Tabla de contenido

Introducción

ASubestación de 220 kVes una instalación eléctrica de alto voltaje que juega un papel fundamental en los sistemas regionales de transmisión de energía.

A medida que los países amplían su infraestructura de energía para cumplir con el crecimiento industrial, la urbanización e integración de energía renovable, las subestaciones de 220 kV se desplegan cada vez más en redes nacionales, corredores industriales e interconectores interregionales.

220 kV Substation

¿Qué es una subestación de 220 kV?

ASubestación de 220 kilovoltios (kV)Funciona a un voltaje nominal de 220,000 voltios y típicamente forma parte de la cuadrícula de transmisión de alto voltaje.

Estas subestaciones generalmente están diseñadas para:

  • Conecte las centrales eléctricas a las redes de transmisión
  • Interfaz zonas de cuadrícula regional
  • Suministrar a los consumidores de alta carga como industrias pesadas o centros de datos
  • Reciba potencia a granel para su distribución a subestaciones más pequeñas

Funciones principales de una subestación de 220 kV

  • Transformación de voltaje: Pase o descase el voltaje entre diferentes niveles de cuadrícula.
  • Control de flujo de potencia: Ruta la electricidad a los alimentadores y zonas deseados.
  • Protección del sistema: Aislar circuitos defectuosos para evitar interrupciones en cascada.
  • Equilibrio de la cuadrícula: Administre el intercambio de carga entre redes paralelas.
  • Monitoreo y automatización: Use SCADA e IED para diagnósticos y control en tiempo real.

Componentes clave de una subestación de 220 kV

Una subestación de 220 kV incluye una variedad de equipos de alto voltaje y sistemas de soporte.

1.Transformadores de potencia

  • Clasificación de voltaje: 220/132 kV, 220/66 kV, 220/33 kV
  • Capacidad: 100 MVA a 315 MVA
  • Enfriamiento: ONAN / ONAF (Aire Natural Natural / Aceite Natural Air forzado)
  • Puede incluir cambiador de tap (OLTC) en carga (OLTC)

2.Disyuntores

  • Tipo: SF₆ aislado del gas o vacío (para piezas de menor voltaje)
  • Función: interrumpir las corrientes de falla durante condiciones anormales
  • Instalado en alimentadores entrantes/salientes y bahías de transformadores

3.Aisladores (interruptores de desconexión)

  • Utilizado para el aislamiento de equipos sin carga
  • Disponible en diseño de un solo o doble ruptura
  • Puede incluir interruptor de tierra por seguridad durante el mantenimiento

4.Transformadores actuales (CTS)

  • Función: Proporcione señales de corriente escaladas para la medición y protección
  • Relación típica: 1200/1a, 1500/1a

5.Transformadores de voltaje / CVTS

  • Bajar de alto voltaje para relés protectores y medidores
  • También puede servir como dispositivos de acoplamiento de señal de portador en sistemas de comunicación

6.Pararrayos

  • Proteger el equipo de los rayos y las olas de conmutación
  • Instalado en entradas de línea y transformadores cercanos

7.Sistema de barras colectivas

  • Tipos: bus único, autobús doble, bus principal y de transferencia
  • Realiza energía entre componentes dentro de la subestación
  • Material: cobre o aluminio, a menudo tubular o conductor

8.Paneles de control y relé

  • Relés digitales, anunciadores, medidores y módulos de E/S de SCADA
  • Ubicado en la sala de control de la subestación o edificios de control prefabricados

9.Sistema de puesta a tierra

  • Asegura la seguridad y la protección del equipo del personal
  • El diseño de la cuadrícula sigue a IEEE 80 o estándares equivalentes
  • Incluye alfombra de tierra, varillas, conductores y pozos

10.Sistema SCADA

  • Sistema de control de supervisión y adquisición de datos para monitoreo remoto
  • Interfaces con todos los dispositivos de protección digital (IED)
  • Habilita la detección de fallas en tiempo real, el análisis de carga y el control remoto

11.Banco de baterías y cargadores

  • Proporciona energía ininterrumpida para sistemas de protección y control
  • La copia de seguridad generalmente dura de 2 a 6 horas dependiendo de la carga
  • Por lo general, los sistemas DC de 220V o 110V DC

Tipos de subestaciones de 220 kV

1.AIS (subestación aislada de aire)

  • El equipo se instala al aire libre y el aire es el medio de aislamiento principal
  • Más fácil de inspeccionar y mantener
  • Requiere más espacio y es vulnerable a la contaminación y el clima

2.SIG (subestación aislada de gas)

  • El equipo está alojado en compartimentos de gas SF₆ en metales con metal
  • Compacto, de bajo mantenimiento, adecuado para entornos urbanos o urbanos
  • Mayor costo inicial pero gastos operativos más bajos a largo plazo

3.Subestación híbrida

  • Combina características de AIS y GIS
  • Optimiza el espacio y el costo
  • A menudo se usa en actualizaciones de modernización o parciales

Diseño de una subestación de 220 kV

Un diseño típico incluye:

  • 2 o más líneas entrantes (alimentadores de 220 kV)
  • 2–4 Transformadores de potencia (220/132 o 220/66 kV)
  • Múltiples alimentadores salientes a subestaciones de menor voltaje
  • Barras colectivas dispuestas en esquemas de doble autobús o interruptor y medio
  • Transformer Bays y Line Bays
  • Edificio de la sala de control con SCADA y respaldo de la batería

Aplicaciones de subestaciones de 220 kV

Las subestaciones de 220 kV son ampliamente utilizadas en:

  • Transferencia de potencia interestatal o interregional
  • Evacuación de potencia a granel de plantas hidroeléctricas, térmicas o solares
  • Interconexión de la cuadrícula entre zonas de transmisión
  • Impulsando grupos industriales o zonas económicas
  • Integración de alto voltaje de plantas de energía renovable (solar, viento)
  • Conectividad de cuadrícula transfronteriza

Consideraciones de diseño

Al diseñar una subestación de 220 kV, los ingenieros consideran:

  • Los niveles de demanda de carga y falla previsto
  • Condiciones geográficas y ambientales
  • Disponibilidad de la tierra (AIS vs SIG)
  • Posibilidades de expansión futura
  • Seguridad y accesibilidad
  • Ciberseguridad en subestaciones conectadas a SCADA

Ventajas de subestaciones de 220 kV

  • Transmisión eficiente a larga distancia
  • Pérdidas de potencia reducidas en comparación con voltajes más bajos
  • Alta capacidad de carga para redes industriales y de servicios públicos
  • Estabilidad de la cuadrícula mejorada con esquemas de protección adecuados
  • Lista para la integración para plataformas de redes inteligentes y automatización

Desafíos

  • Altos costos de instalación y equipo
  • Necesidad de una fuerza laboral calificada y estrictos estándares de puesta en marcha
  • Gestión ambiental (contención de petróleo, manejo de SF₆)
  • Complejidad de mantenimiento en configuraciones de múltiples bahías

Conclusión

Una subestación de 220 kV es una piedra angular de la infraestructura de energía moderna, que proporciona transmisión eficiente, protección y regulación de la potencia de alto voltaje.

Con el aumento de las redes inteligentes y la demanda de integración de energía limpia, Future 220 kVsubestacionesMonitoreo digital, diseño SIG, operación remota y mantenimiento predictivo con AI, lo que los hace más inteligentes, más seguros y más confiables que nunca.

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