Sistemas de Barras Colectoras en Generación Eléctrica: Diseño, Problemas y Soluciones
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Sistemas de Barras Colectoras en Generación
1. Sistemas de Barras Colectoras
1.1. Introducción
En instalaciones eléctricas, se denominan barras o embarrado a un grupo de conductores que sirve de conexión común de dos o más circuitos.
En una central eléctrica, cabe distinguir diferentes sistemas de barras:
- Barras de fases aisladas, que conectan los bornes del generador con el lado de B.T. del transformador de salida.
- Barras de fases agrupadas o segregadas que alimentan los servicios auxiliares de la central.
- Barras de la subestación de salida.
Algunos también incluyen los cables que conectan los centros de carga con los cuadros de conmutación de cargas.
1.2. Problemas en Embarrados
Los sistemas de barras presentan dos problemas básicos:
- Problemas Magnéticos:
- Las elevadas corrientes que circulan por este tipo de conductores producen esfuerzos mecánicos de atracción y repulsión debido a la interacción entre corrientes y campo magnético.
- También provocan calentamiento por corrientes parásitas en estructuras metálicas adyacentes.
- Estas fuerzas son especialmente importantes en CC, y pueden llegar a deformar y romper las fijaciones de los conductores.
- Problemas Térmicos:
- La temperatura de los juegos de barras depende tanto de la temperatura ambiente como del calor que se disipa en ellas por efecto Joule, lo que se traduce en dilataciones que deben ser tenidas en cuenta a la hora de diseñar los soportes.
- Los ciclos de expansión y contracción pueden llegar a aflojar las conexiones y dar lugar a la aparición de puntos calientes, con la aparición de arcos en casos extremos.
- La temperatura se monitoriza normalmente mediante termografía infrarroja, y se controla en todo momento.
1.3. Barras de Fases Aisladas
La corriente asignada del generador de una central puede llegar a ser de varios miles de amperios:
Potencia aparente asignada (MVA) | Tensión asignada (kV) | Intensidad asignada (kA) |
60 | 15 | 2,3 |
500 | 19 | 15,2 |
1000 | 21 | 27,5 |
Las corrientes subtransitorias de cortocircuito pueden llegar a ser hasta 6 veces mayores en valor eficaz, con valores instantáneos de más de 15 veces.
1.4. Apantallamiento Magnético
Para apantallar el campo magnético que producen, van alojadas dentro de envolventes metálicas conductoras de aluminio, conectadas entre sí:
El efecto de apantallamiento se consigue por la circulación a lo largo de la carcasa de una corriente igual y de signo contrario a la del conductor central.
Los retornos de estas corrientes se cierran mediante placas conductoras que interconectan las envolventes externas en sus extremos.
Existe un sistema de impulsión de aire de refrigeración en circuito cerrado por el espacio anular entre el conductor y la carcasa externa.
Este sistema incluye un desecador para extraer la humedad del aire y evitar la formación de condensaciones.
1.5. Aspectos Constructivos
Las densidades de corriente típicas utilizadas en la práctica son de 1,55 A/mm2 para el aluminio.
Los conductores son huecos, y de forma rectangular o circular.