¿Qué son los marcos de la subestación?

La estructura de una subestación se puede diseñar utilizando hormigón o acero, con configuraciones como marcos de pórtico y estructuras en forma de π. La elección también depende de si el equipo está dispuesto en una sola capa o en varias capas.

1. Transformadores

Los transformadores son el equipo principal en las subestaciones y se pueden clasificar en transformadores de doble devanado, transformadores de tres devanados y autotransformadores (que comparten un devanado para alto y bajo voltaje, con una toma tomada del devanado de alto voltaje para servir como salida de bajo voltaje). Los niveles de voltaje son proporcionales al número de vueltas en los devanados, mientras que la corriente es inversamente proporcional.

Los transformadores se pueden clasificar según su función en transformadores elevadores (utilizados en subestaciones de envío) y transformadores reductores (utilizados en subestaciones receptoras). El voltaje del transformador debe coincidir con el voltaje del sistema de energía. Para mantener niveles de voltaje aceptables bajo cargas variables, es posible que los transformadores deban cambiar las conexiones de derivación.

Según el método de conmutación de derivación, los transformadores se pueden clasificar en transformadores de cambio de tomas bajo carga y transformadores de cambio de tomas sin carga. Los transformadores de cambio de tomas bajo carga se utilizan principalmente en subestaciones receptoras.

2. Transformadores de Instrumentos

  Los transformadores de voltaje y los transformadores de corriente funcionan de manera similar a los transformadores, convirtiendo el alto voltaje y las grandes corrientes de los equipos y las barras colectoras en niveles más bajos de voltaje y corriente adecuados para instrumentos de medición, protección de relés y dispositivos de control. En condiciones nominales de funcionamiento, el voltaje secundario de un transformador de voltaje es de 100 V, mientras que la corriente secundaria de un transformador de corriente suele ser de 5 A o 1 A. Es crucial evitar abrir el circuito secundario de un transformador de corriente, ya que esto puede provocar un alto voltaje que representa riesgos para el equipo y el personal.

3. Equipo de conmutación

Esto incluye disyuntores, aisladores, interruptores de carga y fusibles de alto voltaje, que se utilizan para abrir y cerrar circuitos. Los disyuntores se utilizan para conectar y desconectar circuitos durante el funcionamiento normal y aislar automáticamente equipos y líneas defectuosos bajo el control de dispositivos de protección de relés. En China, los disyuntores de aire y los disyuntores de hexafluoruro de azufre (SF6) se utilizan comúnmente en subestaciones con una potencia superior a 220 kV.

La función principal de los aisladores (interruptores de cuchilla) es aislar el voltaje durante el mantenimiento del equipo o la línea para garantizar la seguridad. No pueden interrumpir la carga o las corrientes de falla y deben usarse junto con disyuntores. Durante los cortes de energía, el disyuntor debe abrirse antes que el aislador, y durante la restauración de la energía, el aislador debe cerrarse antes que el disyuntor. Un funcionamiento incorrecto puede provocar daños en el equipo y lesiones personales.

Los interruptores de carga pueden interrumpir las corrientes de carga durante el funcionamiento normal, pero carecen de la capacidad de interrumpir las corrientes de falla. Por lo general, se usan junto con fusibles de alto voltaje para transformadores o líneas salientes con una potencia nominal de 10 kV y más que no se operan con frecuencia.

Para reducir la huella de las subestaciones, se usa ampliamente la aparamenta aislada en SF6 (GIS). Esta tecnología integra disyuntores, aisladores, barras colectoras, interruptores de puesta a tierra, transformadores de instrumentos y terminaciones de cables en una unidad compacta y sellada llena de gas SF6 como medio aislante. GIS ofrece ventajas como estructura compacta, peso ligero, inmunidad a las condiciones ambientales, intervalos de mantenimiento prolongados y menor riesgo de descargas eléctricas e interferencias de ruido. Se ha implementado en subestaciones de hasta 765kV. Sin embargo, es relativamente caro y requiere altos estándares de fabricación y mantenimiento.

4. Equipo de protección contra rayos

Las subestaciones también están equipadas con dispositivos de protección contra rayos, principalmente pararrayos y descargadores de sobretensiones. Los pararrayos evitan los rayos directos al dirigir la corriente del rayo hacia el suelo. Cuando un rayo cae sobre las líneas cercanas, puede inducir sobretensión dentro de la subestación. Además, las operaciones de los disyuntores también pueden causar sobretensión. Los descargadores de sobretensiones se descargan automáticamente a tierra cuando la sobretensión excede un cierto umbral, protegiendo así el equipo. Después de la descarga, extinguen rápidamente el arco para garantizar el funcionamiento normal del sistema, como los descargadores de sobretensiones de óxido de zinc.