Calculo De Barras Colectoras En Una Subestación Eléctrica

4.1 Introducción

Las barras colectoras es el conjunto de conductores eléctricos que se utilizan como conexión común de los diferentes circuitos de que consta una subestación.
Los circuitos que se conectan o derivan de las barras, pueden ser generadores, líneas de transmisión, bancos de transformadores, bancos de tierras, etc.
En una subestación se pueden tener uno o varios juegos de barrasque agrupen diferentes circuitos en uno o diversos niveles de tensión, dependiendo del propio diseño de la subestación, las barras colectoras están formadas principalmente de los siguientes elementos:
a) Conductores eléctricos.
b) Aisladores que sirven de elemento aislante eléctrico y de soporte mecánico del conductor.
c) Conectores y herrajes que sirven para unir un tramo de conductor con elsiguiente y para sujetar el conductor al aislador.
El diseño propio de las barras colectoras, implica la selección apropiada del conductor en lo referente al material, tipo y forma del mismo, a la selección de los aisladores y sus accesorios y a la selección de las distancias entre apoyos y entre fases. El diseño se hace basándose en los esfuerzos estáticos y dinámicos a que están sometidas lasbarras, y de acuerdo a las necesidades de conducción de corrientes, disposiciones físicas, etc.; la selección final de las barras se hace atendiendo aspectos económicos, materiales existentes en el mercado y normas establecidas.

4.2 Barras [2]
El elemento principal de que se componen las barras colectoras es el conductor eléctrico que llamaremos barra. Cada juego de barras consta de tantosconductores como fases o polos se componga el circuito tanto para corriente alterna como para directa.

4.2.1 Tipos de barras
Los tipos normalmente usados son los siguientes:
a) Cables
b) Tubos
c) Soleras

4.2.1.1 Cables
El cable es un conductor formado por un haz de alambres trenzados en forma helicoidal. Es el tipo de barra más comúnmente usado. También se han usado conductores de un soloalambre, en subestaciones de pequeña capacidad; las principales ventajas del uso de cable son las siguientes:
a) Es el más económico de los tres tipos.
b) Se logran tener claros más grandes.
Sus desventajas son:
a) Se tienen mayores pérdidas por efecto corona.
b) También se tienen mayores pérdidas por efecto piel.
Los materiales más usados para cables son el cobre y el aluminio reforzado conacero (ACSR). Este último tiene alta resistencia mecánica, buena conductividad eléctrica y bajo peso.
Dependiendo de la capacidad de energía y para reducir las pérdidas por efecto corona se usan conjuntos de 2, 3 y 4 cables unidos por separadores especiales.

4.2.1.2 Tubos
Las barras colectoras tubulares se usan principalmente para llevar grandes cantidades de corriente, especialmente ensubestaciones de bajo perfil como las instaladas en zonas urbanas.
El uso del tubo en subestaciones compactas resulta más económico que el uso de otro tipo de barra. En subestaciones con tensiones muy altas, reduce el área necesaria para su instalación además de que requiere estructuras más ligeras. Los materiales más usados para tubos son el cobre y el aluminio, las principales ventajas del uso de tuboson las siguientes:
a) Tiene igual resistencia a la deformación en todos los planos.
b) Reduce el número de soportes necesarios debido a su rigidez.
c) Facilidad en la unión entre dos tramos de tubo.
d) Reduce las pérdidas por efecto corona.
e) Reduce las pérdidas por efecto piel.
f) Tiene capacidades de conducción de corriente relativamente grandes por unidad de área.
Las desventajas deluso del tubo son las siguientes:
a) Alto costo del tubo en comparación con los otros tipos de barras.
b) Requiere un gran número de juntas de unión debido a las longitudes relativamente cortas con que se fabrican los tramos de tubo.
La selección del tamaño y peso de los tubos se realiza sobre la base de la capacidad de conducción de corriente y de su deflexión. Generalmente el factor...