Breve descripción de los elementos de la subestación de potencia de C.F.E. en Aguascalientes, México

1. ELEMENTOS DE UNA
SUBESTACIÓN DE
POTENCIA
M.C. Victor Manuel Andrade ZamoraM.C. Victor Manuel Andrade Zamora

2. Dirección General de Educación Tecnológica
Industrial.
• Centro de Estudios Tecnológicos industrial y de
servicios No. 80.
• Carrera: Electricidad.
• Módulo: V. Mantiene instalaciones eléctricas de media y
baja tensión.
• Submódulo: 2. Realiza mantenimiento de subestaciones
eléctricas (128 horas).

3. Dirección General de Educación Tecnológica
Industrial.
• Competencias profesionales: Determina los elementos
que conforman una subestación eléctrica.
• Competencia disciplinar: CE4. Obtiene, registra y
sistematiza la información para responder a preguntas
de carácter científico, consultando fuentes relevantes y
realizando experimentos pertinentes.
• Competencia genérica: 8.4. Asume una actitud
constructiva, congruente con los conocimientos y
habilidades con los que cuenta dentro de distintos
equipos de trabajo.

4. EL RETO:
• Los elementos aquí presentados son poco conocidos
por la población en general. Sin embargo, para un
estudiante de la carrera de electricidad, resulta
fascinante explorar, discutir y analizar los principios y
fundamentos técnicos y científicos que rodean a los
elementos de una subestación de potencia.
• En equipos, observen la presentación y al final analicen
y contesten las preguntas planteadas.

5. LA SUBESTACIÓN DE POTENCIA
• Una subestación de potencia es la encargada de recibir
la energía que se transporta por líneas de alta tensión
desde las centrales generadoras hasta las ciudades.
• La transmisión de la energía en México corre a cargo de
la Comisión Federal de Electricidad (C.F.E.) y se realiza
a 400,000 volts hasta llegar a estas subestaciones.

6. • Una subestación de potencia está conformada por tres
grandes partes:
• Casa de control: Es el lugar en el que se encuentran
alojados todos los tableros, los cargadores, las
baterías e inversores.
• El patio de transformadores.
• Patio de conexiones: En el patio de conexiones se
encuentran agrupados los interruptores,
seccionadores, transformadores de corriente y de
potencial, los descargadores de sobretensión y las
trampas de onda, entre otros.

7. Lo primero que se
ve al acercarse a
estas
subestaciones, es la
enorme cantidad de
torres de alta
tensión con sus
respectivas líneas
aéreas.
Se reciben a una
tensión de 400,000
volts.

8. Al ingresar a la subestación,
se inicia observando el
apartarrayos. Dispositivo
conectado en paralelo a la
línea y que sirve como
válvula de drene a tierra, en
caso de sobretensiones en
la línea.
Los más comunes son los
de óxido de zinc.

9. • A continuación se muestran sus rangos de operación.
• No solo se encargan de operar con las sobretensiones
por descarga atmosférica, sino también por las
producidas por operación de interruptores de potencia o
accidentes.

10. Después del apartarrayos,
observamos el
transformador de potencial
capacitivo. Se trata de un
grupo de capacitores en
serie que permiten enviar
voz y datos por las líneas de
transmisión (actualmente la
fibra óptica es la que hace
casi siempre ese manejo de
voz y datos).

11. Continuamos con la trampa
de onda. es un elemento
utilizado para evitar la suma
de armónicos a la señal de
transmisión que puedan
causar perturbaciones, esta
conformado por una bobina
por la cual pasa la corriente
a la frecuencia industrial (60
Hz) de la línea de
transmisión.

12. Paralelo a esta se encuentra el
equipo sintonizador el cual
ofrece una alta impedancia,
está constituido por
condensadores, inductancias y
resistencias; y en paralelo a la
bobina y al equipo sintonizador
se encuentra el equipo de
protección, el cual protege la
trampa de onda de contra
sobretensiones transitorias que
puedan ocurrir en ella.

13. Pasamos al reactor.
Se trata de una
bobina aterrizada
conectada en
estrella, el montaje
interno se hace sobre
un núcleo laminado
de níquel-cobalto.

14. Se encarga de
«aportar» a la línea
reactivos inductivos en
las horas no-pico, o
sea, cuando las
empresas y fábricas no
trabajan. En ese
periodo la corriente es
muy pequeña y por ello
el voltaje tiende a
elevarse.

15. • Este pequeño se le conoce como reactor de neutro, y
sirve para cerrar la estrella del reactor anterior y no tener
que conectarlo directamente a tierra.

16. El transformador de
corriente (TC). Es
encargado de reducir el
valor de la corriente
para alimentar equipos
de medida como
voltímetros,
amperímetros, etc.
Se conecta en serie
con el circuito que hace
la medición.

17. Se puede clasificar por
su construcción:
Tipo devanado.
Tipo ventana
Tipo barra.
Por su conexión:
Primario simple.
Primario serie
paralelo.
Secundario múltiple.

18. El transformador de
potencial (TP).
Es encargado de
reducir el valor del
voltaje para alimentar
equipos de medida
como voltímetros,
amperímetros, etc.
Se conecta en paralelo
con el circuito que hace
la medición.

19. Disyuntor de
Hexafloruro de
Azufre (SF6).
Aparece desplazando a
los de gran volumen de
aceite.
El SF6 (hexafloruro de
azufre) es un gas inerte
que se encarga de
extinguir el arco en una
cámara aislada del
exterior.

20. Disyuntor de
Hexafloruro de
Azufre (SF6).
El gas extingue el arco
a alta presión.
Sus ventajas es que el
gas no es tóxico, el
disyuntor ocupa poco
espacio y no es ruidoso
al operar.
Estos tienen una I
nominal de 200 A. y
una capacidad
interruptiva de 400KA.

21. Cuchillas seccionadoras de operación
horizontal (columna central giratoria).
• Este tipo de cuchillas son giratorias y aparecen en el
área de 400Kv.

22. Cuchillas seccionadoras de operación
horizontal (columna central giratoria).
• Así se observan cuando están abiertas.

23. La sección de buses.
• En estas estructuras están montados los buses, que
transmiten la energía dentro de la subestación. En la
parte alta hay hilos de guarda y en el suelo hay un
sistema de tierra, estos dos últimos como protección de
la instalación.

24. La sección de buses.
• Para detectar a simple vista posibles fallas en los
aisladores, se prefiere instalar los que son de vidrio. Las
instalaciones más antiguas todavía cuentan con
aisladores de porcelana.

25. Transformador de
potencia.
Una parte esencial de
la subestación es el
transformador. Es un
tipo acorazado en
aceite, con una
capacidad de 100MVA,
un voltaje de 400Kv
(Y)/230Kv (Y) y un
devanado terciario de
13.8 Kv en delta, así
conectado para
restringir armónicas.

26. Transformador de
potencia.
(vista trasera)
Se trata de un
autotransformador y es
monofásico, por lo que
una subestación de
potencia cuenta al
menos con 4 de éstos
(uno por fase y otro
para servicio o
emergencia).

27. Transformador de
potencia.
¿Para que sirve ese
pequeño tanque?
Es un tanque
compensador. Por lo
general se encuentra a la
mitad de su nivel y sirve
para compensar el aceite
del transformador, que
baja y sube con el cambio
de la temperatura exterior.

28. Cuchillas de operación
vertical.
En voltajes menores a
los 400 Kv se pueden
ver otro tipo de
cuchillas
seccionadoras como
las de operación
vertical.

29. Cuchillas tipo pantógrafo.
• Otras son las tipo pantógrafo. Que hacen su operación
moviéndose hacia arriba (para conectar) y hacia abajo
(desconectar).

30. Transformadores de potencial y de corriente.
• Nótese que en las secciones de 115 Kv y 69 Kv las
dimensiones de los TPs y TCs se reducen (se considera
una distancia de seguridad de 1 cm. Por cada Kv).

31. Disyuntor neumático.
Otro tipo de
interruptores en esta
sección es el
neumático. Como su
nombre lo dice,
operan extinguiendo
el arco con aire a
presión.

32. Tableros de control
En los recintos
cerrados están los
tableros desde donde
se monitorean y
vigilan la operación de
todos los elementos
de la subestación.
Además, aquí es
donde se establece
comunicación con el
CENACE.

33. Bancos de baterías.
Para que los sistemas
de protección operen
en forma continua e
independiente de la
energía suministrada
a la subestación se
cuenta con bancos de
baterías. La
capacidad total del
banco es de 600
Amperes durante 8
horas.

34. Sistemas de
comunicación.
En las partes más
modernas, se tienen
complejos y sofisticados
sistemas de transmisión de
datos en enormes tableros
y con sistemas de aire
acondicionado, ya que la
temperatura de estos
recintos se eleva por su
operación.

35. Actividad de metacognición:
PREGUNTAS PARA ANALIZAR EN
EQUIPO Y REPONDER EN PLENARIA:

36. • 1. ¿Por qué el primer elemento de la subestación de potencia es un
apartarrayos?
• 2. ¿Por qué se deben aportar reactivos inductivos a una línea de
transmisión en horas no-pico?
• 3. ¿Cuál es la razón por la que a veces se usa el TC y otras el TP?
• 4. ¿Cómo protege un hilo de guarda a una instalación?

37. • 5. ¿Por qué se dice que una conexión en delta restringe las
armónicas?
• 6. De la anterior ¿Qué tipo de armónicas debe de restringir?
• 7. ¿Por qué es más fácil detectar una falla en un aislador de vidrio?
• 8. ¿Qué ventajas tiene es SF6 como «gas inerte»?

38. Referencias:
• Curso virtual de redes eléctricas.
• http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/redeselectri
cas/site/cap2/c2equipos24.php
• Curso Redes Eléctricas 1
• http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/redelec91/redesi_cap7.pdf
• http://www.frlp.utn.edu.ar/materias/tydee/seccionadores.pdf
• ¡GRACIAS!