Subestacions mòbils: Una guia completa
Les subestacions mòbils són un tipus de sistema de distribució d'energia que es pot transportar i instal·lar ràpidament i fàcilment en diferents llocs. Es fan servir per proporcionar un subministrament d'energia temporal o d'emergència a àrees on la xarxa no està disponible o ha estat endegada, com ara llocs de construcció, zones de desastre, àrees remotes o esdeveniments. També es poden utilitzar per provar, mantenir o reemplaçar subestacions existents, o per integrar fonts d'energia renovable a la xarxa.
Les subestacions mòbils consten de diversos components muntats en un remolc, una plataforma o un contenidor que es pot moure per carretera, ferrocarril, mar o aire. Els components principals són:
Un transformador que converteix alta tensió en baixa tensió o viceversa, depenent de l'aplicació.
Un sistema de refrigeració que regula la temperatura del transformador i evita el sobrecalentament.
Un dispositiu de maniobra de alta tensió que controla i protegeix el circuit d'alta tensió i connecta la subestació mòbil a la línia de transmissió o al generador.
Un dispositiu de maniobra de baixa tensió que controla i protegeix el circuit de baixa tensió i distribueix l'energia a la càrrega o a la xarxa.
Un sistema de mesura que mesura i registra els paràmetres elèctrics del flux d'energia, com ara tensió, intensitat, potència, freqüència, etc.
Un sistema de relés de protecció que detecta i aïlla les faltes i prevé danys als equips i al personal.
Un subministrament auxiliar d'energia AC i DC que proporciona energia per a l'operació de la subestació mòbil i els seus accessoris, com ara llums, ventiladors, bombes, etc.
Un sistema de protecció contra surts que protegeix la subestació mòbil de descàrregues elèctriques i altres surts de tensió.
Un sistema de connexió de cables que connecta la subestació mòbil a la font d'energia i la càrrega mitjançant cables flexibles i connectors.
Les subestacions mòbils estan dissenyades per complir amb els requisits específics de cada client i aplicació. Poden tenir diferents nivells de tensió, potències, configuracions, característiques i accessoris. També estan dissenyades per complir amb les normatives de carretera estatals i federales, així com amb el codi de la xarxa i les normes de seguretat.
Avantatges de les subestacions mòbils
Les subestacions mòbils ofereixen diverses avantatges sobre les subestacions convencionals, com ara:
Mobilitat: Les subestacions mòbils es poden transportar i reubicar fàcilment i ràpidament a qualsevol lloc on són necessàries. No requereixen permisos especials ni treballs civils per a la seva instal·lació. També es poden girar o reposicionar per alinejar-se amb les línies d'energia o equips existents.
Flexibilitat: Les subestacions mòbils es poden adaptar a diferents nivells de tensió, potències, configuracions, característiques i accessoris segons les necessitats i preferències del client. També poden proporcionar múltiples tensions per a diferents càrregues o serveis simultàniament.
Fiabilitat: Les subestacions mòbils són unitats provades a fàbrica i preparades per connectar que asseguren un subministrament d'energia de qualitat i rendiment elevat. Estan equipades amb equips d'última generació i sistemes avançats de control, protecció i comunicació que permeten la monitorització i control local i remot. També tenen sistemes de suport i característiques de redundància que milloren la disponibilitat i la resiliència.
Economia: Les subestacions mòbils són solucions econòmiques que estalvien temps i diners als clients. Redueixen l'inversió inicial (CAPEX) evitant els costos de construcció permanent i l'adquisició de terreny. També redueixen l'explotació (OPEX) minimitzant els costos de manteniment i pèrdues d'energia. També poden generar ingressos vendent l'excés d'energia a la xarxa o a altres clients.
Aplicacions de les subestacions mòbils
Les subestacions mòbils es poden utilitzar per diversos propòsits en diferents sectors, com ara:
Solucions per a utilities: Les subestacions mòbils poden proporcionar subministrament d'energia durant emergències o interrupcions planificades causades per desastres naturals, accidents, manteniment, actualitzacions o ampliacions de subestacions existents. També poden proporcionar subministrament d'energia temporal durant períodes de demanda màxima o esdeveniments de reducció de càrrega. També poden suportar la estabilitat i fiabilitat de la xarxa proporcionant compensació de potència reactiva, regulació de tensió, control de freqüència, etc.
Integració de renovables: Les subestacions mòbils poden facilitar la integració de fonts d'energia renovable a la xarxa proporcionant punts d'interconnexió per a parcs eòlics, plantes solars, plantes hidràuliques, plantes de biomassa, etc. També poden proporcionar serveis de suport a la xarxa com ara regulació de tensió, control de freqüència, millora de la qualitat de l'energia, etc.
Xarxa intel·ligent i subestacions urbanes: Les subestacions mòbils poden suportar el desenvolupament de la xarxa intel·ligent proporcionant generació distribuïda, operació de microxarxes, gestió de resposta a la demanda, integració d'emmagatzematge d'energia, etc. També poden proporcionar solucions compactes i de baix soroll per a àrees urbanes on l'espai és limitat i les preocupacions ambientals són altes.
Electrificació de centres de dades : Les subestacions mòbils poden proporcionar un subministrament d'energia fiable i segur per a centres de dades que requereixen alta disponibilitat.
Sistemes de subministrament d'energia industrial: Les subestacions mòbils poden proporcionar un subministrament d'energia fiable i segur per a plantes industrials que requereixen alta qualitat, disponibilitat i eficiència de l'energia. També poden proporcionar energia de suport o repartició de càrrega per a processos crítics, com ara la producció d'oli i gas, operacions mineres, plantes químiques, etc. També poden suportar projectes d'electrificació de plantes, des d'estudis de viabilitat fins a inicis, proporcionant energia temporal durant les fases de construcció o posada en marxa.
Energia de costa a vaixell: Les subestacions mòbils poden proporcionar un subministrament d'energia verda per a vaixells amarrats a ports o portus, connectant-los a la xarxa local o a fonts d'energia renovable. Això pot reduir les emissions i el soroll dels motors i generadors dels vaixells, i millorar la qualitat de l'aire i l'ambient del port i les comunitats properes.
Tipus de subestacions mòbils
Les subestacions mòbils es poden classificar en diferents tipus basant-se en el seu disseny, mida i característiques. Alguns dels tipus més comuns són:
Subestacions mòbils compactes i modulars: Són subestacions mòbils amb un disseny compacte i modular, que permet una mobilitat fàcil i una reubicació ràpida sense la necessitat de permisos de transport especials. Estan muntades en remolcs o plataformes que es poden arrossegar amb camions o altres vehicles. També es poden girar o reposicionar per alinejar-se amb les línies d'energia o equips existents. Són adequades per a aplicacions que requereixen alta flexibilitat i implementacions ràpides, com ara servei d'emergència, nou servei o servei temporal.
Subestacions muntades en plataformes: Són subestacions mòbils amb un disseny muntat en plataformes, que permeten una implementació ràpida i fàcil, minimitzant els treballs civils, així com els esforços d'instal·lació i comissió a la ubicació. Estan muntades en plataformes que es poden aixecar amb grues o carretilles elevadores i col·locar en una superfície plana. Són adequades per a aplicacions que requereixen alta fiabilitat i baix manteniment, com ara sistemes de subministrament d'energia industrial, integració de renovables o subestacions intel·ligents i urbanes.
Subestacions contenidoritzades: Són subestacions mòbils amb un disseny contenidoritzat, que proporciona abrig i protecció per als components i accessoris. Estan muntades en contenidors que es poden transportar per carretera, ferrocarril, mar o aire. Són adequades per a aplicacions que requereixen alta durabilitat i resistència en condicions ambientals desafiantes, com ara temperatures extremes, humitat, contaminació, etc.
Subestacions muntades en vagons ferroviaris: Són subestacions mòbils amb un disseny de vagó ferroviari, que permet el seu transport per ferrocarril. Estan muntades en vagons ferroviaris que es poden acoblarse amb locomotives o altres vagons. Són adequades per a aplicacions que requereixen alta mobilitat i accessibilitat en àrees remotes o terrains difícils.
Consideracions de disseny de les subestacions mòbils
Les subestacions mòbils han de complir amb diverses consideracions de disseny per assegurar la seva funcionalitat, rendiment, seguretat i compatibilitat ambiental. Algunes de les principals consideracions de disseny són:
Transformador: El transformador és el component principal d'una subestació mòbil que converteix alta tensió en baixa tensió o viceversa. El transformador ha de ser dissenyat per optimitzar la seva mida i pes per a la transportabilitat i els paràmetres elèctrics requerits. El transformador ha de tenir un sistema d'aïllament híbrid Nomex per a calificacions superiors (>20 MVA) o un sistema d'aïllament de cel·lulosa per a calificacions inferiors (<20 MVA). El transformador ha de tenir una impedància alta (fins a 30%) per reduir la seva mida i pes, però això pot afectar la seva regulació de tensió i pèrdues. El transformador ha de tenir un nivell de soroll baix (<65 dB) per complir amb les normes ambientals. El transformador ha de tenir múltiples tensions (fins a 5) per proporcionar flexibilitat i versatilitat per a diferents aplicacions. El transformador ha de tenir interruptors externs desenergitzats per la reconexió estrella-delta.
Sistema de refrigeració: El sistema de refrigeració és el component d'una subestació mòbil que regula la temperatura del transformador i evita el sobrecalentament. El sistema de refrigeració ha de ser dissenyat per dissipar el calor produït pels pèrdues de càrrega i pèrdues de refrigeració auxiliar del transformador. El sistema de refrigeració ha de tenir un sistema de refrigeració d'alumini per a la reducció de pes. El sistema de refrigeració ha de tenir un sistema de refrigeració forçada d'aire (ONAF) o un sistema de refrigeració forçada d'oli forçada d'aire (OFAF) per a calificacions superiors (>20 MVA) o un sistema de refrigeració natural d'aire (ONAN) o un sistema de refrigeració natural d'oli natural d'aire (ONAN) per a calificacions inferiors (<20 MVA).
Dispositiu de maniobra de alta tensió: El dispositiu de maniobra de alta tensió és el component d'una subestació mòbil que controla i protegeix el circuit d'alta tensió i connecta la subestació mòbil a la línia de transmissió o al generador. El dispositiu de maniobra de alta tensió ha de ser dissenyat per complir amb la classe de tensió (fins a 420 kV) i la interrupció.
Dispositiu de maniobra de baixa tensió: El dispositiu de maniobra de baixa tensió és el component d'una subestació mòbil que controla i protegeix el circuit de baixa tensió i distribueix l'energia a la càrrega o a la xarxa. El dispositiu de maniobra de baixa tensió ha de ser dissenyat per complir amb la classe de tensió (fins a 1 kV) i la calificació d'intensitat (fins a 2000 A) de l'aplicació. El dispositiu de maniobra de baixa tensió ha de tenir diversos components, com ara commutadors de baixa tensió, interruptors diferencials de fuga a terra, interruptors automàtics, fusibles HRC, aïlladors elèctrics, interruptors automàtics d'aire (ACB), interruptors automàtics de caixa moldejada (MCCB) i interruptors automàtics miniatures (MCB). El dispositiu de maniobra de baixa tensió ha de tenir diferents muntatges, com ara bastidor, raíl DIN, panell o muntatge en rack de 19″. El dispositiu de maniobra de baixa tensió ha de tenir diferents capses, com ara obert, tancat o IP-qualificat.
Sistema de mesura: El sistema de mesura és el component d'una subestació mòbil que mesura i registra els paràmetres elèctrics del flux d'energia, com ara tensió, intensitat, potència, freqüència, etc. El sistema de mesura ha de ser dissenyat per proporcionar dades precises i fiables per a la monitorització i facturació. El sistema de mesura ha de tenir diferents tipus de comptadors, com ara comptadors analògics, digitals, intel·ligents, etc.
