ES2234402A1 - Subestacion electrica. - Google Patents
Subestacion electrica.Info
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Abstract
Subestación eléctrica. La subestación está definida por tener una configuración eléctrica en "anillo red" a base de módulos blindados M como aparamenta de alta tensión y aislados en SF6, cuya disposición forma cuadrados concatenados longitudinalmente, y en donde la disposición física de las fases es segregada. En base a la configuración en anillo A, a la utilización de módulos blindados M y a la disposición en fases segregadas, es posible una fabricación de elementos base normalizados que se trasladan ya probados hasta el lugar de la subestación para su conexionado a otros elementos y/o equipamiento ya existente, con la misma configuración u otra convencional, permitiendo montar y ampliar modularmente una subestación sin necesidad de realizar descargas ni interrupciones de servicio, y con una pérdida mínima de tiempo en los montajes, reparaciones y ampliaciones.
Description
Subestación eléctrica.
La presente invención se refiere a una
subestación eléctrica, la cual presenta una serie de
particularidades que afectan tanto a la configuración eléctrica
como a la disposición física de su equipamiento e incluso a la
tecnología de aislamiento eléctrico utilizada para la aparamenta de
alta tensión, en donde la nueva configuración está basada en la
disposición de módulos formando cuadrados concatenados
longitudinalmente, en adelante denominada "anillo red",
mientras que la disposición física del equipamiento será en fases
segregadas, y el aislamiento eléctrico será a base de hexafloruro
de azufre (SF6), en el que los elementos van en cámaras aisladas e
independientes formando módulos blindados.
El objeto de la invención es conseguir una
subestación eléctrica cuya implantación suponga, entre otras
prestaciones, mejorar los aspectos de seguridad y fiabilidad para
el sistema eléctrico, así como una óptima disponibilidad y
flexibilidad en la explotación, permitiendo una fácil ampliabilidad
así como efectuar la reposición de elementos y/o módulos sin
necesidad de interrupciones en el funcionamiento de la subestación,
y en período de tiempo muy reducido.
En una subestación eléctrica, los aspectos
fundamentales que deben de tenerse en cuenta para su implantación
corresponden a: la configuración eléctrica, la tecnología de
aislamiento eléctrico a utilizar, y la disposición física de su
equipamiento.
En relación con la configuración eléctrica de una
subestación, la misma viene determinada por la disposición e
interconexión de los distintos elementos que forman el equipamiento
en general, como son los interruptores, seccionadores,
transformadores de medida de intensidad y de tensión, embarrados,
etc.
Se conocen distintos tipos de configuraciones,
pudiendo citar como más importantes o habitualmente empleadas las
denominadas de "interruptor y medio", de "doble barra",
de "barra simple" y de "anillo clásico". En todas ellas
se requiere un elemento de corte (interruptor) y varios de maniobra
(seccionadores) por cada posición de entrada o salida de la
subestación, (línea, transformador de potencia, reactancia, banco
de condensadores, etc) que como es evidente, cada subestación
tendrá un número indeterminado de salidas y de entradas.
De dichos tipos de configuración referidos, la
denominada de "interruptor y medio", resulta la más apropiada
para las subestaciones críticas en alta tensión, por compatibilizar
en gran medida las necesidades de mantenimiento y explotación del
sistema (seguridad, fiabilidad, ampliabilidad, etc) dentro de un
nivel de coste aceptable.
La configuración de "doble barra", es más
económica que la de "interruptor y medio" pero ofrece menos
prestaciones en cuanto a disponibilidad y flexibilidad en la
explotación.
La configuración de "barra simple", es la
más económica pero tiene el inconveniente de que el comportamiento
en cuanto a disponibilidad y flexibilidad es inadmisible para los
niveles de tensión más críticos.
La configuración en "anillo clásico",
permite posibilidades aceptables para la explotación a un coste
relativamente económico, pero presenta el inconveniente de que la
configuración en sí es muy rígida en cuanto a su ampliabilidad.
En relación con la tecnología de aislamiento
eléctrico utilizada convencionalmente, puede ser de intemperie o
convencional, es decir utilizando las características dieléctricas
del aire, o bien de hexafloruro de azufre (SF6), también denominada
blindada.
En el primer caso se requieren unas dimensiones
importantes para garantizar el aislamiento necesario entre fases,
estando sometido el aislamiento a agentes atmosféricos que pueden
causar, de forma imprevisible, deterioros, envejecimientos
prematuros y fallos del equipamiento. Por su parte, la aparamenta,
es decir el conjunto de elementos que constituyen la subestación,
puede ser independiente y permite soluciones abiertas, o lo que es
lo mismo que cada elemento o dispositivo sea de distinto
fabricante.
En cuanto al segundo tipo de aislamiento
eléctrico, es decir el que usa tecnología blindada, al estar los
elementos encapsulados en un ambiente más aislante que el aire,
permite dimensiones mucho más reducidas, con menor impacto
medioambiental e índice de fallos sensiblemente menor. Por contra,
habitualmente son soluciones cerradas, es decir que existe un único
fabricante por instalación, obligando a depender del mismo durante
la vida útil de la subestación, de manera que las repercusiones de
los fallos suelen ser graves ya que suponen una mayor
indisponibilidad de la instalación y afectan a un mayor número de
elementos, sin olvidarse de que el coste inicial es sustancialmente
mayor que el requerido para aislamiento eléctrico de intemperie o
convencional.
En relación con la disposición física, o tercer
aspecto que hay que tener en cuenta en una subestación eléctrica,
convencionalmente se ofrecen diferentes soluciones dependiendo de
los otros aspectos citados (configuración y tecnología de
aislamiento), así como las necesidades de explotación requeridas,
siendo necesaria una definición inicial difícilmente modificable en
el futuro. En general, suelen definirse disposiciones trifásicas en
tres alturas.
Para un reparto equilibrado de cargas, es decir
para evitar flujos de potencia de gran magnitud sobre un elemento
(por ejemplo un interruptor que uniera un lado y otro de la
subestación), así como para limitar incidentes, repercusiones sobre
otros elementos ajenos al problema, suele ser recomendable
enfrentar entradas de generación con salidas de consumo y alternar
de forma inversa estos enfrentamientos. Es decir, si se disponen
dos líneas enfrentadas generación-consumo debe
intentarse que el enfrentamiento adyacente sea
consumo-generación, lo cual requiere en la mayor
parte de las ocasiones grandes dimensiones y cruzamientos, para
hacer llegar las líneas por el lado adecuado, con un considerable
costo económico y medioambiental.
La subestación de la invención presenta la
particularidad de que la configuración eléctrica es en "anillo
red", pero no el tradicional anillo clásico, sino un anillo
especial cuya característica de novedad reside en la disposición de
módulos blindados formando cuadrados concatenados
longitudinalmente, de cuyos vértices parten las denominadas
"posiciones" de entrada/salida.
Los módulos blindados de la subestación eléctrica
de la invención, están constituidos por un interruptor, dos
transformadores de medida de intensidad y dos seccionadores, con la
particularidad de que cada uno de estos elementos va dispuesto en
una cámara independiente y aislada de las restantes, formando todas
ellas el módulo blindado. El aislamiento eléctrico utilizado es
hexafloruro de azufre (SF6), sin descartar otros fluidos.
La disposición de dichos elementos en cámaras
independientes, permite restringir posibles problemas, no
repercutiendo averías a otras cámaras o elementos, garantizando con
ello el servicio del resto del equipamiento no afectado del módulo,
facilitando adicionalmente las actuaciones posteriores de
reparación y/o mantenimiento.
Por otro lado, la referida independencia de las
cámaras de cada módulo blindado, en combinación con la fiabilidad
que ofrecen los seccionadores, resultan de gran utilidad en la
manipulación y/o reparación de un interruptor averiado, ya que
posibilitan llevar a cabo la intervención completa en el propio
interruptor, e incluso el cambio de la parte averiada de éste, sin
necesidad de cortar la tensión en los extremos de entrada/salida
del módulo, ya que es posible aislar el fallo con los
seccionadores del módulo, facilitando la reposición del resto del
sistema en un período de tiempo mínimo, lo que supone una solución
a los graves problemas que se originan cuando se produce dicho tipo
de avería, utilizando la tecnología convencional de intemperie, ya
que en este caso se producen múltiples indisponibilidades de mayor
duración, tanto del interruptor afectado como de los
adyacentes.
Volviendo a la configuración en "anillo red"
de la invención, la misma permite ampliaciones relativamente
sencillas, sin más que añadir nuevos módulos formando cuadrados
longitudinalmente, con una influencia mínima en el resto de la
subestación, evitando indisponibilidades de servicio.
La conexión entre módulos blindados puede
llevarse a cabo de distintas maneras, bien mediante cable o tubo de
aluminio desnudo (aparamenta de intemperie), bien mediante
conducto blindado aislado en SF6, o bien de forma mixta, es decir
unas conexiones mediante conductos desnudos y otras conexiones
mediante conductos blindados.
Además, el anillo según la invención permite
cerrarse uniendo sus dos extremos longitudinales, lo que ofrece
unas posibilidades para la explotación similares e incluso
superiores a las disponibles en configuraciones de "interruptor y
medio" convencional.
Opcionalmente, el diseño contempla la instalación
de tres transformadores de medida de tensión de intemperie por
posición de entrada/salida, uno por cada fase eléctrica, de manera
que uno de los transformadores se conecta eléctricamente al vértice
asociado al anillo, mientras que los otros dos se conectan a la
"posición" después del seccionador de salida, pudiendo ser en
este caso del tipo capacitivo para permitir emplear métodos de
comunicación por onda portadora, lo que permite optimizar los
recursos de dichos elementos, disponiendo la tensión tanto para la
medida como para la protección y comprobación de sincronismo (para
cierre de interruptores) y los requerimientos para el sistema de
comunicaciones por onda portadora de una forma sencilla y
económica.
Otra ventaja que supone la configuración en
"anillo red" de la invención, es la desaparición de las
clásicas barras de conexión (conductores aéreos o tubo de aluminio)
y su protección diferencial asociada, con el consiguiente ahorro
económico y de espacio.
Asimismo, cabe destacar que dichos módulos
blindados admiten combinaciones con otros componentes de tecnología
de aislamiento de intemperie, permitiendo además desarrollar
cualquier tipo de configuración eléctrica, posibilitando
configuraciones mixtas, lo que permite abordar ampliaciones en
configuración de "anillo red" sobre una instalación, por
ejemplo de "interruptor y medio".
Otras ventajas que ofrece dicha tecnología, son
las siguientes:
- Permite la ejecución de "posiciones"
completas por fases, totalmente probadas en fábrica y transportadas
sin desmontaje, lo que disminuye los tiempos de montaje y pruebas
en el lugar de la subestación, así como los riesgos de errores de
montaje.
- El criterio único de normalización de los
módulos, permite la utilización de éstos en la totalidad de las
subestaciones, independientemente del tipo de aislamiento y de la
configuración que cada subestación tenga o tenga previsto disponer.
De este modo se ven reducidos los costes de ingeniería, de
mantenimiento, de montaje, etc.
- También ofrece las ventajas de que permite
sustituir cualquiera de los componentes del módulo blindado,
incluido un polo de interruptor, en un tiempo máximo que puede
estimarse en 6 horas, sin necesidad de medios o personal
especializado, en contra de lo que ocurre convencionalmente donde
el tiempo es muy elevado, con personal especializado y requiriendo
realizar descargas de ciertas partes de la subestación.
- Igualmente la utilización del doble
transformador de medida de intensidad por cada módulo, permite
solapar las zonas de protección adyacentes, de forma que no quedan
áreas desprotegidas, posibilitando la localización de fallos en el
interior de los módulos y proceder a su sustitución si fuera
preciso.
- Cabe igualmente destacar el hecho de que los
módulos blindados resultan inmunes a los agentes atmosféricos o
medioambientales puesto que no contienen partes móviles
externas.
- Finalmente, como otra de las ventajas cabe
destacar el hecho de que los elementos de intemperie sometidos a
los agentes atmosféricos son menores, con lo que los riesgos tanto
por faltas como por fallos se reducen.
Otra característica de novedad que incorpora la
subestación eléctrica de la invención, es que dispone sus fases de
forma segregada, es decir, que los anillos que se forman por fases
resultan independientes, impidiendo la formación de cortocircuitos
entre fases y permitiendo adoptar disposiciones físicas de la
aparamenta diferentes, bien sean en anillo, bien en batería o
incluso mixtas, de acuerdo con los requerimientos de espacio o de
llegada de las diferentes posiciones (entrada/salida), de manera
tal que la disposición en batería proporciona de forma natural
invertir eléctricamente la acometida de cargas que físicamente
llegan por un mismo lado de la subestación, permitiendo las
alternancias generación/consumo y evitando los cruzamientos entre
líneas.
En base a la segregación de las fases, es posible
efectuar una implantación tanto exterior como
interior, posibilitando con la misma configuración que la conexión de la subestación con las líneas de transporte pueda realizarse tanto con conductor aéreo como con cable aislado, así como con conducto blindado de SF6 o una combinación de cualquiera de las soluciones anteriores.
interior, posibilitando con la misma configuración que la conexión de la subestación con las líneas de transporte pueda realizarse tanto con conductor aéreo como con cable aislado, así como con conducto blindado de SF6 o una combinación de cualquiera de las soluciones anteriores.
La implantación exterior o de intemperie con
configuración en "anillo red", se basa en la disposición en
aéreo de cuatro conductores desnudos para posibilitar la conexión
de las tres fases de cada una de las entradas/salidas que acceden a
ellas, mediante puentes para establecer la continuidad eléctrica en
fase.
Dicha disposición o implantación es la que da
lugar a la segregación de las fases, permitiendo interconectar las
distintas entradas/salidas sobre los nudos más convenientes del
anillo, independientemente de la topología de llegada de las
posiciones entradas/salidas a la subestación, evitando con ello los
trazados circundantes y cruzamientos entre líneas que general y
convencionalmente se producen en las subestaciones existentes.
En la implantación de exterior la disposición de
los conductores puede realizarse en uno o dos niveles de altura,
mientras que en la implantación en interior la disposición de los
módulos se realiza en un edificio de una o varias plantas,
permitiendo disponer los accesos de las entradas/salidas a los
módulos, de forma que se posibilita en la práctica cualquier
conexión deseada, con bajos costes para las instalaciones
referidas.
En la implantación de intemperie referida con
anterioridad se establecen dos niveles, uno el correspondiente a los
módulos que forman los anillos y el otro correspondiente a los
conductores de conexión, pudiendo definir o establecer un tercer
nivel para conexiones que permiten realizar salidas laterales o
bien cruzamientos entre líneas o incluso para realizar el cierre
del anillo, lo cual evita realizar cruces alejados de líneas,
además de proporcionar mayores facilidades para la explotación y
mayor compactación.
Cabe igualmente destacar el hecho de que la
segregación en configuración de "anillo red" posibilita
establecer una modularidad que permite, con cambios mínimos de
proyecto, disposiciones impensables en cualquier otra solución de
las utilizadas hasta el momento en subestaciones de alta tensión,
todo ello de manera tal que se podrán realizar elementos base de
igual configuración física y con los mismos medios de emplazamiento
y montaje es decir, normalizados, de manera que esos elementos base
tendrán unas características comunes con mínimas variaciones, lo
que permite ser construidos y probados en fábrica para luego ser
trasladados y montados en la subestación sin obras de ingeniería, ya
que el desplazamiento y conexionado será siempre el mismo y las
variaciones que tengan entre sí estarán previstas únicamente para
poder efectuar, en unos casos, por ejemplo, una ampliación de la
subestación y, en otros casos, para realizar, por ejemplo, salidas
laterales, etc, pudiendo en definitiva implantar una subestación
como si se tratara de un puzzle.
Mediante la modularidad referida, los plazos de
entrega son menores, como lo será el tiempo de montaje,
independientemente de que cualquier ampliación o modificación no
requerirá dejar fuera de servicio una parte de la subestación.
Además, debido a la modularidad es posible la implantación de los
elementos base y/o implantación de una subestación y ampliación de
ésta, en cualquier lugar, sea cual sea la orografía del terreno.
Las dimensiones de la subestación, basada en los
aspectos de novedad referidos con anterioridad, respecto a una
equivalente de, por ejemplo, "interruptor y medio", resultan
mucho más reducidas tanto en lo que respecta a la superficie total
necesaria como a la altura, lo que en combinación con la
posibilidad de elegir distintos colores para los módulos blindados,
permiten disminuir el impacto medioambiental de forma
significativa.
Por otro lado, la disposición con fases
segregadas, conlleva la ventaja de evitar totalmente en la práctica
la posibilidad de que se den dentro de la subestación
cortocircuitos entre fases, lo que mejora notablemente la
eficiencia de estas subestaciones dentro del sistema eléctrico
global.
Igualmente, y como otra de las ventajas puede
citarse el hecho de que la configuración en "anillo red"
segregado permite a los usuarios de la instalación o subestación
poder llevar a cabo ampliaciones posteriores con módulos blindados
de fabricantes distintos al de los utilizados en la instalación o
subestación inicial, siempre que cumplan con unas características
básicas fácilmente cumplibles por cualquiera de los fabricantes de
este tipo de equipos.
Para complementar la descripción que seguidamente
se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de
las características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva un juego de dibujos en base a los cuales se
comprenderán más fácilmente las innovaciones y ventajas de la
subestación eléctrica objeto de la invención.
Figura 1.- Muestra el esquema correspondiente a
una configuración de "interruptor y medio" convencional,
utilizada en subestaciones eléctricas, según una representación
unifilar.
Figura 2.- Muestra el esquema correspondiente a
una configuración en "anillo clásico" convencional, utilizada
en subestaciones eléctricas, con una representación unifilar.
Figura 3.- Muestra el esquema correspondiente a
la necesidad de cruzamientos requeridos para alternar
generación/consumo, en una subestación eléctrica con configuración
en "interruptor y medio", en una representación unifilar.
Figura 4.- Muestra el esquema correspondiente a
la configuración en "anillo red" utilizada en la subestación
eléctrica de la invención, en una representación unifilar.
Figura 5.- Muestra el esquema de la figura
anterior con el anillo cerrado sobre sí mismo.
Figura 6.- Muestra el esquema correspondiente a
un módulo blindado utilizado en la subestación eléctrica de la
invención, con las cámaras independientes para el interruptor, para
cada uno de los dos transformadores de intensidad y para cada uno
de los seccionadores.
Figura 7.- Muestra el esquema correspondiente a
la combinación entre una configuración de interruptor y medio
convencional y la configuración en "anillo red" que forma
parte del objeto de la invención, en una representación
unifilar.
Figura 8.- Muestra el esquema correspondiente a
la forma de segregación de fases en la configuración en "anillo
red" de la invención, con dos niveles, uno correspondiente a los
módulos de anillo y el otro correspondiente a los conductores o
líneas de conexión.
Figura 9.- Muestra un esquema como el de la
figura anterior, pero mostrando la llegada de líneas por el lado
opuesto.
Figuras 10, 11 y 12.- Muestran otros tantos
esquemas en representación unifilar de una configuración en anillo,
en batería y mixta, con los mismos módulos blindados, todo ello de
acuerdo con el objeto de la invención.
Figura 13.- Muestra el esquema correspondiente a
la forma de conseguir una alternancia natural en la
generación/consumo, partiendo de una configuración en anillo para
llegar a una configuración en batería sin haber variado los
módulos.
Figura 14.- Muestra un esquema como el de la
figura 8, pero incorporando un tercer nivel para cruzamientos.
Figura 15.- Muestra un esquema como el de la
figura 8, pero incorporando un tercer nivel para salida
lateral.
Figura 16.- Muestra una representación física de
la configuración en "anillo red" con la instalación en
edificio, viéndose tres alturas, una para cada fase.
Figura 17.- Muestra una vista en planta de la
figura anterior.
Figura 18.- Muestra una representación
esquemática en planta de un sector de una subestación eléctrica
objeto de la invención, según vistas correspondientes a diferentes
niveles, con un detalle en cuadrícula para dejar ver los diferentes
elementos base.
Figura 19.- Muestra una vista esquemática en
alzado de lo representado en la figura anterior.
A la vista de las comentadas figuras, y haciendo
alusión concretamente a la figura 1, puede observarse la
representación esquemática correspondiente a una configuración de
"interruptor y medio" convencional, con el embarrado principal
B1 y B2, las posiciones de entrada/salida L1-L2,
L3-L4, L5-L6, así como una posible
posición futura L-L' de entrada/salida, según una
representación en línea de trazos. Entre las barras principales B1
y B2 van dispuestos, por cada fase, los interruptores I, los
transformadores de intensidad TI y los seccionadores S, así como
los seccionadores de puesta a tierra S', incorporando a las salidas
los transformadores de tensión TT y las bobinas de bloqueo B, todo
ello según una representación unifilar de esa figura 1.
En la figura 2 se muestra la configuración en
anillo clásico, con las posiciones de entrada/salida L1, mostrando
en el anillo los interruptores I, los transformadores TI, y en las
posiciones L1, L3 y L5 los correspondientes transformadores de
tensión TT, las bobinas de bloqueo B y los seccionadores de puesta
a tierra S'.
En la figura 3 se muestra una configuración
esquemática de interruptor y medio convencional entre cuyas barras
B1 y B2 únicamente se han representado interruptores I, ya que el
resto de componentes que no se han representado, así como en las
posiciones de generación/consumo 1, 2 y 3 no han sido tampoco
representados los distintos componentes, todo ello al objeto de
evitar complejidades, ya que lo único que pretende dicha figura 3
es mostrar la necesidad de cruzamientos para alternar
generación/consumo, ya que la conveniencia de enfrentar
generación/consumo, requiere en esta configuración convencional
llevar a cabo un cruzamiento para alternar tal generación/consumo,
cruzamiento que da lugar a necesidad de grandes dimensiones para
hacer llegar las líneas por el lado adecuado.
Pues bien, esos problemas se resuelven mediante
los aspectos de novedad contemplados en la subestación eléctrica
de la invención, donde la configuración es en "anillo red"
como se representa en la figura 4, pero no en anillo clásico como
el mostrado en la figura 2, sino un anillo que se configura
disponiendo, segregando las fases, en módulos blindados M formando
cuadrados concatenados longitudinalmente, de cuyos vértices parten
las posiciones de entrada/salida L1-L2,
L3-L4, L5-L6, viéndose la
posibilidad de ampliar sin ningún tipo de problema, según la
posición L-L', representada en línea de trazos. En
tal figura 4 cada módulo blindado M comprende un interruptor I, dos
transformadores de intensidad TI y dos seccionadores S,
complementándose con los seccionadores de puesta a tierra S',
mientras que en las posiciones L1-L2 y restantes,
van dispuestos por cada fase un transformador de tensión TT y una
bobina de bloqueo B, de manera que uno de los transformadores está
conectado al respectivo vértice del correspondiente anillo,
mientras que los otros dos, uno por cada fase, están situados en la
"posición" correspondiente con posterioridad al seccionador de
salida S'.
Dicha configuración, de acuerdo con lo mostrado
en la figura 4, permite ampliaciones relativamente sencillas sin
más que añadir nuevos cuadrados o anillos longitudinalmente, con
una influencia mínima en el resto de la subestación, evitando
indisponibilidades de servicio, permitiendo además la conexión
entre módulos blindados M de manera indistinta, bien mediante cable
o tubo de aluminio desnudo, bien mediante conducto blindado aislado
en SF6, o bien mediante una solución mixta, es decir, con unos
conductos desnudos y otros mediante conductos blindados.
Asimismo, la configuración en "anillo red"
referida permite cerrarse mediante la línea C mostrada en la figura
5, uniendo los extremos de la disposición de los módulos M
dispuestos longitudinalmente, proporcionando unas posibilidades
para la explotación similares e incluso superiores a las
disponibles en configuraciones de "interruptor y medio"
convencionales.
En cuanto a los transformadores de tensión TT
conectados a la correspondiente posición L1-L2,
L3-L4, L5-L6 o L-L',
como ya se ha dicho, están conectados después del seccionador de
salida S' correspondiente, pudiendo ser dichos transformadores TT
de tipo capacitivo para permitir emplear métodos de comunicación
por onda portadora y así optimizar los recursos de dichos
elementos, disponiendo de la tensión tanto para medida como para
protección y comprobación del sincronismo y los requerimientos para
el sistema de comunicaciones por onda portadora de una forma
sencilla y económica.
En cuanto a los módulos blindados M, serán
normalizados y comprenderán, como ya se ha dicho, un interruptor 1,
dos transformadores de intensidad TI y dos seccionadores S,
complementándose con los seccionadores de puesta a tierra S', con
la particularidad de que cada uno de esos elementos se dispone en
una cámara independiente y aislada mediante SF6, viéndose en la
figura 6 como el interruptor I irá en una cámara C1 aislada e
independiente respecto a las cámaras CT donde van situados los
transformadores de intensidad TI y éstas igualmente aisladas e
independizadas, al igual que la cámara C1 del interruptor, aislada
e independizada de las cámaras CS correspondientes a los
seccionadores S.
La disposición de cámaras independientes y
aisladas, para cada elemento permite restringir posibles problemas,
no repercutiendo averías a otros compartimentos, de forma que se
garantice el servicio del resto del equipamiento no afectado del
módulo M, característica esta que facilita adicionalmente las
actuaciones posteriores de reparación o mantenimiento.
Por otro lado, en base a esa independencia entre
las cámaras referidas y la fiabilidad que ofrecen los
seccionadores S, resultan especialmente útiles en caso de avería en
el interruptor I, ya que permite llevar a cabo intervención
completa, incluso cambio de la unidad, en el interruptor I sin que
para ello haya que quitar tensión en los extremos del módulo M, con
lo que dichos módulos blindados M permiten aislar el fallo con los
seccionadores S, facilitando la reposición del resto del sistema en
un período de tiempo mínimo.
Por otro lado, los módulos blindados M admiten
combinaciones con otra serie de elementos de tecnología de
aislamiento de intemperie, tal y como se muestra en la figura 7,
donde existe una parte con una configuración de interruptor y
medio, con las barras B1 y B2, los interruptores I y las posiciones
L1-L2, L3-L4 y la posición
L-L' de ampliación, para conectar con la
configuración en "anillo red" a base de los módulos blindados
M con posiciones de entrada/salida, señalada también en línea de
trazos, como ampliación que forma parte de la determinada por los
comentados módulos M de esa figura 7. Es decir, la integración de
los elementos definidos por los módulos M permite desarrollar
cualquier configuración eléctrica, posibilitando configuraciones
mixtas, y en tal sentido permite abordar ampliaciones en
configuración "anillo red" sobre una instalación de
interruptor y medio como se muestra en esa figura 7.
En las figuras 10, 11 y 12 se muestra una
configuración de anillo formada para los módulos blindados M,
identificados con la referencia interna 1, 2, 3 y 4
respectivamente, que permite adoptar disposiciones físicas
diversas, pudiéndose pasar de la figura 10 a la figura 11 donde la
disposición física es en batería, mientras que en la figura 12 se
muestra una combinación mixta, es decir en disposición física de
anillos y batería combinados, siempre con la misma representación
en cuanto a disposiciones unifilares (anillo).
En la figura 13 se muestra como puede pasarse
desde una disposición en anillo a otra en batería, en la que de
forma natural puede llevarse a cabo la inversión eléctrica de la
acometida de cargas que físicamente llegan por un mismo lado de la
subestación, permitiendo las alternancias generación/consumo y
evitando los cruzamientos entre líneas.
En relación con la disposición física en fases
segregadas, de acuerdo con lo mostrado en las figuras 8, 9, 14 y
15, cabe decir que en la figura 8 se muestran dos niveles, uno
correspondiente a los anillos independientes A formados por los
módulos blindados M con los elementos para su conexión a las
respectivas fases \diameter0, \diameter4 y \diameter8 de las
posiciones L1-L2, de manera que ese nivel formado
por los anillos A se conecta a las referidas fases, determinando
éstas un segundo nivel, y en donde las tres fases están definidas
por cuatro conductores, dos de ellos referenciados con las letras X
e Y, y los otros dos referenciados con la letra Z, con la
particularidad de que los dos primeros corresponden únicamente a
las fases \diameter0 y \diameter8, completándose dichas fases
con los tramos independientes X' e Y', respectivamente,
pertenecientes a los conductores Z, formando estos dos últimos la
tercera fase, con la particularidad de que la continuidad eléctrica
de los conductores se realiza mediante puentes P, ya que todos
ellos están divididos en tramos, habiéndose previsto lógicamente
que los tramos independientes X' e Y' no puedan puentearse con los
conductores Z puesto que se produciría un cortocircuito al ser de
fases diferentes.
Si se observa y se comparan las figuras 8 y 9,
puede comprobarse como el vértice V del anillo A de la derecha
está, en la figura 8, conectado con el conductor X, mientras que el
vértice V' de ese mismo anillo A está conectado con el tramo de
conductor X' de esa misma fase, mientras que en la figura 9 están
conectados a la inversa, es decir el vértice V conectado al tramo
X' y el vértice V' conectado al conductor X, pero en ambos casos a
la fase \diameter0, pudiendo comprobar como se lleva a cabo una
alternancia sin necesidad de un tercer nivel y sin necesidad de
cruzamientos, sino únicamente aprovechando que un tramo
independiente X' o Y' inservible para los conductores Z de una
fase, pueden ser utilizados para definir las otras fases X e Y,
respectivamente.
Por lo tanto, en el caso de querer modificar la
disposición física de los elementos, bastará con anular los puentes
P y recolocarlos de otra manera, y ello en base a utilizar cuatro
conductores para determinar las tres fases eléctricas.
Mediante dicha disposición, un tercer nivel
podría utilizarse para salidas laterales como se muestra en la
figura 14, en la que L1 y L2 están en un mismo plano, mientras que
las fases que corresponden a las salidas laterales están en otro
plano superior, según una disposición de trayectoria perpendicular
a las fases de las líneas L1 y L2 referidas con anterioridad,
estableciéndose la conexión mediante los correspondientes puentes
P.
En la figura 15 se muestra concretamente la
implantación del tercer nivel para las salidas laterales.
Por lo tanto, ese tercer nivel posibilita
disponer de otra capa de conexiones para realizar salidas laterales
como se ve en la figura 15, cruzamientos entre líneas o embarrados
como se muestra en la figura 14, o el propio cierre del anillo,
ofreciendo mayores facilidades para la explotación y mayor
compactación, evitando cruces alejados de líneas.
La disposición física en fases segregadas admite
además la instalación interior como se muestra en las figuras 16 y
17, con la disposición de los módulos M en el interior de un
edificio referenciado en general con E, de una o varias plantas,
mostrándose en la figura 16 tres plantas, una para cada fase,
representándose en la figura 17 la vista en planta de la figura 16,
viéndose la configuración en "anillo red" sobre el propio
edificio E.
Como ejemplo de la modularidad proporcionada por
la utilización de los módulos blindados M y de la segregación de
fases, así como la disposición física del equipamiento, a
continuación y de acuerdo con las figuras 18 y 19, se va a
considerar una subestación de intemperie de seis entradas/salidas,
definiéndose elementos base tridimensionales normalizados F, G, K
interconectables entre sí para conformar la configuración deseada.
En el ejemplo de la figura 18 los elementos base F y K, que en los
tres niveles se referencian con F1, F2, F3 y K1, K2, K3,
corresponden a conexiones para entrada/salida de posiciones,
mientras que los elementos base G, referenciados con G1, G2 y G3
para los tres niveles, son elementos base que contienen los módulos
blindados M, de manera que la combinación de dichos elementos F, G
y K proporcionan distintas alternativas para resolver situaciones
de implantación dificultosa, como pueden ser zonas con desniveles,
cauces de ríos, etc.
Con objeto de que pueda comprenderse la zona o
parte que ocupan o corresponden a los elementos base F, G, K, en
la figura 18, se ha sacado un detalle cuadriculado en el que
aparecen los elementos base F1, G1, K1; F2, G2, K2 y F3, G3, K3,
mostrando a título de ejemplo, con sendas flechas, las cuadriculas
G1 y F2, y su correspondencia con los elementos base enmarcados de
manera sombreada sobre la propia figura 18.
Evidentemente, se trata de elementos base que al
estar normalizados pueden montarse y conectarse de forma agrupada
o independientemente, al objeto de adaptarse a los diferentes
condicionantes físicos que puedan darse en los emplazamientos
disponibles para la subestación. En dichas figuras 18 y 19 se
muestra como los elementos base F están previstos para salidas
laterales, que es la zona de la izquierda, representándose en la
figura 19 como el espacio escasamente ocupado por ese elemento base
de conexión es posible aprovecharlo para poder implantar otros
componentes, tal como un transformador de potencia TP, ocurriendo
otro tanto en la zona de ubicación de los elementos base K, donde
también pueden implantarse otros elementos, ya que está ocupado
únicamente con los medios de conexión al embarrado o líneas
situadas a un nivel superior, mientras que el elemento base G, y
que corresponde a los módulos blindados M, ocupa toda la zona.
Evidentemente los citados elementos base F, G y K
pueden ser exactamente iguales y permitir ampliaciones por ambos
lados, o bien estar unos previstos para permitir únicamente una
salida lateral, condenando ese lado, como ocurre con lo mostrado en
las figuras 18 y 19 con el elemento base F, o bien estar previsto
para permitir la ampliación que se quiera, por otro lado, como
ocurre con el módulo de la derecha K, aunque en todos los casos los
elementos base son normalizados y varían únicamente en el tipo de
conexión, pudiéndose implantar de igual manera sobre una
cimentación ya prevista en el terreno.
Claims (13)
1. Subestación eléctrica, que estando definida
por:
a) la interconexión de los diferentes elementos
(interruptores, seccionadores, transformadores de medida de
intensidad y tensión, embarrados y otros) que componen el
equipamiento o subestación, determinando la denominada
"configuración eléctrica" de la propia subestación; b) la
tecnología de aislamiento eléctrico utilizada, bien sea de
intemperie, utilizando como medio aislante la característica
dieléctrica del aire, o bien utilizando elementos encapsulados en
ambiente de hexafloruro de azufre (SF6) formando módulos blindados,
y c) la disposición física de las correspondientes fases, se
caracteriza porque la configuración eléctrica está
determinada por la disposición en anillo A de módulos blindados M
formando cuadrados concatenados longitudinalmente, de cuyos
vértices parten las correspondientes posiciones L de
entrada/salida; con la particularidad de que cada uno de los
módulos blindados M está formado por un interruptor I, dos
transformadores de medida de intensidad TI, dos seccionadores S y
dos seccionadores de puesta a tierra S', estando cada uno de estos
elementos dispuesto en una cámara independiente y aislada mediante
SF6; habiéndose previsto que la disposición física de las fases 00,
04, 08 esté realizada de forma segregada, permitiendo adoptar para
el mismo esquema eléctrico (anillo) tanto disposiciones físicas en
anillo, como en batería o mixtas, así como la fabricación de
elementos base F, G, K normalizados y con las mismas
características.
2. Subestación eléctrica, según reivindicación 1,
caracterizada porque los módulos blindados M se
interconexionan mediante cable o tubo de aluminio desnudo, y/o
mediante conducto blindado aislado en SF6.
3. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque la configuración en
"anillo red" es susceptible de cerrarse mediante un conductor
C que une los extremos longitudinales correspondientes a la
disposición de los módulos blindados M interconectados entre
sí.
4. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque en cada posición L de
entrada/salida de los anillos A se incluyen tres transformadores TT
de medida de tensión, uno conectado al vértice asociado del
respectivo anillo A y los otros dos conectados a continuación del
seccionador de salida S' establecido en la propia posición L de
entrada/salida.
5. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque la configuración en
"anillo red" es susceptible de formar una ampliación de una
configuración convencional, mediante su conexión sobre ésta,
determinando configuraciones mixtas.
6. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque la implantación de las
fases \diameter0, \diameter4, \diameter8 en forma segregada,
se realiza mediante una instalación de exterior, con disposición de
los conductores correspondientes a las fases en uno o dos niveles
de altura, mientras que los anillos A formados por los módulos
blindados M están dispuestos en un nivel inferior y conectados
independientemente a las fases \diameter0, \diameter4,
\diameter8, habiéndose previsto que las tres fases de cada nivel
de conexión estén definidas por cuatro conductores X, Y, Z en donde
cada conductor está formado por varios tramos susceptibles de
conectarse entre sí mediante puentes P para establecer la
continuidad eléctrica en cada conductor o fase, y establecer la
interconexión de las distintas entradas/salidas sobre los nudos V y
V' de los anillos A más convenientes, con independencia de la
topología de llegada de las salidas/entradas a la subestación,
habiéndose previsto que dos de dichos conductores correspondan
únicamente a sendas fases completándose éstas con un tramo aislado
perteneciente a los otros dos conductores determinantes de la
tercera fase.
7. Subestación eléctrica, según reivindicación 6,
caracterizada porque en la implantación de las fases
\diameter0, \diameter4, \diameter8 en forma segregada, dos de
los conductores, por ejemplo X e Y, corresponden a sendas fases
\diameter0 y \diameter8, completándose éstas con un tramo
aislado X' e Y' perteneciente a los otros dos conductores Z
determinantes de la tercera fase \diameter4.
8. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque con módulos conectados
mediante aislamiento en SF6, la implantación se realiza mediante
una instalación en interior con la disposición de los distintos
módulos blindados M de los anillos en edificio E de una o más
plantas de altura.
9. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque comprende elementos base y
normalizados F, G, K.
10. Subestación eléctrica, según reivindicación
9, caracterizada porque su composición es conformable con
elementos base normalizados F, G, K, de forma independiente o
agrupaciones parciales o totales de éstos.
11. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
9 y 10, caracterizada porque los elementos base y
normalizados F, G, K incluyen conexiones para el conexionado entre
sí, o bien para permitir el establecimiento de salidas laterales o
la ampliación de la propia subestación.
12. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
9, 10 y 11, caracterizada porque los elementos base y
normalizados G incluyen los correspondientes módulos blindados M
con las oportunas conexiones para el conexionado con otros
elementos base iguales o con elementos base F y K para salidas
laterales o para ampliación.
13. Subestación eléctrica, según reivindicaciones
anteriores, caracterizada porque las conexiones entre las
líneas de transporte y la propia subestación se realizan
indistintamente mediante conductor aéreo, cable aislado, conductos
blindados en SF6 y combinación de cualquiera de los anteriores.
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