Las subestaciones tipo caja desempeñarán un papel fundamental en la mejora de fiabilidad y modernización de la red eléctrica, lo que lleva la infraestructura eléctrica a un nivel superior.
Índice
Descripción general de las subestaciones tipo caja
A subestación tipo caja (lo que se conoce comúnmente como un subestación de empaquetado) es un sistema de distribución eléctrica compacto e integrado que combina:
- Aparamenta de alta tensión
- Transformador de distribución
- Aparamenta de baja tensión
- Equipos de medición
- Dispositivos de compensación de potencia reactiva
Estos componentes se montan siguiendo un esquema de cableado predefinido y se instalan en el interior de una o varias carcasas metálicas cerradas.
Las subestaciones tipo caja se utilizan ampliamente en Sistemas trifásicos de corriente alterna de 10 kV / 0,4 kV, que se utiliza como equipo para recepción, transformación y distribución de energía eléctrica.
También conocido como subestaciones prefabricadas, las subestaciones tipo caja son unidades compactas montadas en fábrica, adecuadas para instalación en interiores y exteriores. Integran la transformación de tensión y la distribución de baja tensión en un estructura de acero totalmente cerrada es decir:
- Resistente a la humedad
- Resistente a la oxidación
- A prueba de polvo
- A prueba de roedores
- Resistente al fuego
- A prueba de robos
- Con aislamiento térmico
- Móvil
Son especialmente adecuados para construcción y mejora de la red eléctrica urbana, lo que supone una alternativa moderna a las subestaciones tradicionales de construcción civil.
Entre las aplicaciones típicas se incluyen:
- Minas
- Plantas industriales
- Yacimientos de petróleo y gas
- Parques eólicos
Las subestaciones tipo caja sustituyen a las salas de distribución y subestaciones tradicionales construidas en mampostería, convirtiéndose en una solución integrada de distribución eléctrica de nueva generación.
Clasificación de las subestaciones tipo caja
Diferencias entre los diseños de tipo americano y los de tipo europeo
Las subestaciones tipo caja se clasifican principalmente en:
- Subestaciones tipo caja de estilo americano (tipo combinado)
- Subestaciones tipo caja de estilo europeo (tipo prefabricado)
2.1 Conceptos: modular, de tipo europeo y de tipo americano
(1) Subestación modular (ensamblada)
Este tipo de instalación integra equipos de alta tensión, aparamenta de baja tensión y transformadores en una caja metálica, con un pasillo de servicio interno entre las secciones de alta y baja tensión.
Debido a su tamaño grande, este diseño ya casi no se utiliza.
(2) Subestación con dispositivos combinados (subestación tipo caja europea)
En este diseño, los dispositivos de alta y baja tensión son que no sean cuadros de distribución tradicionales. En su lugar, los dispositivos de control y protección están integrados directamente en la carcasa.
Características principales:
- Diseño que no requiere mantenimiento
- No hay pasillo operativo interno
- Estructura compacta
Este es el la subestación tipo caja de estilo europeo más utilizada hoy.
(3) Subestación integrada (subestación tipo caja americana)
La subestación tipo caja de estilo estadounidense integra:
- Componentes de alta tensión
- Componentes de baja tensión
- Transformador
Todo ello en un único depósito de aceite para transformadores, formando una unidad muy compacta.
Ventajas:
- Tamaño extremadamente compacto
- Volumen comparable al de un transformador estándar con inmersión en aceite de la misma potencia
- Solo unos un tercio del tamaño de una subestación tipo caja europea
2.2 Diferencias clave entre las subestaciones de tipo americano y las de tipo europeo
Diseño de protección contra alta tensión
- Subestación tipo caja americana
- Protección contra alta tensión:
- Fusible enchufable
- Fusible de reserva + interruptor de corte de carga
- Solo hay dos esquemas de cableado de alta tensión:
- Red en anillo (doble fuente de alimentación)
- Suministro a la terminal
- Protección contra alta tensión:
- Subestación tipo caja de diseño europeo
- Opciones de protección contra alta tensión:
- Interruptor de carga con aislamiento por aire
- Interruptor de carga de vacío
- Interruptor de carga de SF₆ + fusible
- Configuración de protección seleccionada en función de la frecuencia de conmutación
- Mayor flexibilidad en cuanto a capacidad y configuración
- Opciones de protección contra alta tensión:
Flexibilidad estructural
El la mayor diferencia se encuentra en la sección de alta tensión:
- Las subestaciones de tipo europeo utilizan unidades funcionales independientes, lo que permite:
- Compartimentos personalizados de alta tensión, transformadores y baja tensión
- Mayor flexibilidad para la automatización y la ampliación
- Las subestaciones de tipo americano son:
- Más compacto
- Menos flexible
- De manera significativa más económico
2.3 Características de las subestaciones tipo caja de estilo estadounidense
Ventajas
- Ocupa poco espacio
- Fácil instalación y ocultación
- Una mejor integración medioambiental en las zonas residenciales
- Menor longitud del cable de baja tensión
- Reducción de las pérdidas en la red
- Reducción del coste total del proyecto
Desventajas
- Menor fiabilidad del suministro eléctrico
- Sin mecanismos motorizados
- Dificultad para implantar la automatización de la distribución
- Sin bancos de condensadores integrados (mayores pérdidas en la línea)
- Capacidad de expansión limitada
- Las mejoras de capacidad requieren obras de ingeniería civil y paradas prolongadas
Aplicaciones típicas
Las subestaciones tipo caja de estilo americano son adecuadas para:
- Edificios residenciales de baja altura
- Consumidores de energía no críticos
Si se combinan con unidades principales de circuito en anillo de pequeño tamaño, pueden satisfacer demandas energéticas de edificios residenciales de varias plantas, pero son No es adecuado para edificios de altura media o alta.
2.4 Características de las subestaciones tipo caja de diseño europeo
Ventajas
- Menor radiación electromagnética
- Transformador encerrado en una carcasa metálica (efecto de blindaje)
- Permite la automatización de la distribución
- Conserva la mayoría de las ventajas de las subestaciones de tipo estadounidense
Desventajas
- Talla más grande
- Requisitos más exigentes de instalación y disposición
Aplicaciones típicas
Las subestaciones tipo caja de diseño europeo son ideales para:
- Edificios residenciales de varias plantas
- Edificios de altura media y alta
- Instalaciones críticas de suministro eléctrico
3. Perspectivas de desarrollo de las subestaciones tipo caja
Las subestaciones tipo caja son un orientación clave para la modernización de la red eléctrica rural y la futura construcción de subestaciones, pero siguen existiendo algunas limitaciones:
(1) Retos en materia de protección contra incendios
Aunque las subestaciones modernas tipo caja son:
- Totalmente cerrado
- Sin supervisión
- Sin aceite
- Equipado con un sistema de detección remota de humo
Siguen existiendo riesgos de incendio debido a:
- Cables
- Bancos de condensadores
La falta de ventilación dificulta la extinción de incendios.
Instalación sistemas automáticos de extinción de incendios Se recomienda, aunque aumenta el coste de fabricación.
(2) Limitaciones a la ampliación de la capacidad
Debido al espacio limitado del recinto:
- La ampliación de la red de distribución de salida resulta complicada
- Para añadir 1 o 2 alimentadores más, suele ser necesario instalar una nueva caja de conexiones.
(3) Restricciones de mantenimiento
Espacio interior limitado:
- Restringe el acceso para tareas de mantenimiento
- Complica las reparaciones de emergencia
Esto es un limitación inherente de diseño de subestación compacta tipo caja.
4. Conclusión
A pesar de ciertas limitaciones, Las subestaciones tipo caja seguirán goce de una amplia aceptación a lo largo de:
- Redes eléctricas urbanas
- Proyectos de electrificación rural
- Instalaciones industriales
- Infraestructuras públicas
Con ventajas como:
- Estructura compacta
- Rentabilidad
- Instalación rápida