy importante identificar fácilmente las mismas. Existen en la práctica varios sistemas para identificar las llaves, basados en utilizar un mismo grabado en la llave y en la cerradura, utilizar distintos tipos de llaves, para diferentes cerraduras, etc.

Fig. 34e: Enclavamientos mecánicos por cerradura en un centro de transformación

6.3.2.- Enclavamientos eléctricos.

Una primera misión de estos enclavamientos consiste en adecuar el circuito eléctrico de mando de un aparato de corte, mediante contactos pertenecientes al otro aparato con el que se quiere enclavar, con el objetivo de permitir el orden correcto en la realización de las maniobras y bloquear el incorrecto.

Cuando por razones de seguridad es necesario impedir el funcionamiento intempestivo de un aparato de corte dotado de mando eléctrico, el bloqueo de dicho aparato tiene por objeto impedir las órdenes de cierre y apertura del mismo.

Un ejemplo típico de esta operación, es la maniobra de cierre o apertura del seccionador de by-pass perteneciente a una línea. Cuando se vaya a ejecutar la maniobra de cierre o apertura de dicho seccionador, es necesario previamente, bloquear el interruptor para impedir la maniobra no deseada de éste.

Esto se consigue cortando la alimentación, generalmente de corriente continua, al mando eléctrico del aparato de corte que se desea bloquear. Por ejemplo: Retirando los fusibles de alimentación al circuito de mando de dicho aparato.

6.4.- Condiciones de enclavamiento en embarrados, ejemplos