Uma subestação elétrica é um elemento da rede elétrica usada tanto para a transmissão quanto para a distribuição de eletricidade . Permite elevar a tensão elétrica para sua transmissão e logo baixá-la para consumo dos usuários (particulares ou industriais). As subestações estão, portanto, localizadas nas extremidades das linhas de transmissão ou distribuição. Também falamos de uma subestação , entre outras nas ferrovias .
De acordo com a definição da Comissão Eletrotécnica Internacional , uma subestação elétrica é "parte de uma rede elétrica , localizada em um lugar, compreendendo principalmente as extremidades das linhas de transmissão ou distribuição, equipamentos elétricos , edifícios e, possivelmente, transformadores " .
As subestações elétricas têm três funções principais:
Para a transmissão de energia elétrica, é economicamente vantajoso aumentar a tensão, pois isso reduz as perdas de energia pelo efeito Joule . Com efeito, na potência constante entregue, quanto maior a tensão, menor a corrente que passa pelos cabos, portanto, menos aquecimento é importante, o que permite, entre outras coisas, reduzir a seção dos cabos, resultando em economias consideráveis.
Os níveis de tensão usados para transmissões de longa distância é geralmente entre 400 e 800 kV , descrito como muito alta tensão ou de corrente de alta tensão B . A tensão é então reduzida para consumo a um nível de tensão normal, ou seja, 230 V na Europa e América Latina, ou 110 V na América do Norte.
Veja o exemplo típico de uma usina nuclear . A eletricidade é produzida pela estação de energia e, em seguida, passa por:
No caso de pessoa física, a energia elétrica deve passar por uma subestação fonte , que é uma subestação transformadora HTB / HTA , para então ser injetada na rede de distribuição. As subestações fonte são equipadas com transformadores HV / MV, ou seja, 63 a 225 kV para a tensão HV e 10 a 20 kV para a tensão MV. Em seguida, a tensão é novamente modificada por um transformador HTA / LV (400 V em LV) antes de chegar a um particular.
Existem duas tecnologias principais para subestações de alta tensão:
A chamada tecnologia blindada apresenta vantagens técnicas sobre a chamada tecnologia convencional: compacidade, confiabilidade, manutenção reduzida. Porém, seu custo de fabricação representa um investimento superior ao da tecnologia convencional. Uma análise do custo do ciclo de vida , integrando os aspectos de custo do terreno, investimento, confiabilidade, manutenção ( detecção de vazamentos ) e, finalmente, reciclagem do gás SF6 e desmontagem pode mostrar que, em última análise, é mais barato no geral. Mas as conclusões desse tipo de análise são altamente dependentes do custo do terreno onde a estação está localizada.
Existem vários tipos de subestações:
A aparência das subestações varia muito de acordo com suas funções. As estações podem estar na superfície dentro de um recinto, subterrâneo, nos edifícios que servem.
As estações de distribuição elétrica são os últimos elos na transformação de energia. Estes são transformadores que reduzem a alta tensão em baixa tensão. Uma postagem de distribuição, seja qual for sua forma, vem em duas categorias: a postagem pública e a postagem privada.
Uma subestação pública reduz a tensão em uma rede de baixa tensão, e essa rede de baixa tensão é compartilhada entre um certo número de assinantes. Uma subestação privada baixa a tensão e fornece uma rede de baixa tensão que abastece apenas um único assinante, o que muitas vezes é um negócio ou uma pequena indústria (moinho de farinha, olaria, pedreira, fábrica de cimento, etc.).
Entrada interna no seccionador.
Pós-torre, visão global.
Entrada de MV na subestação da torre.
Uma estação de distribuição pode assumir várias formas:
Postes da torre (cabines altas) São as mais antigas, construídas entre as décadas de 1920 e 1960. Consistem numa torre de alvenaria ou betão armado com 6 a 10 metros de altura. As linhas elétricas aéreas são ancoradas em seu topo, o quadro de distribuição interno é disposto em declive e é do tipo com corte de ar. São apelidados de "estações de trólebus", palavra que se referia aos cabos muito rígidos usados pelos trólebus . A entrada de alta tensão estava em condutores nus, cada condutor foi fixado à parede da subestação por um isolador de ancoragem equipado com centelhadores ou isoladores de três placas e as pontes entraram no interior da subestação através de discos de entrada de vidro corrugado concêntrico. No interior havia uma chave seccionadora manual e um disjuntor (fusíveis) isolados a ar e fixados em isoladores de vidro ou porcelana em forma de quilha, chamados de "isoladores internos de postes". O transformador foi colocado o mais longe possível da porta de acesso, em calços e acima de uma pequena bacia de retenção de vazamentos. Uma separação de tela dotada de duas folhas de porta separou a parte de BT do transformador de AT, formando uma gaiola de Faraday, que está, sem dúvida, na origem da expressão “célula MV”. A saída de baixa tensão era frequentemente em cabos trançados de cobre estanhado, envoltos por uma bainha de tecido. Esses condutores de baixa tensão passaram por um quadro geral composto por uma chave seccionadora, fusíveis e, a seguir, dispositivos de contagem. Os cabos de baixa tensão que abasteciam a rede aérea subiam pela parede, presos a abraçadeiras de madeira envernizada que os mantinham separados. Cada condutor passava pela parede por meio de um pequeno disco de vidro ou de um tubo de esmalte de porcelana dobrado e, em seguida, fazia uma ponte em forma de lágrima para ser conectada ao condutor suspenso apropriado. Postagens suspensas (topo da postagem, postagem na postagem ou H61)) São os postes que foram instalados massivamente entre as décadas de 1960 e 1990, devido à rapidez de instalação e à necessidade de uma cabine de proteção. São frequentemente apelidados de "H61" e são pendurados no poste de concreto armado por meio de um suporte de metal apelidado de "cruz de Jesus", pois é uma barra presa ao poste por vários parafusos e duas hastes soldadas horizontalmente para pendurar o transformador. Os primeiros modelos possuíam terminais de porcelana marrom, os mais recentes são em material composto. O transformador é colocado em um poste de parada (fim da linha MV) ou em um poste de ancoragem dupla (uma linha é pendurada em cada lado do poste e passa acima do transformador). Os isoladores são correntes de ancoragem de vidro temperado. Para proteção contra raios, havia correntes de faiscamento (anos 1950 a 1980), depois cartuchos de porcelana marrom (anos 1980 a 1990), enquanto a tecnologia atual usa isoladores sintéticos. Cinza definido horizontalmente. A saída de baixa tensão é feita através de terminais de porcelana ou plástico no transformador, uma conexão passa por um disjuntor operado manualmente e um alimentador subterrâneo ou suspenso é fixado acima. São essas posições que generalizaram amplamente o uso de PCBs, que foram proibidos e substituídos por óleos vegetais desde meados da década de 1990. Os PCBs foram democratizados no início dos anos 1960 devido à sua densidade inferior à do óleo mineral tradicional, para o mesma eficácia.Os elementos de uma subestação às vezes são diferenciados em "elementos primários" (equipamento de alta tensão) e "elementos secundários" (equipamento de baixa tensão).
O equipamento primário inclui:
Os elementos secundários incluem:
Nas linhas ferroviárias eletrificadas por catenária ou terceira ferrovia , a energia é fornecida por subestações elétricas e usinas de energia. Essas subestações são abastecidas pela rede elétrica , muitas vezes por linhas que percorrem os trilhos alimentados entre 35 e 90 kV . Depois de uma grade entrada, há uma bateria transformadores (secção de transformador principal e transformadores), baixando a tensão no 25 000 ou 1500 V . As estações que devem fornecer tensão contínua incluem, além de retificadores , ou mesmo, originalmente, comutadores . A maioria das subestações fornece um trecho da via diretamente, mas, principalmente com corrente contínua, também possui cabos (chamados de alimentadores ) que permitem o reabastecimento da linha em intervalos regulares. A corrente absorvida é assim distribuída e a queda de tensão local é limitada à medida que um trem passa consumindo muito. O intervalo entre as subestações é de cerca de vinte quilômetros em 1500 V DC, até 50 km em 25.000 V monofásico. A subestação é controlada remotamente por uma subestação central.
A instalação de uma subestação elétrica está longe de representar os problemas ambientais decorrentes da instalação de uma usina ou de uma linha de alta tensão .
Os problemas gerados são principalmente:
Na cidade, as subestações da Enedis podem ser edifícios de 12 m 2 . Eles também podem ter sido decorados.