La estructura de una subestación se puede diseñar en hormigón o acero, con configuraciones como pórticos y estructuras en forma de π. La elección también depende de si el equipo está dispuesto en una sola capa o en varias capas.

1. Transformadores

Los transformadores son el equipo principal en las subestaciones y se pueden clasificar en transformadores de doble devanado, transformadores de tres devanados y autotransformadores (que comparten un devanado tanto para alto como para bajo voltaje, con una derivación tomada del devanado de alto voltaje para servir como baja). salida de voltaje). Los niveles de voltaje son proporcionales al número de vueltas en los devanados, mientras que la corriente es inversamente proporcional.

Los transformadores se pueden clasificar según su función en transformadores elevadores (utilizados en subestaciones de envío) y transformadores reductores (utilizados en subestaciones receptoras). El voltaje del transformador debe coincidir con el voltaje del sistema eléctrico. Para mantener niveles de voltaje aceptables bajo cargas variables, es posible que los transformadores necesiten cambiar las conexiones de las derivaciones.

Según el método de conmutación de tomas, los transformadores se pueden clasificar en transformadores con cambio de tomas bajo carga y transformadores con cambio de tomas sin carga. Los transformadores con conmutación de tomas bajo carga se utilizan principalmente en subestaciones receptoras.

2. Transformadores de instrumentos

Los transformadores de voltaje y los transformadores de corriente funcionan de manera similar a los transformadores, convirtiendo alto voltaje y grandes corrientes de equipos y barras colectoras en niveles más bajos de voltaje y corriente adecuados para instrumentos de medición, protección de relés y dispositivos de control. En condiciones de funcionamiento nominal, el voltaje secundario de un transformador de tensión es de 100 V, mientras que la corriente secundaria de un transformador de corriente suele ser de 5 A o 1 A. Es fundamental evitar abrir el circuito secundario de un transformador de corriente, ya que esto puede generar alto voltaje que presenta riesgos para los equipos y el personal.

3. Equipo de conmutación

Esto incluye disyuntores, aisladores, interruptores de carga y fusibles de alto voltaje, que se utilizan para abrir y cerrar circuitos. Los disyuntores se utilizan para conectar y desconectar circuitos durante el funcionamiento normal y aislar automáticamente equipos y líneas defectuosos bajo el control de dispositivos de protección de relés. En China, los disyuntores de aire y los disyuntores de hexafluoruro de azufre (SF6) se utilizan comúnmente en subestaciones con potencia nominal superior a 220 kV.

La función principal de los aisladores (interruptores de cuchilla) es aislar el voltaje durante el mantenimiento del equipo o de la línea para garantizar la seguridad. No pueden interrumpir corrientes de carga o falla y deben usarse junto con disyuntores. Durante cortes de energía, el disyuntor debe abrirse antes que el aislador, y durante el restablecimiento de la energía, el aislador debe cerrarse antes que el disyuntor. El funcionamiento incorrecto puede provocar daños al equipo y lesiones personales.

Los interruptores de carga pueden interrumpir las corrientes de carga durante el funcionamiento normal, pero carecen de la capacidad de interrumpir las corrientes de falla. Por lo general, se usan junto con fusibles de alto voltaje para transformadores o líneas de salida con clasificación de 10 kV y superiores que no se operan con frecuencia.

Para reducir la huella de las subestaciones, se utilizan ampliamente aparamentas aisladas con SF6 (GIS). Esta tecnología integra disyuntores, aisladores, barras colectoras, interruptores de puesta a tierra, transformadores de instrumentos y terminaciones de cables en una unidad compacta y sellada llena de gas SF6 como medio aislante. GIS ofrece ventajas como estructura compacta, peso ligero, inmunidad a las condiciones ambientales, intervalos de mantenimiento extendidos y riesgo reducido de descargas eléctricas e interferencias de ruido. Se ha implementado en subestaciones de hasta 765kV. Sin embargo, es relativamente caro y requiere altos estándares de fabricación y mantenimiento.

4. Equipo de protección contra rayos

Las subestaciones también están equipadas con dispositivos de protección contra rayos, principalmente pararrayos y pararrayos. Los pararrayos evitan la caída directa de rayos dirigiendo la corriente del rayo hacia el suelo. Cuando un rayo cae sobre líneas cercanas, puede provocar sobretensión dentro de la subestación. Además, las operaciones de los disyuntores también pueden provocar sobretensión. Los pararrayos se descargan automáticamente a tierra cuando la sobretensión excede un cierto umbral, protegiendo así el equipo. Después de la descarga, extinguen rápidamente el arco para garantizar el funcionamiento normal del sistema, como los pararrayos de óxido de zinc.