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ELEMENTOS DE LAS SUBESTACIONES ELECTRICAS - Coggle Diagram

- - - - ● Una variable a la que se busca controlar
      - ● Un actuador
      - ● Un punto de referencia o set-point
    - - Sistema de control de lazo abierto: En este tipo no existe información o retroalimentación sobre la variable a controlar. Es decir, la salida no depende en absoluto de la entrada. Se utiliza entonces en procesos y dispositivos en donde la variable es predecible y admite un margen de error amplio.
      - Sistemas de control de lazo cerrado: Este tipo de sistema de control sí hay información sobre la variable, incluso retroalimentación sobre los estados que va tomando. La información sobre la variable se obtiene mediante el uso de sensores que son colocados de forma estratégica. Los sensores hacen posible que el proceso sea completamente autónomo.
    - - Es un conjunto completo de equipos de protección (relés) y otros dispositivos (TP's, TC’s, baterías, mini interruptores, etc.) requeridos para lograr una función específica con base en la protección principal.
        
        Para cumplir los requerimientos de protección con la rapidez óptima para los diferentes tipos de configuraciones, condiciones de operación y características de construcción del sistema de potencia, ha sido necesario desarrollar muchos tipos de relés que respondan a varias funciones de las variables del sistema de potencia (corriente, voltaje, frecuencia, potencia, impedancia, etc.)
      - A. Renzo, «PROTECCIONES ELÉCTRICAS,» ING DE PROTECCIONES, Bogotá, 2007.
  - - - Sala de alta tensión: Operación de la red. Se encarga de supervisar la red de alta tensión y de realizar u ordenar las maniobras necesarias para establecer las consignas de explotación, cambios de configuración, etc.
        Coordinar y gestionar los trabajos programados a la red de alta tensión.
        Solucionar y gestionar incidencias. Se encarga de realizar u ordenar todas las maniobras para aislar el elemento donde ha tenido lugar la incidencia de cara a restablecer el servicio.
        Análisis y comunicaciones. Se encarga de realizar los análisis primarios de las incidencias.
      - Sala de media tensión
        
        Operación de la red. Consiste en supervisar la red de media tensión y realizar u ordenar las maniobras necesarias para establecer las consignas de explotación, cambios de configuración de la red, etc.
        Estudiar, planificar y aprobar o denegar los trabajos programados de las instalaciones de media tensión.
        Realizar u ordenar las maniobras que permitan localizar, aislar y solucionar una avería a la red de media tensión.
        Realizar estudios de explotación de la red de media tensión para su optimización.
      - Sala de baja tensión
        
        Estudiar, planificar y aprobar o denegar los trabajos programados en las instalaciones de la red de baja tensión.
        Recibir los avisos de incidencias a través del CAT. Una vez recibidos, debe agruparlos en función de la afectación y generar la incidencia.
        Solucionar las incidencias de la red de baja tensión.
        Proporcionar de forma sistemática la información de las diferentes etapas de afectación al mercado de incidentes y las tareas programadas.
  - - - Elementos de medición: Dentro de este grupo se encuentran los transformadores de intensidad y los transformadores de tensión uniendo la red.
        Relés de protección: Es el elemento principal de protección, capaz de ordenar disparos automáticos a los dispositivos de maniobra.
        Elementos de maniobra: Estos elementos están en contacto directo con la red de potencia, siendo los encargados de hacer las conexiones o desconexiones oportunas de la red.
        Sistema de comunicaciones: Permite conocer el estado de los elementos de maniobra.
    - - Fiabilidad: La fiabilidad esta característica es capaz de medir la operatividad, la seguridad y la obediencia de los relés de protección.
        Selectividad: Característica asociada a la discriminación entre las condiciones ante las que el relé debe o no debe actuar.
        Rapidez: Es el tiempo entre la aparición de la falta y el disparo.
        Estabilidad: En protecciones de alcance cerrado, indica la capacidad de la protección de permanecer inerte ante cualquier falta fuera de su zona.
    - - Arranque: Se considera que una protección ha arrancado cuando al detectar una perturbación se produce un cambio de estado.
        Disparo: Una vez que la protección ha decidido que debe actuar, genera el llamado disparo, que consiste en el cierre de los contactos.
        Rearme: Reposición de los contactos del relé de disparo o alarma.
  - - - ● La vulnerabilidad de los equipos
      - ● Los tipos de falla más comunes
      - ● La frecuencia de ocurrencia de las fallas
      - ● Las decisiones sobre si las protecciones están más orientadas a la fiabilidad o a la seguridad
      - ● El tipo de instalaciones a proteger.
  - - - Las protecciones para proteger las líneas o cables de transmisión son:
        
        ● Relé de sobrecorriente
        
        ● Relé diferencial de línea
        
        ● Relé de distancia
        
        ● Relé de distancia con comunicación
    - - El esquema de protección de distancia se emplea en muchos sistemas para proteger las líneas de transmisión de alta tensión, porque es el tipo de protección que mejor detecta las fallas que se presentan dentro de su zona de alcance. Así como la protección del hilo piloto y actualmente para las líneas cortas.
- - - - Relé de Buchholz: detecta faltas internas del transformador como fugas de aceite o acumulación de gases, en consecuencia provoca una alarma que sólo produce un aviso en el sistema de P&C o un disparo que por medio de un relé de disparo y bloqueo manda abrir los interruptores que aíslan el transformador.
      - Válvula de sobrepresión: se instala en transformadores que tienen un líquido como aislante, evita que se produzcan rupturas por presiones elevadas liberando la presión excesiva e impidiendo la entrada de agentes externos. Dispone de un nivel de alarma y otro de disparo que actúan de la misma forma que en el caso anterior.
      - Protección de imagen térmica: mide la temperatura del punto más caliente del arrollamiento, lo hace midiendo la corriente que lo atraviesa. Tiene niveles de alarma y disparo.
      - Temperatura del aceite: mide la temperatura del aceite cerca de la parte superior del transformador. Tiene niveles de alarma y disparo, a través de un relé de disparo y bloqueo.
      - Indicadores de nivel de aceite: se encuentra en el depósito de expansión y proporciona alarma por bajo y alto nivel de aceite.
  - - - Protección de sobre corriente.
        
        Esta protección se utiliza como respaldo de la protección diferencial en el transformador de potencia, como para fallas externas, los diferentes tipos de esta protección son:
        
        • Sobre corriente de Fase Instantánea.
        
        • Protección de Falla a Tierra.
        
        • Protección de Sobre corriente para el Devanado Terciario.
        
        • Protección del Transformador de Puesta a Tierra.
      - Protecciones mecánicas.
        Son protecciones propias del transformador:
        
        • Relé de Presión Súbita o Válvula de Sobrepresión (SPR).
        
        • Relé Buchholz.
        
        • Detectores de Nivel de Aceite.
        
        • Detectores de Temperatura.
      - Protección de barras.
        
        La Barra es un elemento que dispone de una alta confiabilidad sin embargo ocurren fallas, llegando a ser un elemento crítico en el sistema de potencia ya que es el punto de convergencia de muchos circuitos llamados: transmisión, generación o carga.
      - Protección de líneas.
        
        Las líneas son los elementos del sistema eléctrico que interconectan dos o más subestaciones por lo tanto están sometidos permanentemente a las consecuencias de los fenómenos meteorológicos y de otro tipo como maniobras humanas.
        
        • Confiabilidad
        
        • Fiabilidad
        
        • Seguridad
        
        • Velocidad o Tiempo de Despeje de Fallas
        
        • Sensibilidad de la Protección.
      - Protección del reactor.
        
        -Protección del reactor.
        La protección de los reactores debido a corrientes de falla altas se hace a través de relés de sobre corriente, protección diferencial o por combinación de estos esquemas.
        
        • Protecciones de Sobre corriente y Diferencial de Reactor.
        
        • Protección Buchholz, Presión Súbita y Sobre temperatura.
        
        • Protecciones de Sobre/Bajo Voltaje
  - - - El generador sincrónico como elemento regulador de potencia.
        
        El generador sincrónico con una turbina que puede ser de vapor, de gas o de agua. La válvula de admisión a la turbina permite regular el flujo entrante a la misma y, por lo tanto, la potencia mecánica aportada al generador sincrónico.
      - Regulación primaria, secundaria y terciaria
        
        Como la frecuencia eléctrica está ligada al balance de potencia activa en el sistema eléctrico, suele hablarse indistintamente de control de frecuencia, control de potencia, o control de frecuencia-potencia.
        
        • El control de frecuencia debe conseguir
        
        • Se mantenga el equilibrio entre generación y demanda
        
        • Se cumplan los compromisos de intercambio de energía con las áreas vecinas
      - El control frecuencia-potencia se organiza en tres niveles:
        
        El control primario: es el más rápido, operando en un margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos.
        
        El control secundario: opera en un margen de tiempo de entre 20 segundos y 2 minutos
        
        El control terciario: en un margen de tiempo superior a 10 minutos
      - P. Ledesma, «Regulación de frecuencia y potencia,» Universidad Carlos III de Madrid, Madrid- españa, 2008.
  - - - • Las tensiones en los nudos deben permanecer dentro de unos límites aceptables. Tanto los equipos de las instalaciones eléctricas como los de los consumidores están diseñados para trabajar en un rango determinado de tensión, por lo que la operación de los mismos fuera de este rango puede afectar a su funcionamiento o estropearlos.
      - • Un buen nivel de tensión mejora la estabilidad del sistema.
      - • El flujo de reactiva provoca pérdidas en las líneas por efecto Joule, y un control adecuado ayuda a reducir estas pérdidas.
- - - - J. J. Cáceres y R. Morales, «Sistema de monitoreo de subestación eléctrica trifásica,» Instituto Tecnológico Centroamericano , El Salvador-El Salvador, 2008.
  - - - • Intensidad de la corriente eléctrica (I).
        
        La intensidad de la corriente se define como la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en la unidad de tiempo. Se mide en Amperio
      - • Resistencia Eléctrica (R)
        
        Es la propiedad que tienen los cuerpos de dificultar más o menos el paso de la corriente eléctrica. Las sustancias conductoras ofrecen poca resistencia al paso de la corriente, sin embargo las sustancias aislantes ofrecen una alta resistencia al paso de la corriente eléctrica. La unidad de resistencia es el ohmio
      - Voltio: Es la unidad de fuerza que impulsa a las cargas eléctricas a que puedan moverse a través de un conductor.
  - - - • Los Amperímetros.
        
        Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios.
      - • Voltímetros.
        
        Voltímetros electromecánicos: en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos que separan las corrientes continuas y alternas de la señal, pudiendo medirlas independientemente. Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial o voltaje entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abierto en los polos.
      - • Óhmetro
        
        Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin.
      - • Tester
        
        También hay multímetros con funciones avanzadas y mide corriente que permiten: generar y detectar la frecuencia intermedia de un aparato, así como un circuito amplificador con altavoz para ayudar en la sintonía de circuitos de estos aparatos; el seguimiento de la señal a través de todas las etapas del receptor son bajo prueba.
  - - - Son varias las razones que promueven el uso de los instrumentos analógicos para las mediciones eléctricas, ya sea por las características que reúnen, como por sus ventajas y múltiples aplicaciones. Presentan una amplia gama con distintos estilos de carcasa y especificaciones, sus mediciones permiten visualizar parámetros eléctricos y electrónicos, y son aparatos de gran fiabilidad bajo condiciones severas de trabajo.
  - - - Medición directa o indirecta
        
        Al usar cualquiera de los métodos indicados, el resultado de la medición puede ser obtenido directa o indirectamente. En el primer caso se obtiene el valor de la magnitud a medir por el dispositivo de lectura del instrumento de medida o como resultado de su comparación con la medida patrón.
      - Medición de resistencia
        
        De acuerdo a las posibilidades técnicas y a los métodos de su medición, las resistencias eléctricas se pueden dividir convencionalmente en tres grupos: de bajas resistencias de 1 Ω, medias de 1 a 100 kΩ y altas mayores de 100 kΩ.
      - Medición de corriente
        
        El instrumento conectado al circuito eléctrico debe variar sus parámetros lo menos posible, por eso es deseable que el amperímetro posea una resistencia interior a cero. En este caso el amperímetro conectado no varía la resistencia del circuito y en su devanado.
      - Medición de tensión
        
        El voltímetro conectado al circuito eléctrico es deseable que posea una residencia interior igual a infinito, así este permanece conectado para la medición de la tensión no varía la conductividad del circuito y no consumirá corriente.
      - Medición de potencia
        
        La potencia en circuitos de corriente continua, con tensión y carga constantes, puedes ser medida mediante amperímetro y vatímetro de sistema magnetoeléctrico