WO2004107522A1 - Subestación electrica - Google Patents

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WO2004107522A1
WO2004107522A1 PCT/ES2004/000137 ES2004000137W WO2004107522A1 WO 2004107522 A1 WO2004107522 A1 WO 2004107522A1 ES 2004000137 W ES2004000137 W ES 2004000137W WO 2004107522 A1 WO2004107522 A1 WO 2004107522A1
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substation
modules
ring
electrical
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PCT/ES2004/000137
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Inventor
Francisco José SALAMANCA SEGOVIANO
Cristina Martinez Vidal
Original Assignee
Red Eléctrica De España, S.A.
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B5/00—Non-enclosed substations; Substations with enclosed and non-enclosed equipment
    • H02B5/06—Non-enclosed substations; Substations with enclosed and non-enclosed equipment gas-insulated

Definitions

  • the present invention relates to an electrical substation, which presents a series of particularities that affect both the electrical configuration and the physical arrangement of its equipment and even the electrical insulation technology used for the high voltage switchgear, where the new configuration is based on the arrangement of modules forming longitudinally concatenated squares, hereinafter referred to as the "net ring", while the physical arrangement of the equipment will be in segregated phases, and the electrical insulation will be based on sulfur hexafloride (SF6), in which the elements go in isolated and independent cameras forming armored modules.
  • SF6 sulfur hexafloride
  • the object of the invention is to achieve an electrical substation whose implementation involves, among other benefits, improving aspects of safety and reliability for the electrical system, as well as optimum availability and flexibility in operation, allowing easy expandability as well as replacement. of elements and / or modules without interruptions in the operation of the substation, and in a very short period of time.
  • switch and medium is the most appropriate for critical substations in high voltage, because it largely reconciles the maintenance and operation needs of the system (safety, reliability, expandability, etc) within an acceptable cost level.
  • the “single bar” configuration is the most economical but has the disadvantage that the behavior in terms of availability and flexibility is inadmissible for the most critical voltage levels.
  • the "classic ring” configuration allows acceptable possibilities for exploitation at a relatively economical cost, but it has the disadvantage that the configuration itself is very rigid in terms of its expandability.
  • the switchgear that is to say, the set of elements that constitute the substation, can be independent and allows open solutions, or what is the same that each element or device can be of different manufacturer.
  • the second type of electrical insulation that is, the one that uses shielded technology
  • the elements are encapsulated in a more insulating environment than the air, it allows much smaller dimensions, with less environmental impact and significantly lower failure rates.
  • they are usually closed solutions, that is to say that there is only one manufacturer per installation, forcing it to depend on it during the useful life of the substation, so that the repercussions of the failures are usually serious since they suppose a greater unavailability of the installation and affect a greater number of elements, without forgetting that the initial cost is substantially higher than that required for electrical or conventional electrical insulation.
  • the substation of the invention has the peculiarity that the electrical configuration is in what has been termed "network ring", but not the traditional classic ring, but a special ring whose novelty characteristic lies in the provision of armored modules forming longitudinally concatenated squares, whose vertices start the so-called "positions" input / output.
  • the shielded modules of the electrical substation of the invention are constituted by a switch, two current measuring transformers and two disconnectors, with the particularity that each of these elements is arranged in an independent chamber and isolated from the others, forming all of them the shielded module.
  • the electrical insulation used is sulfur hexafloride (SF6), without discarding other fluids.
  • the aforementioned independence of the cameras of each shielded module, in combination with the reliability offered by the disconnectors, are very useful in the manipulation and / or repair of a faulty switch, since they enable the complete intervention in the switch itself, and even the change of the damaged part of it, without the need to cut the voltage at the input / output ends of the module, since it is possible to isolate the fault with the module disconnectors, facilitating the rest of the rest of the system in a minimum period of time, which is a solution to the serious problems that arise when this type of failure occurs, using conventional weathering technology, since in this case there are multiple unavailability of longer duration, both of the affected switch as of the adjacent ones.
  • the ring according to the invention allows it to be closed by joining its two longitudinal ends, which offers similar and even greater possibilities for exploitation than those available in conventional "switch and medium" configurations.
  • the design includes the installation of three outdoor voltage measurement transformers per input / output position, one for each electrical phase, so that one of the transformers is electrically connected to the vertex associated to the ring, while the other two they are connected to the "position" after the output disconnector, being able in this case to be of the capacitive type to allow the use of carrier wave communication methods, which allows optimizing the resources of said elements, providing the voltage for both measurement and protection and synchronism check (for closing switches) and the requirements for the carrier wave communications system in a simple and economical way.
  • the unique standardization criteria of the modules allows the use of these in all of the substations, regardless of the type of isolation and the configuration that each substation has or plans to have. This reduces engineering, maintenance, assembly, etc. costs. - It also offers the advantage that it allows replacing any of the components of the shielded module, including a switch pole, in a maximum time that can be estimated in 6 hours, without the need of specialized means or personnel, contrary to what happens conventionally where The time is very high, with specialized personnel and requiring downloads of certain parts of the substation.
  • the use of the double current measurement transformer for each module allows overlapping the adjacent protection zones, so that there are no unprotected areas, making it possible to locate faults inside the modules and proceed to replace them if it were precise.
  • Another characteristic of novelty that incorporates the electrical substation of the invention is that it arranges its phases in a segregated way, that is, that the rings that are formed by phases are independent, preventing the formation of short circuits between phases and allowing to adopt physical dispositions of the different switchgear, either in a ring, a battery or even mixed, according to the space or arrival requirements of the different positions (input / output), in such a way that the battery arrangement provides a natural way to reverse electrically the connection of charges that physically arrive on the same side of the substation, allowing the generation / consumption alternations and avoiding crossings between lines.
  • connection of the substation with the transport lines can be made with both an air conductor and an insulated cable, as well as a conduit SF6 shielded or a combination of any of the above solutions.
  • the outdoor or outdoor installation with "network ring" configuration is based on the aerial arrangement of four bare conductors to enable the connection of the three phases of each of the entrances / exits that access them, through bridges to establish electrical continuity in phase.
  • This provision or implementation is what gives rise to the segregation of the phases, allowing the interconnection of the different inputs / outputs over the most convenient nodes of the ring, regardless of the arrival topology of the input / output positions to the substation, thereby avoiding the surrounding paths and crossings between lines that generally and conventionally occur in existing substations.
  • the delivery times are shorter, as will be the assembly time, regardless of the fact that any extension or modification will not require leaving part of the substation out of service.
  • the modularity it is possible to implement the base elements and / or implementation of a substation and extension of it, in any place, whatever the terrain orography.
  • the provision with segregated phases entails the advantage of totally avoiding in practice the possibility of short circuits between phases within the substation, which significantly improves the efficiency of these substations within the global electrical system.
  • the segregated "ring network” configuration allows the users of the installation or substation to be able to carry out subsequent extensions with armored modules from manufacturers other than those used in the Initial installation or substation, provided that they comply with basic characteristics easily complied with by any of the manufacturers of this type of equipment.
  • the execution of an electrical substation based on the referred to "segmented network rings" and with the armored modules, may present certain limitations when the voltages reach 400 KV, since from such voltages only the entire assembly can be carried out and tests in the facilities of the manufacturer of each of the modules, but not of the set of them, that is, not of a complete substation.
  • a variant of the ring is designed, based on the which is possible to carry out the entire assembly and tests in the manufacturer's own facilities, so that in the installation or substation only the assembly of terminals or cable connections that are required will be necessary.
  • the embodiment variant of the ring of the invention consists of a compact ring whose four shielded modules are arranged according to an arrangement grouped into two levels; that is to say with two modules in one level and two other modules in another level, so that at one end the modules of each level are connected to each other, while at the opposite end each module of a level is connected to the module of the other level, thus obtaining the electrical scheme of the corresponding ring, with the same characteristics and characteristics as those of the "network ring" described above.
  • the aforementioned compact ring arrangement on two levels will be implemented in each of the three electrical phases of the installation.
  • each compact ring on two levels is formed by four shielded modules, in this case being usable up to four inputs / outputs, so that the application for the connection of greater number of inputs / outputs can be done by successive additions of compact rings, but with only three modules and two inputs / outputs for each addition, the missing module being replaced by a simple SF6 gas connection.
  • the implementation is carried out by segregation of the three phases existing in high voltage systems, segregation that can be done at the same level or at different levels, according to the needs of each case, depending on the willingness to adopt the type of output chosen, and that with four cable entrances / exits the arrangement has practically no other restrictions than those of the physical space itself that the dimensions of the compact ring have, whereas if higher outputs are used by Bushing (air isolation terminal, to connect to insulated conduit) , these require dimensional space for insulation according to standards and voltage level.
  • Figure 1. Shows the scheme corresponding to a conventional "switch and medium" configuration, used in electrical substations, according to a single-line representation.
  • Figure 2. Shows the scheme corresponding to a conventional "classic ring" configuration, used in electrical substations, with a single-line representation.
  • Figure 3. Shows the scheme corresponding to the need of crossings required to alternate generation / consumption, in an electrical substation with "switch and medium” configuration, in a single-line representation.
  • Figure 4. Shows the scheme corresponding to the "network ring" configuration used in the electrical substation of the invention, in a single-line representation. '
  • Figure 5. Shows the scheme of the previous figure with the ring closed on itself.
  • Figure 6. Shows the scheme corresponding to a shielded module used in the electrical substation of the invention, with the independent chambers for the switch, for each of the two current transformers and for each of the disconnectors.
  • Figure 7. Shows the scheme corresponding to the combination between a switch configuration and conventional means and the "network ring" configuration that is part of the object of the invention, in a single-line representation.
  • Figure 8. Shows the scheme corresponding to the form of segregation of phases in the "network ring" configuration of the invention, with two levels, one corresponding to the ring modules and the other corresponding to the conductors or connection lines.
  • Figure 9. Shows a scheme like the one in the previous figure, but showing the arrival of lines on the opposite side.
  • Figures 10, 11 and 12. They show as many schemes in single-line representation of a ring, battery and mixed configuration, with the same shielded modules, all in accordance with the object of the invention.
  • Figure 13 It shows the scheme corresponding to the way to achieve a natural alternation in the generation / consumption, starting from a ring configuration to reach a battery configuration without having Varied the modules.
  • Figure 14 Shows a scheme like the one in Figure 8, but incorporating a third level for crossings.
  • Figure 15. It shows a scheme like the one in figure 8, but incorporating a third level for lateral exit.
  • Figure 16. Shows a physical representation of the "network ring" configuration with the building installation, showing three heights, one for each phase.
  • Figure 17.- Shows a plan view of the previous figure.
  • Figure 18. Shows a schematic representation in plan of a sector of an electrical substation object of the invention, according to views corresponding to different levels, with a grid detail to show the different base elements.
  • Figure 19.- Shows a schematic elevation view of what is represented in the previous figure.
  • Figure 20 Shows a physical representation according to the general perspective of a compact ring on two levels, in accordance with an alternative embodiment corresponding to an improvement of the invention.
  • Figure 21 Shows a schematic representation of the way to carry out the extension of an installation by means of successive additions of compact rings of only three modules.
  • Figure 22 Shows a perspective view like that of figure 20, with arrangement of upper outputs by terminal (6) and lower by cable (7).
  • Figure 2 shows the classic ring configuration, with the input / output positions Ll, showing in the ring the switches I, the transformers TI, and in the positions Ll, L3 and L5 the corresponding voltage transformers TT, the blocking coils B and grounding disconnectors S '.
  • Figure 3 shows a schematic configuration of conventional switch and medium between whose bars Bl and B2 only switches I have been represented, since the rest of the components have not been represented, as well as in the generation / consumption positions 1, 2 and 3 the different components have not been represented either, all in order to avoid complexities, since the only thing that is intended in this figure 3 is to show the need for crossings to alternate generation / consumption, since the convenience of facing generation / consumption requires in this conventional configuration, to carry out a crossing to alternate such generation / consumption, a crossing that gives rise to the need for large dimensions to make the lines arrive on the appropriate side.
  • Said configuration in accordance with that shown in Figure 4, allows relatively simple extensions with no more than adding new squares or rings longitudinally, with minimal influence on the rest of the substation, avoiding service unavailability, also allowing connection between shielded modules M indistinctly, either by means of bare aluminum cable or conduit, either by means of armored conduit insulated in SF6, or by a mixed solution, that is, with bare conduits and others through armored conduits.
  • the "network ring" configuration referred to can be closed by the line C shown in Figure 5, joining the ends of the arrangement of the M modules arranged longitudinally, providing similar and even greater possibilities for operation than those available in configurations of conventional "switch and medium".
  • the armored modules M they will be standardized and will comprise, as already said, a switch I, two current transformers TI and two disconnectors S, complementing with the grounding disconnectors S ', with the particularity that each one of these elements is arranged in an independent and isolated chamber by means of SF6, seeing in figure 6 how the switch I will go in an isolated and independent IC camera with respect to the CT cameras where the current transformers TI are located and these equally isolated and independent, like the switch IC chamber, isolated and independent of the CS cameras corresponding to the S disconnectors.
  • the armored modules M accept combinations with another series of elements of weather insulation technology, as shown in figure 7, where there is a part with a "switch and half" configuration, with Bl bars and B2, the switches I and the positions L1-L2, L3-L4 and the LL 'extension position, to connect to the "network ring" configuration based on the armored modules M with input / output positions, also indicated in line of strokes, as an extension that is part of that determined by the commented modules M of that figure 7. That is, the integration of the elements defined by the modules M allows to develop any electrical configuration, enabling mixed configurations, and in that sense it allows to address extensions in the "network ring" configuration on a "switch and half" installation as shown in that figure 7.
  • Figures 10, 11 and 12 show a ring configuration formed for the armored modules M, identified with the internal reference 1, 2, 3 and 4 respectively, which allows adopting various physical arrangements, being able to pass from Figure 10 to the Figure 11 where the physical arrangement is in battery, while in Figure 12 a mixed combination is shown, that is, in physical arrangement of rings and battery combined, always with the same representation in terms of single-line arrangements (ring).
  • Figure 13 shows how it can be passed from one ring arrangement to another in battery, in which the electrical inversion of the rush of charges that physically arrive on the same side of the substation can naturally be carried out, allowing the alternations generation / consumption and avoiding crossings between lines.
  • the physical arrangement in segregated phases also admits the interior installation as shown in figures 16 and 17, with the arrangement of the modules M inside a building generally referenced with E, of one or several floors, shown in the figure 16 three floors, one for each phase, depicting in figure 17 the plan view of figure 16, the configuration being "net ring" on the building itself E.
  • E the arrangement of the modules M inside a building generally referenced with E
  • E the arrangement of the modules M inside a building generally referenced with E, of one or several floors, shown in the figure 16 three floors, one for each phase, depicting in figure 17 the plan view of figure 16, the configuration being "net ring" on the building itself E.
  • an outdoor substation of six inputs / outputs will be considered, defining elements standardized three-dimensional base F, G, K interconnectable with each other to conform to the desired configuration.
  • the base elements F and K which in all three levels are referenced with Fl, F2, F3 and Kl, K2, K3, correspond to connections for entry / exit of positions
  • the base elements G referenced with Gl, G2 and G3 for the three levels, are base elements that contain the armored modules M, so that the combination of said elements F, G and K provide different alternatives to solve difficult implementation situations, such as areas with slopes, riverbeds, etc.
  • said base elements F, G and K can be exactly the same and allow extensions on both sides, or be provided to allow only a lateral exit, condemning that side, as is the case in figures 18 and 19 with the base element F, or be provided to allow the desired extension, on the other hand, as with the module on the right K, although in all cases the base elements are standardized and vary only in the type of connection, being able to implant in the same way on a foundation already planned in the field.
  • the compact ring A 'referred to forms a block or modular assembly with four inputs / outputs, allowing in a substation its successive growth by adding similar and modular assemblies.
  • a ring or assembly A 'determined according to the physical configuration of figure 20 can be seen, to which a second ring or assembly A''is added, without one of the armored modules M2, and where they are observed four inputs / outputs for the set or ring A 'and two inputs / outputs for the set A'', resulting in the addition of six inputs / outputs.
  • the ring or assembly shown in figure 20 can be seen with arrangement of upper outputs D by terminal and lower outputs D 'by cable, all by way of example only since the arrangement of the outputs can be varied according to needs and availability of space, that is to say with segregated phases at the same level or at different levels.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)
  • Testing Relating To Insulation (AREA)
  • Laying Of Electric Cables Or Lines Outside (AREA)
  • Patch Boards (AREA)

Abstract

La subestación está definida por tener una configuración eléctrica en anillo especial denominado “anillo red” a base de módulos blindados M como aparamenta de alta tensión y aislados en SF6, cuya disposición forma cuadrados concatenados longitudinalmente, y en donde la disposición física de las fases es segregada. En base a la configuración en anillo A, a la utilización de módulos blindados M y a la disposición en fases segregadas, es posible una fabricación de elementos base normalizados que se trasladan ya probados hasta el lugar de la substación para su conexionado a otros elementos y/o equipamiento ya existente, con la misma configuración u otra convencional, permitiendo montar y ampliar modularmente una subestación sin necesidad de realizar descargas ni interrupciones de servicio y con una pérdida mínima de tiempo en los montajes, reparaciones y ampliaciones.

Description

SUBESTACIÓN ELÉCTRICA OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una subestación eléctrica, la cual presenta una serie de particularidades que afectan tanto a la configuración eléctrica como a la disposición física de su equipamiento e incluso a la tecnología de aislamiento eléctrico utilizada para la aparamenta de alta tensión, en donde la nueva configuración está basada en la disposición de módulos formando cuadrados concatenados longitudinalmente, en adelante denominada "anillo red", mientras que la disposición física del equipamiento será en fases segregadas, y el aislamiento eléctrico será a base de hexafloruro de azufre (SF6) , en el que los elementos van en cámaras aisladas e independientes formando módulos blindados.
El objeto de la invención es conseguir una subestación eléctrica cuya implantación suponga, entre otras prestaciones, mejorar los aspectos de seguridad y fiabilidad para el sistema eléctrico, así como una óptima disponibilidad y flexibilidad en la explotación, permitiendo una fácil ampliabilidad así como efectuar la reposición de elementos y/o módulos sin necesidad de interrupciones en el funcionamiento de la subestación, y en período de tiempo muy reducido. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En una subestación eléctrica, los aspectos fundamentales que deben de tenerse en cuenta para su implantación corresponden a: la configuración eléctrica, la tecnología de aislamiento eléctrico a utilizar, y la disposición física de su equipamiento.
En relación con la configuración eléctrica de una subestación, la misma viene determinada por la disposición e interconexión de los distintos elementos que forman el equipamiento en general, como son los interruptores, seccionadores, transformadores de medida de intensidad y de tensión, embarrados, etc.
Se conocen distintos tipos de configuraciones, pudiendo citar como más importantes o habitualmente empleadas las denominadas de "interruptor y medio", de "doble barra", de "barra simple" y de "anillo clásico". En todas ellas se requiere un elemento de corte (interruptor) y varios de maniobra (seccionadores) por cada posición de entrada o salida de la subestación, (línea, transformador de potencia, reactancia, banco de condensadores, etc) teniendo cada subestación un número indeterminado de salidas y de entradas.
De dichos tipos de configuración referidos, la denominada de "interruptor y medio", resulta la más apropiada para las subestaciones críticas en alta tensión, por compatibilizar en gran medida las necesidades de mantenimiento y explotación del sistema (seguridad, fiabilidad, ampliabilidad, etc) dentro de un nivel de coste aceptable.
La configuración de "doble barra", es más económica que la de "interruptor y medio" pero ofrece menos prestaciones en cuanto a disponibilidad y flexibilidad en la explotación.
La configuración de "barra simple", es la más económica pero tiene el inconveniente de que el comportamiento en cuanto a disponibilidad y flexibilidad es inadmisible para los niveles de tensión más críticos.
La configuración en "anillo clásico", permite posibilidades aceptables para la explotación a un coste relativamente económico, pero presenta el inconveniente de que la configuración en sí es muy rígida en cuanto a su ampliabilidad.
En relación con la tecnología de aislamiento eléctrico utilizada convencionalmente, puede ser de intemperie o convencional, es decir, utilizando las características dieléctricas del aire, o bien de hexafloruro de azufre (SF6) , también denominada blindada.
En el primer caso se requieren unas dimensiones importantes para garantizar el aislamiento necesario entre fases, estando sometido el aislamiento a agentes atmosféricos que pueden causar, de forma imprevisible, deterioros, envejecimientos prematuros y fallos del equipamiento. Por su parte, la aparamenta, es decir, el conjunto de elementos que constituyen la subestación, puede ser independiente y permite soluciones abiertas, o lo que es lo mismo que cada elemento o dispositivo pueda ser de distinto fabricante.
En cuanto al segundo tipo de aislamiento eléctrico, es decir, el que usa tecnología blindada, al estar los elementos encapsulados en un ambiente más aislante que el aire, permite dimensiones mucho más reducidas, con menor impacto medioambiental e índice de fallos sensiblemente menor. Por contra, habitualmente son soluciones cerradas, es decir que existe un único fabricante por instalación, obligando a depender del mismo durante la vida útil de la subestación, de manera que las repercusiones de los fallos suelen ser graves ya que suponen una mayor indisponibilidad de la instalación y afectan a un mayor número de elementos, sin olvidarse de que el coste inicial es sustancialmente mayor que el requerido para aislamiento eléctrico de intemperie o convencional.
En relación con la disposición física, o tercer aspecto que hay que tener en cuenta en una subestación eléctrica, convencionalmente se ofrecen diferentes soluciones dependiendo de los otros aspectos citados (configuración y tecnología de aislamiento) , así como las necesidades de explotación requeridas, siendo necesaria una definición inicial difícilmente modificable en el futuro. En general, suelen definirse disposiciones trifásicas en tres alturas. Para un reparto equilibrado de cargas, es decir, para evitar flujos de potencia de gran magnitud sobre un elemento (por ejemplo un interruptor que uniera un lado y otro de la subestación), así como para limitar incidentes, repercusiones sobre otros elementos ajenos al problema, suele ser recomendable enfrentar entradas de generación con salidas de consumo y alternar de forma inversa estos enfrentamientos . Es decir, si se disponen dos líneas enfrentadas generación-consumo debe intentarse que el enfrentamiento adyacente sea consumo-generación, lo cual requiere en la mayor parte de las ocasiones grandes dimensiones y cruzamientos, para hacer llegar las líneas por el lado adecuado, con un considerable costo económico y medioambiental .
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La subestación de la invención presenta la particularidad de que la configuración eléctrica es en lo que se ha dado por denominar "anillo red", pero no el tradicional anillo clásico, sino un anillo especial cuya característica de novedad reside en la disposición de módulos blindados formando cuadrados concatenados longitudinalmente, de cuyos vértices parten las denominadas "posiciones" de entrada/salida.
Los módulos blindados de la subestación eléctrica de la invención, están constituidos por un interruptor, dos transformadores de medida de intensidad y dos seccionadores, con la particularidad de que cada uno de estos elementos va dispuesto en una cámara independiente y aislada de las restantes, formando todas ellas el módulo blindado. El aislamiento eléctrico utilizado es hexafloruro de azufre (SF6) , sin descartar otros fluidos.
La disposición de dichos elementos en cámaras independientes, permite restringir posibles problemas, no repercutiendo averías a otras cámaras o elementos, garantizando con ello el servicio del resto del equipamiento no afectado del módulo, facilitando adicionalmente las actuaciones posteriores de reparación y/o mantenimiento .
Por otro lado, la referida independencia de las cámaras de cada módulo blindado, en combinación con la fiabilidad que ofrecen los seccionadores, resultan de gran utilidad en la manipulación y/o reparación de un interruptor averiado, ya que posibilitan llevar a cabo la intervención completa en el propio interruptor, e incluso el cambio de la parte averiada de éste, sin necesidad de cortar la tensión en los extremos de entrada/salida del módulo, ya que es posible aislar el fallo con los seccionadores del módulo, facilitando la reposición del resto del sistema en un período de tiempo mínimo, lo que supone una solución a los graves problemas que se originan cuando se produce dicho tipo de avería, utilizando la tecnología convencional de intemperie, ya que en este caso se producen múltiples indisponibilidades de mayor duración, tanto del interruptor afectado como de los adyacentes .
Volviendo a la configuración en "anillo red" de la invención, la misma permite ampliaciones relativamente sencillas, sin más que añadir nuevos módulos formando cuadrados longitudinalmente, con una influencia mínima en el resto de la subestación, evitando indisponibilidades de servicio. La conexión entre módulos blindados puede llevarse a cabo de distintas maneras, bien mediante cable o conducto de aluminio desnudo (aparamenta de intemperie) , bien mediante conducto blindado aislado en SF6, o bien de forma mixta, es decir unas conexiones mediante conductos desnudos y otras conexiones mediante conductos blindados.
Además, el anillo según la invención permite cerrarse uniendo sus dos extremos longitudinales, lo que ofrece unas posibilidades para la explotación similares e incluso superiores a las disponibles en configuraciones de "interruptor y medio" convencional. Opcionalmente, el diseño contempla la instalación de tres transformadores de medida de tensión de intemperie por posición de entrada/salida, uno por cada fase eléctrica, de manera que uno de los transformadores se conecta eléctricamente al vértice asociado al anillo, mientras que los otros dos se conectan a la "posición" después del seccionador de salida, pudiendo ser en este caso del tipo capacitivo para permitir emplear métodos de comunicación por onda portadora, lo que permite optimizar los recursos de dichos elementos, disponiendo la tensión tanto para la medida como para la protección y comprobación de sincronismo (para cierre de interruptores) y los requerimientos para el sistema de comunicaciones por onda portadora de una forma sencilla y económica. Otra ventaja que supone la configuración en "anillo red" de la invención, es la desaparición de las clásicas barras de conexión (conductores aéreos o tubo de aluminio) y su protección diferencial asociada, con el consiguiente ahorro económico y de espacio. Asimismo, cabe destacar que dichos módulos blindados admiten combinaciones con otros componentes de tecnología de aislamiento de intemperie, permitiendo además desarrollar cualquier tipo de configuración eléctrica, posibilitando configuraciones mixtas, lo que permite abordar ampliaciones en configuración de "anillo red" sobre una instalación, por ejemplo de "interruptor y medio".
Otras ventajas que ofrece dicha tecnología, son las siguientes :
- Permite la ejecución de "posiciones" completas por fases, totalmente probadas en fábrica y transportadas sin desmontaje, lo que disminuye los tiempos de montaje y pruebas en el lugar de la subestación, así como los riesgos de errores de montaje.
- El criterio único de normalización de los módulos, permite la utilización de éstos en la totalidad de las subestaciones, independientemente del tipo de aislamiento y de la configuración que cada subestación tenga o tenga previsto disponer. De este modo se ven reducidos los costes de ingeniería, de mantenimiento, de montaje, etc. - También ofrece la ventaja de que permite sustituir cualquiera de los componentes del módulo blindado, incluido un polo de interruptor, en un tiempo máximo que puede estimarse en 6 horas, sin necesidad de medios o personal especializado, en contra de lo que ocurre convencionalmente donde el tiempo es muy elevado, con personal especializado y requiriendo realizar descargas de ciertas partes de la subestación.
- Igualmente, la utilización del doble transformador de medida de intensidad por cada módulo, permite solapar las zonas de protección adyacentes, de forma que no quedan áreas desprotegidas, posibilitando la localización de fallos en el interior de los módulos y proceder a su sustitución si fuera preciso.
- Cabe igualmente destacar el hecho de que los módulos blindados resultan inmunes a los agentes atmosféricos o medioambientales puesto que no contienen partes móviles externas .
- Finalmente, como otra de las ventajas, cabe destacar el hecho de que los elementos de intemperie sometidos a los agentes atmosféricos son menores, con lo que los riesgos tanto por faltas como por fallos se reducen.
Otra característica de novedad que incorpora la subestación eléctrica de la invención, es que dispone sus fases de forma segregada, es decir, que los anillos que se forman por fases resultan independientes, impidiendo la formación de cortocircuitos entre fases y permitiendo adoptar disposiciones físicas de la aparamenta diferentes, bien sean en anillo, bien en batería o incluso mixtas, de acuerdo con los requerimientos de espacio o de llegada de las diferentes posiciones (entrada/salida) , de manera tal que la disposición en batería proporciona de forma natural invertir eléctricamente la acometida de cargas que físicamente llegan por -un mismo lado de la subestación, permitiendo las alternancias generación/consumo y evitando los cruzamientos entre líneas.
En base a la segregación de las fases, es posible efectuar una implantación tanto exterior como interior, posibilitando con la misma configuración que la conexión de la subestación con las líneas de transporte pueda realizarse tanto con conductor aéreo como con cable aislado, así como con conducto blindado de SF6 o una combinación de cualquiera de las soluciones anteriores.
La implantación exterior o de intemperie con configuración en "anillo red", se basa en la disposición en aéreo de cuatro conductores desnudos para posibilitar la conexión de las tres fases de cada una de las entradas/salidas que acceden a ellas, mediante puentes para establecer la continuidad eléctrica en fase.
Dicha disposición o implantación es la que da lugar a la segregación de las fases, permitiendo interconectar las distintas entradas/salidas sobre los nudos más convenientes del anillo, independientemente de la topología de llegada de las posiciones entradas/salidas a la subestación, evitando con ello los trazados circundantes y cruzamientos entre líneas que general y convencionalmente se producen en las subestaciones existentes.
En la implantación de exterior la disposición de los conductores puede realizarse en uno o dos niveles de altura, mientras que en la implantación en interior la disposición de los módulos se realiza en un edificio de una o varias plantas, permitiendo disponer los accesos de las entradas/salidas a los módulos, de forma que se posibilita en la práctica cualquier conexión deseada, con bajos costes para las instalaciones referidas. En la implantación de intemperie referida con anterioridad se establecen dos niveles, uno el correspondiente a los módulos que forman los anillos y el otro correspondiente a los conductores de conexión, pudiendo definir o establecer un tercer nivel para conexiones que permiten realizar salidas laterales o bien cruzamientos entre líneas o incluso para realizar el cierre del anillo, lo cual evita realizar cruces alejados de líneas, además de proporcionar mayores facilidades para la explotación y mayor compactación. Cabe igualmente destacar el hecho de que la segregación en configuración de "anillo red" posibilita establecer una modularidad que permite, con cambios mínimos de proyecto, disposiciones impensables en cualquier otra solución de las utilizadas hasta el momento en subestaciones de alta tensión, todo ello de manera tal que se podrán realizar elementos base de igual configuración física y con los mismos medios de emplazamiento y montaje es decir, normalizados, de manera que esos elementos base tendrán unas características comunes con mínimas variaciones, lo que permite ser construidos y probados en fábrica para luego ser trasladados y montados en la subestación sin obras de ingeniería, ya que el desplazamiento y conexionado será siempre el mismo y las variaciones que tengan entre sí estarán previstas únicamente para poder efectuar, en unos casos, por ejemplo, una ampliación de la subestación y, en otros casos, para realizar, por ejemplo, salidas laterales, etc, pudiendo en definitiva implantar una subestación como si se tratara de un puzzle. Mediante la modularidad referida, los plazos de entrega son menores, como lo será el tiempo de montaje, independientemente de que cualquier ampliación o modificación no requerirá dejar fuera de servicio una parte de la subestación. Además, debido a la modularidad es posible la implantación de los elementos base y/o implantación de una subestación y ampliación de ésta, en cualquier lugar, sea cual sea la orografía del terreno.
Las dimensiones de la subestación basada en los aspectos de novedad referidos con anterioridad, respecto a una equivalente de, por ejemplo, "interruptor y medio", resultan mucho más reducidas tanto en lo que respecta a la superficie total necesaria como a la altura, lo que en combinación con la posibilidad de elegir distintos colores para los módulos blindados, permiten disminuir el impacto medioambiental de forma significativa.
Por otro lado, la disposición con fases segregadas conlleva la ventaja de evitar totalmente en la práctica la posibilidad de que se den dentro de la subestación cortocircuitos entre fases, lo que mejora notablemente la eficiencia de estas subestaciones dentro del sistema eléctrico global .
Igualmente, y como otra de las ventajas, puede citarse el hecho de que la configuración en "anillo red" segregado permite a los usuarios de la instalación o subestación poder llevar a cabo ampliaciones posteriores con módulos blindados de fabricantes distintos al de los utilizados en la instalación o subestación inicial, siempre que cumplan con unas características básicas fácilmente cumplibles por cualquiera de los fabricantes de este tipo de equipos. La ejecución de una subestación eléctrica basada en los referidos "anillos red" segregados y con los módulos blindados, puede presentar ciertas limitaciones cuando las tensiones alcanzan los 400 KV, ya que a partir de tales tensiones solo se puede llevar a efecto la totalidad del montaje y pruebas en las instalaciones del fabricante de cada uno de los módulos, pero no del conjunto de ellos, es decir, no de una subestación completa.
Pues bien, para permitir el desarrollo sin problemas de una subestación de 400 KV y tensiones superiores, se ha previsto una variante de realización del anillo, en base al cual es posible llevar a efecto la totalidad del montaje y pruebas en las propias instalaciones del fabricante, de manera que en la instalación o subestación tan solo será preciso el montaje de bornas o conexiones a cables que se precisen.
Más concretamente, la variante de realización del anillo de la invención consiste en un anillo compacto cuyos cuatro módulos blindados se encuentran según una disposición agrupada en dos niveles; es decir con dos módulos en un nivel y otros dos módulos en otro nivel, de manera tal que por uno de los extremos los módulos de cada nivel están conectados entre sí, mientras que por el extremo opuesto cada módulo de un nivel está conectado con el módulo del otro nivel, obteniéndose así el esquema eléctrico del anillo correspondiente, con las mismas particularidades y características que las del "anillo red" descrito anteriormente. Evidentemente, la referida disposición en anillo compacto en dos niveles, se implantará en cada una de las tres fases eléctricas de la instalación.
La ejecución de dicha disposición en anillo compacto, permite el desarrollo de subestaciones de alta tensión siendo de particular aplicación en 400 KV o incluso tensiones superiores, de manera tal que la totalidad del montaje y pruebas podrá llevarse a cabo en las propias instalaciones del fabricante, realizándose el transporte a la subestación, en la que únicamente será preciso el montaje de bornes o conexiones a cables que se precisen, permitiendo el crecimiento sucesivo de la subestación mediante la adición de conjuntos similares, es decir, de anillos compactos en dos niveles.
Como ya se ha dicho, cada anillo compacto en dos niveles está formado por cuatro módulos blindados, siendo en este caso utilizables hasta cuatro entradas/salidas, de manera que la aplicación para la conexión de mayor número de entradas/salidas pueda hacerse mediante adiciones sucesivas de anillos compactos, pero con tan solo tres módulos y dos entradas/salidas por cada adición, siendo el módulo faltante sustituido por una simple conexión en gas SF6.
La implantación se efectúa mediante segregación de las tres fases existentes en los sistemas de alta tensión, segregación que puede hacerse a un mismo nivel o en niveles diferentes, según las necesidades de cada caso, dependiendo la disposición a adoptar del tipo de salida elegido, ya que con cuatro entradas/salidas por cable la disposición prácticamente no tiene otras restricciones que las del propio espacio físico que las dimensiones del anillo compacto tenga, en tanto que si se utilizan salidas superiores por Bushing (borna aislamiento aire, para conectar a conducto aislado) , éstas requieren espacio dimensional para aislamiento según normas y nivel de tensión.
Entre las ventajas que se pueden obtener de dicha disposición con anillo compacto en dos niveles, pueden citarse las siguientes:
- Máximo aprovechamiento del espacio. Mínimo impacto en el entorno .
Mínimo coste de la instalación blindada al reducir al máximo la longitud de las conexiones blindadas precisas .
Máxima modularidad y en consecuencia ajuste del coste de la instalación a sus necesidades reales en cada momento de su vida. - Máxima fiabilidad, permitiendo que el conjunto de subestación pueda ser fabricado, montado y probado en fábrica, y transportado al lugar de instalación sin precisar otro desmontaje que el de las bornas entradas/salidas . - Mínimos tiempos de instalación y pruebas. Reducción de costos por estandarización en el fabricado de las subestaciones, nivel claramente superior al actualmente existente en estos niveles de tensión, en los que hasta ahora los objetivos estaban puestos en el nivel de fabricación compacta de módulos, nivel anterior e inferior al de la subestación, de las que son componentes. Posibilidad de compatibilización de materiales de diferentes fabricantes, como consecuencia de la modularización existente. Es decir, pueden utilizarse anillos compactos de un fabricante y ampliarse con anillos compactos de otro fabricante distinto.
Permite posibilidades diferentes de disposición de cada uno de los módulos, para adaptarse a las características técnicas de cada uno de los fabricantes y de las características y ubicación de sus respectivos mandos y dimensiones externas. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en base a los cuales se comprenderán más fácilmente las innovaciones y ventajas de la subestación eléctrica objeto de la invención.
Figura 1.- Muestra el esquema correspondiente a una configuración de "interruptor y medio" convencional, utilizada en subestaciones eléctricas, según una representación unifilar.
Figura 2. - Muestra el esquema correspondiente a una configuración en "anillo clásico" convencional, utilizada en subestaciones eléctricas, con una representación unifilar. Figura 3.- Muestra el esquema correspondiente a la necesidad de cruzamientos requeridos para alternar generación/consumo, en una subestación eléctrica con configuración en "interruptor y medio", en una representación unifilar. Figura 4.- Muestra el esquema correspondiente a la configuración en "anillo red" utilizada en la subestación eléctrica de la invención, en una representación unifilar. '
Figura 5.- Muestra el esquema de la figura anterior con el anillo cerrado sobre sí mismo. Figura 6.- Muestra el esquema correspondiente a un módulo blindado utilizado en la subestación eléctrica de la invención, con las cámaras independientes para el interruptor, para cada uno de los dos transformadores de intensidad y para cada uno de los seccionadores. Figura 7.- Muestra el esquema correspondiente a la combinación entre una configuración de interruptor y medio convencional y la configuración en "anillo red" que forma parte del objeto de la invención, en una representación unifilar. Figura 8.- Muestra el esquema correspondiente a la forma de segregación de fases en la configuración en "anillo red" de la invención, con dos niveles, uno correspondiente a los módulos de anillo y el otro correspondiente a los conductores o líneas de conexión. Figura 9.- Muestra un esquema como el de la figura anterior, pero mostrando la llegada de líneas por el lado opuesto.
Figuras 10, 11 y 12. - Muestran otros tantos esquemas en representación unifilar de una configuración en anillo, en batería y mixta, con los mismos módulos blindados, todo ello de acuerdo con el objeto de la invención.
Figura 13. - Muestra el esquema correspondiente a la forma de conseguir una alternancia natural en la generación/consumo, partiendo de una configuración en anillo para llegar a una configuración en batería sin haber variado los módulos .
Figura 14. - Muestra un esquema como el de la figura 8 , pero incorporando un tercer nivel para cruzamientos .
Figura 15. - Muestra un esquema como el de la figura 8 , pero incorporando un tercer nivel para salida lateral.
Figura 16.- Muestra una representación física de la configuración en "anillo red" con la instalación en edificio, viéndose tres alturas, una para cada fase.
Figura 17.- Muestra una vista en planta de la figura anterior.
Figura 18.- Muestra una representación esquemática en planta de un sector de una subestación eléctrica objeto de la invención, según vistas correspondientes a diferentes niveles, con un detalle en cuadrícula para dejar ver los diferentes elementos base.
Figura 19.- Muestra una vista esquemática en alzado de lo representado en la figura anterior.
Figura 20.- Muestra una representación física según la perspectiva general de un anillo compacto en dos niveles, de acuerdo con una variante de realización correspondiente a una mejora de la invención.
Figura 21.- Muestra una representación esquemática de la forma de llevar a cabo la ampliación de una instalación mediante adiciones sucesivas de anillos compactos de tan solo tres módulos.
Figura 22.- Muestra una vista en perspectiva como la de la figura 20, con disposición de salidas superiores por borna (6) e inferiores por cable (7) .
DESCRIPCIÓN DE LA FORMA DE REALIZACIÓN PREFERIDA A la vista de las comentadas figuras, y haciendo alusión concretamente 'a la figura 1, puede observarse la representación esquemática correspondiente a una configuración de "interruptor y medio" convencional, con el embarrado principal Bl y B2 , las posiciones de entrada/salida L1-L2, L3-L4, L5-L6, así como una posible posición futura L-L' de entrada/salida, según una representación en línea de trazos. Entre las barras principales Bl y B2 van dispuestos, por cada fase, los interruptores I, los transformadores de intensidad TI y los seccionadores S, así como los seccionadores de puesta a tierra S', incorporando a las salidas los transformadores de tensión TT y las bobinas de bloqueo B, todo ello según una representación unifilar de esa figura 1.
En la figura 2 se muestra la configuración en anillo clásico, con las posiciones de entrada/salida Ll, mostrando en el anillo los interruptores I, los transformadores TI, y en las posiciones Ll, L3 y L5 los correspondientes transformadores de tensión TT, las bobinas de bloqueo B y los seccionadores de puesta a tierra S'. En la figura 3 se muestra una configuración esquemática de interruptor y medio convencional entre cuyas barras Bl y B2 únicamente se han representado interruptores I, ya que el resto de componentes no se han representado, así como en las posiciones de generación/consumo 1, 2 y 3 tampoco han sido representados los distintos componentes, todo ello al objeto de evitar complejidades, ya que lo único que pretende dicha figura 3 es mostrar la necesidad de cruzamientos para alternar generación/consumo, ya que la conveniencia de enfrentar generación/consumo, requiere en esta configuración convencional llevar a cabo un cruzamiento para alternar tal generación/consumo, cruzamiento que da lugar a necesidad de grandes dimensiones para hacer llegar las líneas por el lado adecuado.
Pues bien, esos problemas se resuelven mediante los aspectos de novedad contemplados en la subestación eléctrica de la invención, donde la configuración es en "anillo red" como se representa en la figura 4, pero no en anillo clásico como el mostrado en la figura 2, sino un anillo que se configura disponiendo, segregando las fases, en módulos blindados M formando cuadrados concatenados longitudinalmente, de cuyos vértices parten las posiciones de entrada/salida L1-L2, L3-L4, L5-L6, viéndose la posibilidad de ampliar sin ningún tipo de problema, según la posición L-L', representada en línea de trazos. En tal figura 4 cada módulo blindado M comprende un interruptor I, dos transformadores de intensidad TI y dos seccionadores S, complementándose con los seccionadores de puesta a tierra S', mientras que en las posiciones L1-L2 y restantes, van dispuestos por cada fase un transformador de tensión TT y una bobina de bloqueo B, de manera que uno de los transformadores está conectado al respectivo vértice del correspondiente anillo, mientras que los otros dos, uno por cada fase, están situados en la "posición" correspondiente con posterioridad al seccionador de salida S'. Dicha configuración, de acuerdo con lo mostrado en la figura 4, permite ampliaciones relativamente sencillas sin más que añadir nuevos cuadrados o anillos longitudinalmente, con una influencia mínima en el resto de la subestación, evitando indisponibilidades de servicio, permitiendo además la conexión entre módulos blindados M de manera indistinta, bien mediante cable o conducto de aluminio desnudo, bien mediante conducto blindado aislado en SF6, o bien mediante una solución mixta, es decir, con unos conductos desnudos y otros mediante conductos blindados.
Asimismo, la configuración en "anillo red" referida permite cerrarse mediante la línea C mostrada en la figura 5, uniendo los extremos de la disposición de los módulos M dispuestos longitudinalmente, proporcionando unas posibilidades para la explotación similares e incluso superiores a las disponibles en configuraciones de "interruptor y medio" convencionales.
En cuanto a los transformadores de tensión TT conectados a la correspondiente posición L1-L2, L3-L4, L5- L6 o L-L', como ya se ha dicho, están conectados después del seccionador de salida S' correspondiente, pudiendo ser dichos transformadores TT de tipo capacitivo para permitir emplear métodos de comunicación por onda portadora y así optimizar los recursos de dichos elementos, disponiendo de la tensión tanto para medida como para protección y comprobación del sincronismo y los requerimientos para el sistema de comunicaciones por onda portadora de una forma sencilla y económica.
En cuanto a los módulos blindados M, serán normalizados y comprenderán, como ya se ha dicho, un interruptor I, dos transformadores de intensidad TI y dos seccionadores S, complementándose con los seccionadores de puesta a tierra S ' , con la particularidad de que cada uno de esos elementos se dispone en una cámara independiente y aislada mediante SF6, viéndose en la figura 6 como el interruptor I irá en una cámara CI aislada e independiente respecto a las cámaras CT donde van situados los transformadores de intensidad TI y éstas igualmente aisladas e independizadas, al igual que la cámara CI del interruptor, aislada e independizada de las cámaras CS correspondientes a los seccionadores S.
La disposición de cámaras independientes y aisladas, para cada elemento, permite restringir posibles problemas, no repercutiendo averías a otros compartimentos, de forma que se garantice el servicio del resto del equipamiento no afectado del módulo M, característica esta que facilita adicionalmente las actuaciones posteriores de reparación o mantenimiento .
Por otro lado, en base a esa independencia entre las cámaras referidas y la fiabilidad que ofrecen los seccionadores S, resultan especialmente útiles en caso de avería en el interruptor I, ya que permite llevar a cabo intervención completa, incluso cambio de la unidad, en el interruptor I sin que para ello haya que quitar tensión en los extremos del módulo M, con lo que dichos módulos blindados M permiten aislar el fallo con los seccionadores S, facilitando la reposición del resto del sistema en un período de tiempo mínimo.
Por otro lado, los módulos blindados M admiten combinaciones con otra serie de elementos de tecnología de aislamiento de intemperie, tal y como se muestra en la figura 7, donde existe una parte con una configuración de "interruptor y medio", con las barras Bl y B2 , los interruptores I y las posiciones L1-L2, L3-L4 y la posición L-L' de ampliación, para conectar con la configuración en "anillo red" a base de los módulos blindados M con posiciones de entrada/salida, señalada también en línea de trazos, como ampliación que forma parte de la determinada por los comentados módulos M de esa figura 7. Es decir, la integración de los elementos definidos por los módulos M permite desarrollar cualquier configuración eléctrica, posibilitando configuraciones mixtas, y en tal sentido permite abordar ampliaciones en configuración "anillo red" sobre una instalación de "interruptor y medio" como se muestra en esa figura 7.
En las figuras 10, 11 y 12 se muestra una configuración de anillo formada para los módulos blindados M, identificados con la referencia interna 1, 2, 3 y 4 respectivamente, que permite adoptar disposiciones físicas diversas, pudiéndose pasar de la figura 10 a la figura 11 donde la disposición física es en batería, mientras que en la figura 12 se muestra una combinación mixta, es decir, en disposición física de anillos y batería combinados, siempre con la misma representación en cuanto a disposiciones unifilares (anillo) .
En la figura 13 se muestra como puede pasarse desde una disposición en anillo a otra en batería, en la que de forma natural puede llevarse a cabo la inversión eléctrica de la acometida de cargas que físicamente llegan por un mismo lado de la subestación, permitiendo las alternancias generación/consumo y evitando los cruzamientos entre líneas .
En relación con la disposición física en fases segregadas, de acuerdo con lo mostrado en las figuras 8, 9, 14 y 15, cabe decir que en la figura 8 se muestran dos niveles, uno correspondiente a los anillos independientes A formados por los módulos blindados M con los elementos para su conexión a las respectivas fases 00, 04 y 08 de las posiciones L1-L2, de manera que ese nivel formado por los anillos A se conecta a las referidas fases, determinando éstas un segundo nivel, y en donde las tres fases están definidas por cuatro conductores, dos de ellos referenciados con las letras X e Y, y los otros dos referenciados con la letra Z, con la particularidad de que los dos primeros corresponden únicamente a las fases 00 y 08, completándose dichas fases con los tramos independientes X' e Y', respectivamente, pertenecientes a los conductores Z, formando estos dos últimos la tercera fase, con la particularidad de que la continuidad eléctrica de los conductores se realiza mediante puentes P, ya que todos ellos están divididos en tramos, habiéndose previsto lógicamente que los tramos independientes X' e Y' no puedan puentearse con los conductores Z puesto que se produciría un cortocircuito al ser de fases diferentes. Si se observan y se comparan las figuras 8 y 9, puede comprobarse como el vértice V del anillo A de la derecha está, en la figura 8, conectado con el conductor X, mientras que el vértice V de ese mismo anillo A está conectado con el tramo de conductor X' de esa misma fase, mientras que en la figura 9 están conectados a la inversa, es decir, el vértice V conectado al tramo X' y el vértice V conectado al conductor X, pero en ambos casos a la fase 00, pudiendo comprobar como se lleva a cabo una alternancia sin necesidad de un tercer nivel y sin necesidad de cruzamientos, sino únicamente aprovechando que un tramo independiente X' o Y' inservible para los conductores Z de una fase, pueden ser utilizados para definir las otras fases X e Y, respectivamente.
Por lo tanto, en el caso de querer modificar la disposición física de los elementos, bastará con anular los puentes P y recolocarlos de otra manera, y ello en base a utilizar cuatro conductores para determinar las tres fases eléctricas .
Mediante dicha disposición, un tercer nivel podría utilizarse para salidas laterales como se muestra en la figura 14, en la que las posiciones Ll y L2 están en un mismo plano, mientras que las fases que corresponden a las salidas laterales están en otro plano superior, según una disposición de trayectoria perpendicular a las fases de las posiciones Ll y L2 referidas con anterioridad, estableciéndose la conexión mediante los correspondientes puentes P.
En la figura 15 se muestra concretamente la implantación del tercer nivel para las salidas laterales. Por lo tanto, ese tercer nivel posibilita disponer de otra capa de conexiones para realizar salidas laterales como se ve en la figura 15, cruzamientos entre líneas o embarrados como se muestra en la figura 14, o el propio cierre del anillo, ofreciendo mayores facilidades para la explotación y mayor compactación, evitando cruces alejados de líneas.
La disposición física en fases segregadas admite además la instalación interior como se muestra en las figuras 16 y 17, con la disposición de los módulos M en el interior de un edificio referenciado en general con E, de una o varias plantas, mostrándose en la figura 16 tres plantas, una para cada fase, representándose en la figura 17 la vista en planta de la figura 16, viéndose la configuración en "anillo red" sobre el propio edificio E. Como ejemplo de la modularidad proporcionada por la utilización de los módulos blindados M y de la segregación de fases, así como la disposición física del equipamiento, a continuación, y de acuerdo con las figuras 18 y 19, se va a considerar una subestación de intemperie de seis entradas/salidas, definiéndose elementos base tridimensionales normalizados F, G, K interconectables entre sí para conformar la configuración deseada. En el ejemplo de la figura 18 los elementos base F y K, que en los tres niveles se referencian con Fl, F2 , F3 y Kl, K2 , K3 , corresponden a conexiones para entrada/salida de posiciones, mientras que los elementos base G, referenciados con Gl, G2 y G3 para los tres niveles, son elementos base que contienen los módulos blindados M, de manera que la combinación de dichos elementos F, G y K proporcionan distintas alternativas para resolver situaciones de implantación dificultosa, como pueden ser zonas con desniveles, cauces de ríos, etc.
Con objeto de que pueda comprenderse la zona o parte que ocupan o corresponden a los elementos base F, G, K, en la figura 18, se ha sacado un detalle cuadriculado en el que aparecen los elementos base Fl, Gl, Kl; F2 , G2 , K2 y F3 , G3 , K3 , mostrando a título de ejemplo, con sendas flechas, las cuadriculas Gl y F2 , y su correspondencia con los elementos base enmarcados de manera sombreada sobre la propia figura 18.
Evidentemente, se trata de elementos base que al estar normalizados pueden montarse y conectarse de forma agrupada o independientemente, al objeto de adaptarse a los diferentes condicionantes físicos que puedan darse en los emplazamientos disponibles para la subestación. En dichas figuras 18 y 19 se muestra como los elementos base F están previstos para salidas laterales, que es la zona de la izquierda, representándose en la figura 19 como el espacio escasamente ocupado por ese elemento base de conexión es posible aprovecharlo para poder implantar otros componentes, tal como un transformador de potencia TP, ocurriendo otro tanto en la zona de ubicación de los elementos base K, donde también pueden implantarse otros elementos, ya que está ocupado únicamente con los medios de conexión al embarrado o líneas situadas a un nivel superior, mientras que el elemento base G, y que corresponde a los módulos blindados M, ocupa toda la zona.
Evidentemente los citados elementos base F, G y K pueden ser exactamente iguales y permitir ampliaciones por ambos lados, o bien estar unos previstos para permitir únicamente una salida lateral, condenando ese lado, como ocurre con lo mostrado en las figuras 18 y 19 con el elemento base F, o bien estar previsto para permitir la ampliación que se quiera, por otro lado, como ocurre con el módulo de la derecha K, aunque en todos los casos los elementos base son normalizados y varían únicamente en el tipo de conexión, pudiéndose implantar de igual manera sobre una cimentación ya prevista en el terreno.
En la variante de realización mostrada en las figuras 20, 21 y 22 se puede ver un anillo compacto A' con dos niveles NI y N2 , en donde uno de los extremos, tanto de los módulos blindados MI del nivel NI como de los módulos blindados M2 del nivel N2 , están unidos mediante una barra Bl en el primer caso y mediante una barra B2 en el segundo caso, en tanto que en el otro extremo de esos módulos blindados MI y M2 la unión está realizada mediante una barra B4 que une el extremo de un módulo blindado MI del primer nivel NI con el respectivo extremo del módulo blindado M2 del nivel N2 , formándose así el anillo en el que los módulos blindados MI y M2 comprenden, como ya se ha dicho con anterioridad, un interruptor, dos transformadores de medida de tensión, dos seccionadores de aislamiento y dos seccionadores de puesta a tierra.
El anillo compacto A' referido, forma un bloque o conjunto modular con cuatro entradas/salidas, permitiendo en una subestación su crecimiento sucesivo mediante la adición de conjuntos similares y modulares. Concretamente, en la figura 21 puede verse un anillo o conjunto A' determinado según la configuración física de la figura 20, al que se adiciona un segundo anillo o conjunto A' ' , sin uno de los módulos blindados M2, y en donde se observan cuatro entradas/salidas para el conjunto o anillo A' y dos entradas/salidas para el conjunto A' ' , dando como resultado en la adición seis entradas/salidas. En la figura 22 puede verse el anillo o conjunto representado en la figura 20 con disposición de salidas superiores D por borna e inferiores D' por cable, todo ello a título meramente ejemplario puesto que la disposición de las salidas puede ser variada según necesidades y disponibilidades de espacio, es decir con fases segregadas en un mismo nivel o en niveles diferentes.

Claims

REIVINDICACIONES ; 1.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, que estando definida por: a) la interconexión de los diferentes elementos (interruptores, seccionadores, transformadores de medida de intensidad y tensión, embarrados y otros) que componen el equipamiento o subestación, determinando la denominada "configuración eléctrica" de la propia subestación; b) la tecnología de aislamiento eléctrico utilizada, bien sea de intemperie, utilizando como medio aislante la característica dieléctrica del aire, o bien utilizando elementos encapsulados en ambiente de hexafloruro de azufre (SF6) formando módulos blindados, y c) la disposición física de las correspondientes fases, se caracteriza porque la configuración eléctrica está determinada por la disposición en "anillo" A o A' de módulos blindados M o MI y M2 formando cuadrados concatenados longitudinalmente, de cuyos vértices parten las correspondientes posiciones L de entrada/salida; con la particularidad de que cada uno de los módulos blindados M o MI y M2 está formado por un interruptor I, dos transformadores de medida de intensidad
TI, dos seccionadores S y dos seccionadores de puesta a tierra S', estando cada uno de estos elementos dispuesto en una cámara independiente y aislada mediante SF6; habiéndose previsto que la disposición física de las fases 00, 04, 08 esté realizada de forma segregada, permitiendo adoptar para el mismo esquema eléctrico (anillo) tanto disposiciones físicas en anillo, como en batería o mixtas, así como la fabricación de elementos base F, G, K normalizados y con las mismas características.
2.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicación 1, caracterizada porque los módulos blindados M se interconexionan mediante cable o tubo de aluminio desnudo, y/o mediante conducto blindado aislado en SF6.
3. - SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la configuración en "anillo" es susceptible de cerrarse mediante un conductor C que une los extremos longitudinales correspondientes a la disposición de los módulos blindados M interconectados entre sí.
4. - SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en cada posición L de entrada/salida de los anillos A se incluyen tres transformadores TT de medida de tensión, uno conectado al vértice asociado del respectivo anillo A y los otros dos conectados a continuación del seccionador de salida S' establecido en la propia posición L de entrada/salida.
5. - SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la configuración en "anillo" es susceptible de formar una ampliación de una configuración convencional, mediante su conexión sobre ésta, determinando configuraciones mixtas.
6.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la implantación de las fases 00, 04, 08 en forma segregada, se realiza mediante una instalación de exterior, con disposición de los conductores correspondientes a las fases en uno o dos niveles de altura, mientras que los anillos A formados por los módulos blindados M están dispuestos en un nivel inferior y conectados independientemente a las fases 00, 04, 08, habiéndose previsto que las tres fases de cada nivel de conexión estén definidas por cuatro conductores X, Y , Z en donde cada conductor está formado por varios tramos susceptibles de conectarse entre sí mediante puentes P para establecer la continuidad eléctrica en cada conductor o fase, y establecer la interconexión de las distintas entradas/salidas sobre los nudos V y V de los anillos A más convenientes, con independencia de la topología de llegada de las salidas/entradas a la subestación, habiéndose previsto que dos de dichos conductores correspondan únicamente a sendas fases completándose éstas con un tramo aislado perteneciente a los otros dos conductores determinantes de la tercera fase.
7.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicación 6, caracterizada porque en la implantación de las fases 00, 04, 08 en forma segregada, dos de los conductores, por ejemplo X e Y, corresponden a sendas fases 00 y 08, completándose éstas con un tramo aislado X' e Y' perteneciente a los otros dos conductores Z determinantes de la tercera fase 04.
8.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque con módulos conectados mediante aislamiento en SF6 , la implantación se realiza mediante una instalación en interior con la disposición de los distintos módulos blindados M de los anillos en edificio E de una o más plantas de altura.
9.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende elementos base y normalizados F, G, K.
10.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicación 9, caracterizada porque su composición es conformable con elementos base normalizados F, G, K, de forma independiente o agrupaciones parciales o totales de éstos.
11.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones 9 y
10, caracterizada porque los elementos base y normalizados F, G, K incluyen conexiones para el conexionado entre sí, o bien para permitir el establecimiento de salidas laterales o la ampliación de la propia subestación.
12.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones 9, 10 y 11, caracterizada porque los elementos base y normalizados G incluyen los correspondientes módulos blindados M con las oportunas conexiones para el conexionado con otros elementos base iguales o con elementos base F y K para salidas laterales o para ampliación.
13.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las conexiones entre las líneas de transporte y la propia subestación se realizan indistintamente mediante conductor aéreo, cable aislado, conductos blindados en SF6 y combinación de cualquiera de los anteriores.
14.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicación 1, caracterizada porque el anillo A' es un anillo compacto y comprende dos parejas de módulos blindados MI y M2 , según una disposición en dos niveles NI y N2 , con sus tres fases segregadas en un mismo nivel o en diferentes niveles, permitiendo mediante su ejecución el desarrollo de subestaciones de alta tensión, siendo de particular interés para 400 KV y tensiones superiores.
15.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicación 14, caracterizada porque los módulos MI y M2 de cada nivel NI y N2, están unidos entre sí a través de uno de sus extremos mediante una barra Bl y B2 , respectivamente, mientras que por el otro extremo el módulo de cada nivel NI está unido al módulo del otro nivel N2 , mediante una barra vertical B4 , determinando el correspondiente esquema eléctrico de anillo.
16.- SUBESTACIÓN ELÉCTRICA, según reivindicaciones 14 y 14, caracterizada porque el anillo compacto A' y modular en dos niveles NI y N2 , determina un conjunto o anillo con cuatro entradas/salidas, permitiendo la adición de otro u otros conjuntos o anillos A' ' de las mismas características para conseguir una ampliación de la subestación, en donde cada conjunto adicional A' ' comprende tres módulos blindados y dos entradas/salidas, estando el módulo blindado faltante materializado por una simple conexión.
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