Sistema de Barras Eléctricas y Diseño de Subestación Eléctrica
Existen muchos esquemas diferentes de sistema de barras eléctricas, pero la selección de un esquema particular depende del voltaje, la posición de la subestación en el sistema de energía eléctrica, la flexibilidad necesaria en el sistema y el costo a incurrir.
Criterios principales a considerar durante la selección de un esquema particular de disposición de barras
Simplicidad del sistema.
Mantenimiento fácil de los diferentes equipos.
Minimización de la interrupción durante el mantenimiento.
Provisión futura de extensión con el crecimiento de la demanda.
Optimización de la selección del esquema de disposición de barras para que proporcione el máximo rendimiento del sistema.
A continuación, se discuten algunos de los esquemas de disposición de barras más comúnmente utilizados:
Sistema de una sola barra
Sistema de una sola barra es el más simple y económico. En este esquema, todos los alimentadores y la bahía del transformador están conectados a solo una barra como se muestra.
Ventajas del Sistema de una sola barra
Este diseño es muy sencillo.
Este esquema es muy económico.
Es muy conveniente de operar.
Desventajas del Sistema de una sola barra
Una dificultad, pero importante, de este tipo de disposición es que no es posible realizar el mantenimiento del equipo de cualquier bahía sin interrumpir el alimentador o transformador conectado a esa bahía.
Los tableros de interruptores de 11 KV en interiores tienen con frecuencia una disposición de una sola barra.
Sistema de una sola barra con seccionador de barras
Se obtienen algunas ventajas si una barra única se secciona con un interruptor. Si hay más de un suministro entrante y las fuentes entrantes y los alimentadores salientes se distribuyen uniformemente en las secciones, como se muestra en la figura, la interrupción del sistema puede reducirse a un grado razonable.
Ventajas del Sistema de una sola barra con seccionador de barras
Si alguna de las fuentes está fuera del sistema, aún así todas las cargas pueden ser alimentadas al cerrar el interruptor seccionador o el interruptor acoplador de barras. Si una sección del sistema de barras está en mantenimiento, parte de la carga de la subestación puede ser alimentada energizando la otra sección de la barra.
Desventajas del Sistema de una sola barra con seccionador de barras
Al igual que en el caso de un sistema de una sola barra, no es posible realizar el mantenimiento del equipo de cualquier bahía sin interrumpir el alimentador o transformador conectado a esa bahía.
El uso de un aislador para la seccionamiento de barras no cumple el propósito. Los aisladores tienen que ser operados ‘fuera de circuito’ y esto no es posible sin una interrupción total de la barra. Por lo tanto, se requiere una inversión para el interruptor acoplador de barras.
Sistema de doble barra
En el sistema de doble barra se utilizan dos barras idénticas de tal manera que cualquier alimentador o línea de entrada puede ser tomada de cualquiera de las barras.
En realidad, cada alimentador está conectado a ambas barras en paralelo a través de un aislador individual, como se muestra en la figura.
Al cerrar cualquiera de los aisladores, se puede conectar el alimentador a la barra asociada. Ambas barras están energizadas, y los alimentadores totales se dividen en dos grupos, uno alimentado desde una barra y otro desde la otra. Pero cualquier alimentador en cualquier momento puede transferirse de una barra a otra. Hay un interruptor acoplador de barras que debe mantenerse cerrado durante la operación de transferencia. Para la operación de transferencia, primero se debe cerrar el interruptor acoplador de barras, luego cerrar el aislador asociado con la barra a la que se transferirá el alimentador y luego abrir el aislador asociado con la barra desde la que se transfiere el alimentador. Finalmente, después de esta operación de transferencia, se debe abrir el interruptor acoplador de barras.
Ventajas del Sistema de doble barra
Doble Barra Aumenta la flexibilidad del sistema.
Desventajas del Sistema de doble barra
La disposición no permite el mantenimiento del interruptor sin interrupción.
Sistema de doble interruptor de barras
En el sistema de doble interruptor de barras se utilizan dos barras idénticas de tal manera que cualquier alimentador o línea de entrada puede ser tomada de cualquiera de las barras, similar al sistema de doble barra. La única diferencia es que aquí cada alimentador está conectado a ambas barras en paralelo a través de un interruptor individual en lugar de solo un aislador, como se muestra en la figura. Al cerrar cualquier interruptor y sus aisladores asociados, se puede conectar el alimentador a la respectiva barra. Ambas barras están energizadas, y los alimentadores totales se dividen en dos grupos, uno alimentado desde una barra y otro desde la otra, similar al caso anterior. Pero cualquier alimentador en cualquier momento puede transferirse de una barra a otra. No es necesario un acoplador de barras ya que la operación se realiza mediante interruptores en lugar de aisladores. Para la operación de transferencia, primero se deben cerrar los aisladores y luego el interruptor asociado con la barra a la que se transferirá el alimentador, y luego se abre el interruptor y luego los aisladores asociados con la barra desde la que se transfiere el alimentador.
Sistema de una barra y medio interruptor
Esta es una mejora sobre el esquema de doble interruptor para ahorrar en el número de interruptores. Para cada dos circuitos, solo se proporciona un interruptor de repuesto. La protección, sin embargo, es complicada, ya que debe asociar el interruptor central con el alimentador cuyo propio interruptor está fuera de servicio por mantenimiento. Por las razones dadas bajo el esquema de doble interruptor y debido a los costos prohibitivos del equipo, incluso este esquema no es muy popular. Como se muestra en la figura, es un diseño simple, dos alimentadores se alimentan de dos barras diferentes a través de sus interruptores asociados, y estos dos alimentadores están acoplados por un tercer interruptor que se llama interruptor de acoplamiento. Normalmente, todos los tres interruptores están cerrados, y la energía se alimenta a ambos circuitos desde dos barras que se operan en paralelo. El interruptor de acoplamiento actúa como acoplador para los dos circuitos de alimentadores. Durante la falla de cualquier interruptor de alimentador, la energía se alimenta a través del interruptor del segundo alimentador y el interruptor de acoplamiento, por lo tanto, cada interruptor de alimentador debe estar clasificado para alimentar ambos alimentadores, acoplados por el interruptor de acoplamiento.
Ventajas del Sistema de una barra y medio interruptor
Durante cualquier fallo en cualquiera de las barras, dicha barra defectuosa será despejada instantáneamente sin interrumpir ningún alimentador en el sistema, ya que todos los alimentadores continuarán alimentándose desde la otra barra sana.
Desventajas del Sistema de una barra y medio interruptor
Este esquema es muy caro debido a la inversión para el tercer interruptor.
