Introducción a las Celdas Seccionadoras de Media Tensión IEC

¿Qué son las Celdas de Media Tensión? ¿En qué aplicaciones se utilizan?

De acuerdo con Estándares Internacionales, hay sólo dos Niveles de Tensión: Baja Tensión (hasta 1kV AC) y Alta Tensión (por encima de 1kV AC).

Por una parte, las instalaciones de baja tensión son utilizadas en el sector residencial, comercial e industrial. Mientras que, las instalaciones de alta tensión no sólo se utilizan para transmitir energía a través de largas distancias, sino que también se utilizan para distribución a los centros de carga a través de ramales.

Sin embargo, los niveles de tensión utilizados para transmisión son diferentes a los niveles de tensión utilizados para distribución de energía. De hecho, las tareas y requerimientos de las Seccionadoras son muy diferentes a las de los equipos primarios de las Subestaciones de Transmisión.

Celdas Media Tensión - ABB UniGear ZS1. MV Switchgear
Imagen Refrencial de Celdas de Media Tensión. Fuente: ABB UniGear ZS1.

Recordemos que, los sistemas de transmisión manejan altas tensiones de operación porque tienen bajas corrientes, y con eso minimizan las pérdidas de energía. No obstante, esa tensión no se puede transformar directamente a los niveles de utilización en baja tensión en los centros de carga cerca de los consumidores. Sino que, es necesario disminuir progresivamente la tensión en los sistemas de subtransmisión y de distribución hasta llegar a los centros de carga de los consumidores.

¿Qué son las Seccionadoras de Media Tensión IEC?

Las Celdas o Seccionadoras de Media Tensión (Medium Voltage Switchgear) son los equipos que se utilizan en las subestaciones de los Sistemas de Distribución de Energía. Ya que, estos sistemas no requieren la robustez de las subestaciones de transmisión en alta tensión. Pero, manejan niveles de energía más grandes de lo que puede soportar un panel de baja tensión en la acometida del consumidor eléctrico.

Sistema Electrico con Media Tensión.
Imagen Referencial: Sistema Eléctrico con Media Tensión. Fuente: SIEMENS.

Por lo anterior, se utiliza el término de “Media Tensión” para los sistemas de distribución de potencia que rondan entre 1kV y 52kV AC. Aunque las tensiones de operación más comunes en las instalaciones de media tensión varían entre 2.4 kV y 40.5 kV AC dependiendo de las preferencias locales de cada país.

¿En qué aplicaciones se utilizan las Celdas de Media Tensión?

Usualmente, las Celdas de Media Tensión se utilizan en subestaciones transformadoras del nivel primario de distribución, en las que la energía suministrada desde el sistema de alta tensión se transforma a media tensión.

Adicionalmente, se utilizan en subestaciones de suministro local, subestaciones transformadoras o de transferencia de clientes para grandes consumidores, en las que la potencia se transforma de media a baja tensión y se distribuye al consumidor.

También, se utilizan ampliamente en Centrales de Generación de Energía Eléctrica. Incluso, en Parques Solares y en Parques Eólicos de gran escala, las Seccionadoras de Media Tensión se instalan en las Estaciones de Potencia (Power Stations) y en las Subestaciones Colectoras del Parque, como se muestra en las siguientes imágenes.

Celdas o Seccionadoras de Media Tensión en Parques Solares
Celdas o Seccionadoras de Media Tensión en Parques Solares. Fuente: Schneider Electric MV Switchgear.
Celdas Media Tensión - Parque Eolico
Celdas de Media Tensión en Parques Eólicos. Fuente: Schneider Electric MV Collection – Onshore.

Objetivos de las Celdas de Media Tensión

Las Celdas de Media Tensión tienen en su interior diferentes tipos de dispositivos de seccionamiento (Switching Devices) encargados de cerrar o abrir circuitos eléctricos bajo las siguientes circunstancias:

  • Seccionamiento sin carga.
  • Interrupción de corrientes de operación.
  • Interrupción de corrientes de sobrecarga.
  • Interrupción de corrientes de cortocircuito.

Tipos de Dispositivos de Seccionamiento

A continuación, describiremos los dispositivos de seccionamiento más comunes en las Celdas de Media Tensión.

1. Interruptor de Potencia (Circuit Breaker)

Los Interruptores de Potencia de Media Tensión sirven para abrir y cerrar todas las corrientes dentro del alcance de sus valores nominales. Desde corrientes de pequeñas cargas inductivas y capacitivas, hasta corrientes de cortocircuito bajo cualquier tipo de condición de falla en el sistema eléctrico. Las Celdas de Interruptor siempre vienen equipadas con relés de protecciones que tienen la lógica de disparo adecuada para cada equipo a proteger (Línea de Distribución, Transformador de Potencia, Motor, entre otros).

Celdas MT - Interruptor Simbología
Celdas MT - Interruptor Vacio Botella

2. Seccionador de Tres Posiciones (Three-position disconnector)

Es un dispositivo con la combinación de tres funciones: conectar y desconectar sin carga, quedar en posición “abierto”, y poner a tierra al circuito que tiene aguas abajo. Suele utilizarse acompañado de un interruptor de potencia, porque este seccionador no tiene la capacidad de abrir corrientes de cargas ni de cortocircuito. Sino que, su principal uso es poner el circuito a tierra para gestiones de mantenimiento de la celda, o poner el circuito “abierto” para gestiones de prueba.

Celdas MT - Seccionador 3 Posiciones
Celdas MT - Seccionador 3 Posiciones

3. Fusible (Fuse)

El Fusible en las Celdas de Media Tensión sirve como dispositivo de protección contra corrientes de cortocircuito, y consiste en una base de fusible y un cartucho fusible. Con la base del fusible se puede establecer una distancia de aislamiento cuando el fusible se extrae en condición desenergizada (como en un seccionador). Sin embargo, el cartucho fusible se utiliza para una sola interrupción de corriente de cortocircuito, y luego debe ser reemplazado por un cartucho nuevo.

Celdas MT - Fusibles
Celdas MT - Fusibles 2
Fusible ACR SIEMENS

4. Desconector-Seccionador de tres posiciones (Three-position disconnector-switch)

Tiene una función similar a la descrita en el punto 2 de este artículo, con la diferencia de que este seccionador tiene la capacidad de romper corrientes de carga. Usualmente, se utiliza junto con los fusibles descritos en el punto 3, ya que el fusible por sí sólo no tiene la funcionalidad de apertura y cierre por maniobra, sino que sólo funciona como dispositivo de protección contra corrientes de cortocircuito. De este modo, se le agrega un desconector-seccionador que puede hacer maniobras de apertura bajo carga. En muchos catálogos también se le denomina “interruptor-seccionador de tres posiciones” pero no está construido con la capacidad de interrumpir corrientes de cortocircuito.

Celdas MT - Desconector-Seccionador 3 posiciones
Celdas MT - Desconector-Seccionador 3 posiciones

5. Contactores (Contactors)

Los contactores en las Celdas de Media Tensión sirven para abrir y cerrar cargas con altas tasas de conmutación, y son ideales para esquemas de protección y control de motores de media tensión. Pero, tienen una capacidad limitada de apertura y cierre de altas corrientes, como las corrientes de cortocircuito. Por esto, es recomendable acompañarlos con un interruptor de potencia para que se encargue de despejar las corrientes de cortocircuito.

Celdas MT - Contactor al Vacio
Celdas MT - Contactor al Vacio_2
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Conclusiones

Las Celdas de Media Tensión IEC tienen características particulares y adaptaciones constructivas que no se pueden lograr con los equipos típicos de las subestaciones de alta tensión. Dado que los sistemas de distribución de energía tienen necesidades funcionales diferentes a las de los sistemas de transmisión, es indispensable conocer las exigencias de la red y los equipos que están disponibles en el mercado para satisfacer las necesidades constructivas y operativas de las compañías de servicio eléctrico.

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Fuentes

Imagen de Banner: Seccionadora SIEMENS.

Catálogo SIEMENS: Celdas NXPLUS C.

Catálogo ABB: Celdas UniGear ZS1.

Switchgear | ABB

Medium Voltage Switchgear | Schneider Electric

Medium-voltage switchgear – Medium-voltage – Power distribution – Siemens USA

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