Resumen de Nuevo modelo de centro de transformación subterráneo inteligente, adaptado a las smart cities y al cambio climático

Inés Aragüez del Corral, Moisés Garrido Martín, Montajes Eléctricos Cuerva S.L.

• español

  Las smart grids se enfrentan al reto de disponer de un nodo inteligente que permita la gestión de la red de distribución. Este no puede ser otro que los centros de transformación, como nodo energético al que llegan las redes de media tensión de las subestaciones y de donde parten las redes en baja tensión que alimentan a los consumidores, y como nodo en la arquitectura de comunicaciones necesaria para el control inteligente de la red.

  Hay que destacar que es fundamental que estos elementos consigan una mayor fiabilidad, seguridad y una mejor continuidad de suministro en caso de catástrofes (inundaciones, incendios, terremotos, ...) No se puede olvidar que en estas situaciones de emergencia, conseguir que la red eléctrica de distribución siga funcionando, y que lo haga de forma inteligente, es fundamental para poder alimentar los servicios críticos, como pueden ser comunicaciones, centros sanitarios, sistemas de bombeo,...

  ayudando a conformar lo que se denomina “ciudades resilientes”.

  También es importante considerar que la ubicación de nuevos centros de transformación en núcleos urbanos consolidados es cada vez más difícil. Este efecto se va a ver acentuado aún más si se prevé la incorporación del vehículo eléctrico como medio habitual de movilidad urbana, ya que esto va a suponer un aumento considerable de la potencia instalada.

  Se propone un nuevo modelo de centro de transformación subterráneo e inteligente que, con un diseño innovador, sea capaz de resolver estos problemas. Este modelo propuesto cuenta con una envolvente metálica cilíndrica que le confiere una mayor resistencia ante grandes esfuerzos exteriores, manteniendo su estanqueidad ante inundaciones y las acciones propias de movimientos sísmicos. En su interior se dispondrá toda la aparamenta, con accionamientos motorizados, dispondrá de relés de protección y sensores de parámetros de control. Todo el sistema se controla desde una centralita que se sitúa en un cofre estanco y resistente exterior. Desde esta centralita se podrán gestionar todos los accionamientos, comprobar el estado de conexión y desconexión de cada uno de éstos y conocer los parámetros de funcionamiento de los equipos. También, la centralita permitirá almacenar un histórico de maniobras realizadas y accesos permitidos mediante sistema big data con almacenamiento de información en la nube. Este sistema también permitirá la posibilidad de una telegestión desde un centro de control o a través de una APP (aplicación) para dispositivos móviles, permitiendo la incorporación de este equipo en otro de gestión integral inteligente o smart grids. Además, va a permitir una mejor gestión del mantenimiento y una explotación de la red más eficiente.

  Para solventar la evacuación de calor de la cuba del transformador, se modifica el diseño convencional de aletas adosadas a la cuba por un nuevo diseño basado en instalar intercambiadores en el exterior y mediante unos colectores en la cuba que permitirán hacer circular el aceite refrigerante mediante una bomba. Para una total mimetización del centro, este intercambiador se instalará sustituyendo parte del bordillo del acerado. De esta forma, el centro queda totalmente estanco y resistente a cualquier tipo de inundación, tsunami o avenida. Además, este sistema de refrigeración, más eficiente, unido a la ausencia de rejillas, va a aumentar la durabilidad de los componentes y su vida útil.

  Se concluye que el uso de este innovador modelo de centro de transformación va a conseguir que las infraestructuras eléctricas de las ciudades seas más resistentes y operativas, permitiendo afrontar los grandes retos del futuro que van a traer la revolución digital, los vehículos eléctricos y el cambio climático.

• English

  Smart grids face the challenge of having an intelligent node that allows the management of distribution network. This onecan not be other than transformer stations, as an energetic node where high voltagegrid get to, and where distribution gridcome out in low voltage for consumers, and as a node in the communications architecture, necessary for the intelligent control of the network.

  It should be noted that it is important that these energy and communication nodes achieve greater reliability, security and a better continuity of supply in case of catastrophes (floods, fires, earthquakes,...). It can not be forgotten that in these emergency situations, getting the distribution grid working is essential to be able to supply critical services, such as communications, hospitals, pumping systems, ... helping to create what is called "resilient cities".

  It is also important to consider that the location of new transformer stations in consolidated urban centres is increasingly difficult. This effect will be accentuated even more if the incorporation of the electric vehicle as a usual means of urban mobility is taken into account, since this will mean an increase in the installed power of the distribution grid.

  A new model of underground smart transformer station is proposed, which, with an innovative design, is capable of solving these problems. The proposed model hasa cylindrical metallic envelope, giving it a greaterresistance to external forces while keepingits watertightness against floods and forces characteristic of seismic movements.Within the inside, all the switchgear is available, with motorized drives. It will have protection relays and sensors to control parameters.All the system is managed by a control unit which is located in a tight and resistant exterior box. From this control unit, all the elements can be managed, checking the connection status of each one and knowing the operating parameters of the equipment. Also, the control unit will enable to store a data history of performed operations and grantedaccesses by big data and Cloud Computing technologies. The system will also allow the possibility of a remote management from a control station or through an APP(application)system for mobile devices, allowing the incorporation of this equipment in another intelligent integrated one or smart grids. In addition, it will allow a better maintenance management and a more efficient operation of the network.

  With the purpose of solving the heat evacuation of the transformer tank, the conventional fin design of the tank is modified by a new design based on installing exchangers on the outside and by means of collectors in the tank that will allow the refrigerant oil to circulate with a pump. In orderto make the station invisible, this exchanger will be installed replacing part of the curb on the sidewalk. In this way, the station is totally sealed and resistant to any type of flood or tsunami. In addition, this cooling system, more efficient, and an envelopewithout openings, will increase durability of components and their useful life.

  It is hereby concluded that the use of this innovative transformer station model will makeelectrical infrastructures of cities more resistant and operational, enabling them to facethe great challenges of the future brought bythe digital revolution, electric vehicles and climate change.