Infografía Técnica: Celdas de Control de Media Tensión
Componente esencial en la protección, maniobra y control de sistemas eléctricos de distribución.
El Eslabón Crítico en la Distribución Eléctrica
Las celdas de control de media tensión (MT) son unidades funcionales blindadas que sirven como interfaz operativa entre las redes de alta tensión (AT) y las de media tensión. Su diseño, regido por la norma IEC 62271, las convierte en el corazón de las subestaciones eléctricas, garantizando la protección de la red, la seguridad del personal y la continuidad del servicio. Este documento desglosa sus principios, componentes y aplicaciones para el estudio de la ingeniería eléctrica.
Configuración de Subestación y Flujo de Energía
Para comprender el rol de las celdas, es fundamental visualizar cómo se integran en una subestación completa. Las celdas de MT reciben la energía transformada y la distribuyen de manera segura a las redes secundarias.
Panel de Control y Operación de la Celda
El panel de control es la interfaz directa entre el operador y el equipo de alta potencia. Cada elemento visual y de control en el panel está diseñado para comunicar el estado del sistema y permitir maniobras seguras.
Componentes Principales
Interruptor de Potencia
Dispositivo de conmutación capaz de interrumpir la corriente bajo carga y, crucialmente, la corriente de cortocircuito. Utiliza medios de extinción de arco como vacío o gas SF$_6$. Es el único dispositivo diseñado para abrir el circuito en condiciones de falla.
Seccionador
Dispositivo mecánico que crea una distancia de aislamiento visible, asegurando la seguridad durante el mantenimiento. Nunca debe operarse bajo carga, ya que carece de capacidad para extinguir el arco eléctrico.
Transformadores de Medida
Transformador de Corriente (TC) y Transformador de Potencial (TP). Reducen la corriente y la tensión primaria a valores seguros para alimentar los relés de protección y los instrumentos de medida, aislando galvánicamente el equipo de control.
Relés de Protección
La "inteligencia" de la celda. Monitorean las magnitudes eléctricas y, al detectar una condición de falla (ej. sobrecorriente), envían una señal de disparo al interruptor para que aísle el circuito, previniendo daños.
Barras y Aisladores
Las barras son conductores rígidos que distribuyen la corriente entre las celdas. Los aisladores mantienen las barras y otros componentes energizados aislados de la estructura metálica de la celda, previniendo cortocircuitos a tierra.
Enclavamientos
Mecanismos de seguridad (mecánicos o eléctricos) que previenen la realización de maniobras incorrectas, como operar el seccionador mientras el interruptor está cerrado, lo que podría generar un accidente catastrófico.
Tipos de Celdas: Primarias vs. Secundarias
La clasificación principal se basa en la función y la posición de la celda dentro de la subestación. Cada tipo está diseñado para un rol específico, optimizando la capacidad y el costo.
Celdas Primarias
Diseñadas para manejar altas corrientes y tensiones nominales. Son el punto de interconexión principal en una subestación.
- Función: Actúan como el punto de acometida principal desde la línea de distribución o como alimentadores a grandes cargas. Son la primera línea de defensa contra fallas.
- Capacidad: Cuentan con interruptores de potencia con alta capacidad de interrupción para soportar cortocircuitos masivos.
- Uso Típico: Se encuentran en grandes subestaciones de distribución, centrales eléctricas, y en puntos de alimentación de grandes complejos industriales o urbanos.
- Tecnología: Utilizan interruptores de vacío o gas SF$_6$ para una interrupción de alta velocidad y un mantenimiento reducido.
Celdas Secundarias
Utilizadas para la distribución de energía a cargas más pequeñas y para protección de ramales específicos.
- Función: Operan como unidades de maniobra y protección en la red de distribución secundaria, protegiendo cargas como transformadores de distribución o circuitos de alumbrado público.
- Capacidad: Cuentan con una capacidad de interrupción menor en comparación con las primarias. A menudo, utilizan un seccionador-interruptor-fusible combinado.
- Uso Típico: Comunes en centros de transformación (CT) urbanos, parques eólicos y solares, y en la alimentación de edificios comerciales y residenciales.
- Tecnología: Son más compactas y de menor costo. A menudo usan seccionadores de carga con fusibles integrados.
Aplicaciones Típicas y Casos de Uso
Subestaciones de Distribución
Las celdas de MT son el corazón de las subestaciones, conectando la red de transmisión de AT con la red de distribución de MT y protegiendo los transformadores de potencia.
Industrias y Edificios
Grandes fábricas, hospitales, centros de datos y rascacielos utilizan celdas de MT para recibir y distribuir energía de manera segura, protegiendo sus equipos críticos de sobrecargas y cortocircuitos.
Parques de Energía Renovable
Las celdas son cruciales en parques solares y eólicos para recoger la energía generada por los paneles o aerogeneradores y transportarla a la red principal de forma protegida.
Funciones Operativas y Seguridad
Secuencia de Protección
- Detección de Falla: El relé de protección monitorea la corriente. En un cortocircuito, la corriente (I$_f$) excede el umbral ajustado.
- Activación del Relé: El relé detecta la condición de falla y activa su lógica interna.
- Envío de Señal de Disparo: El relé envía una señal (trip) a la bobina del interruptor de potencia.
- Apertura del Circuito: El interruptor se abre en milisegundos, interrumpiendo la corriente de falla y aislando el tramo defectuoso.
Maniobra de Mantenimiento
- 1. Abrir el interruptor de potencia: Siempre sin carga.
- 2. Abrir el seccionador: Para crear una distancia de aislamiento visible y segura.
- 3. Asegurar la puesta a tierra del circuito.
Los Enclavamientos son cruciales; impiden que el seccionador se abra si el interruptor de potencia está cerrado, evitando un accidente catastrófico. Estos mecanismos garantizan que las operaciones se realicen en el orden lógico y seguro establecido.