Una subestación eléctrica es un elemento de la red eléctrica que se utiliza tanto para la transmisión como para la distribución de electricidad . Permite subir la tensión eléctrica para su transmisión, para luego bajarla para consumo de los usuarios (privados o industriales). Por tanto, las subestaciones se ubican en los extremos de las líneas de transmisión o distribución. También hablamos de una subestación , entre otras en los ferrocarriles .
Según la definición de la Comisión Electrotécnica Internacional , una subestación eléctrica es "parte de una red eléctrica , ubicada en un lugar, que comprende principalmente los extremos de las líneas de transmisión o distribución, equipos eléctricos , edificios y, posiblemente, transformadores " .
Las subestaciones eléctricas tienen tres funciones principales:
Para la transmisión de energía eléctrica, es económicamente ventajoso aumentar la tensión, porque esto reduce las pérdidas de energía por efecto Joule . En efecto, a potencia constante entregada, cuanto mayor es el voltaje, menor es la corriente que pasa por los cables, por lo que es importante el menor calentamiento, lo que permite, entre otras cosas, reducir la sección de los cables, lo que resulta en ahorros considerables.
Los niveles de tensión utilizados para las transmisiones de larga distancia están generalmente entre 400 y 800 kV , descrito como muy alta tensión o corriente de alta tensión B . Luego, el voltaje se reduce para el consumo a un nivel de voltaje habitual, es decir, 230 V en Europa y América Latina, o 110 V en América del Norte.
Tomemos el ejemplo típico de una central nuclear . La electricidad es producida por la central eléctrica, luego pasa a través de:
En el caso de un particular, la electricidad debe pasar por una subestación fuente , que es una subestación transformadora HTB / HTA , para luego ser inyectada a la red de distribución. Las subestaciones fuente están equipadas con transformadores AT / MT, es decir de 63 a 225 kV para la tensión de AT y de 10 a 20 kV para la tensión de MT. Luego, el voltaje es modificado nuevamente por un transformador HTA / LV (400 V en LV) antes de llegar a un particular.
Hay dos tecnologías principales para subestaciones de alta tensión:
La denominada tecnología blindada tiene ventajas técnicas sobre la denominada tecnología convencional: compacidad, fiabilidad, mantenimiento reducido. Sin embargo, su costo de fabricación representa una inversión superior al de la tecnología convencional. Un análisis del costo del ciclo de vida , al integrar los aspectos del costo del terreno, la inversión, la confiabilidad, el mantenimiento ( detección de fugas ) y, finalmente, el reciclaje y el desmantelamiento del gas SF6 puede mostrar que, en última instancia, es menos costoso en general. Pero las conclusiones de este tipo de análisis dependen en gran medida del costo del terreno donde se ubica la estación.
Existen varios tipos de subestaciones:
La apariencia de las subestaciones varía mucho según sus funciones. Las estaciones pueden estar en la superficie dentro de un recinto, subterráneo, en los edificios a los que sirven.
Las estaciones de distribución eléctrica son los últimos eslabones en la transformación de la energía. Estos son transformadores que reducen el alto voltaje a bajo voltaje. Una publicación de distribución, cualquiera que sea su forma, se divide en dos categorías: la publicación pública y la publicación privada.
Una subestación pública reduce el voltaje en una red de bajo voltaje, y esta red de bajo voltaje se comparte entre un cierto número de suscriptores. Una subestación privada reduce la tensión y alimenta una red de baja tensión que abastece a un único abonado, que muy a menudo es una empresa o una pequeña industria (molino harinero, fábrica de ladrillos, cantera, planta de cemento, etc.).
Entrada interna en seccionador.
Post-torre, vista global.
Entrada de MT en subestación torre.
Una estación de distribución puede adoptar varias formas:
Postes de torre (cabinas altas) Son las más antiguas, construidas entre los años 20 y 60. Consisten en una torre de mampostería o hormigón armado de entre 6 y 10 metros de altura. Las líneas eléctricas aéreas están ancladas en su parte superior, la aparamenta interior está dispuesta cuesta abajo y es del tipo corte de aire. Se les conoce como "estaciones de trolebuses", palabra que alude a los cables muy rígidos que utilizan los trolebuses . La entrada de alta tensión estaba en conductores desnudos, cada conductor se fijaba a la pared de la subestación mediante un aislador de anclaje provisto de descargadores de bocina, o bien aislantes de tres placas, y los puentes ingresaban al interior de la subestación a través de discos de entrada concéntricos de vidrio corrugado. En el interior había un interruptor de desconexión manual y un disyuntor (fusibles) que estaban aislados con aire y unidos a aisladores de vidrio o porcelana en forma de quilla, llamados "aislantes interiores de postes" ". El transformador se colocó lo más lejos posible de la puerta de acceso, sobre calzos y encima de una pequeña cubeta de retención de fugas. Una pantalla de separación provista de dos hojas de puerta separaba la parte de BT del transformador de AT, formando una jaula de Faraday, que sin duda es el origen de la expresión “celda de MT”. La salida de bajo voltaje era a menudo en cables trenzados de cobre estañado, rodeados por una funda de tela. Estos conductores de BT pasaban a través de un cuadro de distribución general compuesto por un seccionador, fusibles y luego contadores. Los cables de BT que alimentaban la red aérea subieron por la pared, unidos a bridas de madera barnizada que los mantenían separados. Cada conductor atravesó la pared a través de un pequeño disco de vidrio o un tubo de esmalte de porcelana doblado, luego hizo un puente en forma de lágrima para conectarlo al conductor aéreo apropiado. Publicaciones suspendidas (parte superior de la publicación, publicación en la publicación o H61)) Estos son los postes que se instalaron masivamente entre las décadas de 1960 y 1990, debido a la rapidez de instalación y la necesidad de una cabina de protección. Suelen ser apodados "H61" y se cuelgan del poste de hormigón armado mediante un soporte metálico apodado "cruz de Jesús", ya que es una barra unida al poste por varios pernos y dos varillas están soldadas horizontalmente para colgar el transformador. Los primeros modelos tenían terminales de porcelana marrón, los más recientes son en material compuesto. El transformador se coloca en un poste de parada (final de la línea de MT) o en un poste de doble anclaje (se cuelga una línea a cada lado del poste y pasa por encima del transformador). Los aisladores son cadenas de anclaje de vidrio templado. Para la protección contra rayos, hubo cadenas de descarga de chispas (de 1950 a 1980), luego cartuchos de porcelana marrón (de 1980 a 1990), mientras que la tecnología actual utiliza aislantes sintéticos. La salida de bajo voltaje es a través de terminales de porcelana o plástico en el transformador, una conexión pasa por un interruptor de circuito operado manualmente y luego un alimentador subterráneo o aéreo se fija arriba. Son estas posiciones las que han generalizado en gran medida el uso de PCB, que han sido prohibidos y reemplazados por aceites vegetales desde mediados de la década de 1990. Los PCB se democratizaron a principios de la década de 1960 debido a su menor densidad que la del aceite mineral tradicional, para el misma eficacia.Los elementos de una subestación a veces se distinguen en "elementos primarios" (equipos de alta tensión) y "elementos secundarios" (equipos de baja tensión).
El equipo primario incluye:
Los elementos secundarios incluyen:
En las líneas ferroviarias electrificadas por catenaria o tercer carril , la energía es suministrada por subestaciones eléctricas y centrales eléctricas. Estas subestaciones son alimentadas por la red eléctrica , a menudo por líneas que discurren a lo largo de las vías suministradas entre 35 y 90 kV . Después de una grada de entrada, hay una batería de transformadores (sección transformador principal y transformadores), la reducción de la tensión en 25 000 o 1.500 V . Las estaciones que deben suministrar tensión continua incluyen, además de rectificadores , o incluso, originalmente, conmutadores . La mayoría de las subestaciones alimentan un tramo de vía directamente pero, sobre todo con corriente continua, también disponen de cables (denominados alimentadores ) que permiten reabastecer la línea a intervalos regulares. La corriente absorbida se distribuye así y la caída de tensión local se limita a medida que pasa un tren consumiendo mucho. El intervalo entre las subestaciones es de unos veinte kilómetros en 1500 V DC, hasta 50 km en 25.000 V monofásicos. La subestación está controlada de forma remota por una subestación central.
La instalación de una subestación eléctrica está lejos de plantear los problemas medioambientales provocados por la instalación de una central eléctrica o una línea de alta tensión .
Los problemas generados son principalmente:
En la ciudad, las subestaciones de Enedis pueden ser edificios de 12 m 2 . También pueden haber sido decoradas.