¿QUE ES UNA SUBESTACION ELÉCTRICA

8/4/2019 QUE ES UNA SUBESTACION ELCTRICA

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MZD GUEGemez

VIC

TUL

TEX

CRU

NOP

BRN

VAE

TCL

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LAV

PRD

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APT

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MNZ

MTA

CRP

ANP

AGM

MAN

LRP

ZOC

TUV

CRL

PEOLCP

VILINF

HEC

PIT

NEC

H

N

T

H

H

T

H

SMA

ZAP

HT

DA

ZIM

H

GENERACIN PROMEDIO REAL DE LA ZONAMETROPOLITANA DEL AREA CENTRAL ~ 2600 MW

(LUZ Y FUERZA 902 Y CFE 1698 MW)

DOG

SLMT

QRP

TMD H

TOP

HMazatlan Dos

Aguamilpa

Tepic Dos

Tesistn

Acatln

Atequiza

MazamitlaCarapan

Manzanillo

Anahuac Potencia Altamira

Tuxpan Vapor

Laguna Verde

Ojo de AguaPotencia

San Lorenzo Potencia

AguascalientesPotencia

Salamanca

InfiernilloVillita

PetacalcoLazaro Cardenas

Potencia

Pitirera

Donato Guerra

Zimapan

Queretaro Pot.

Manga

HeroesCarranza

Necaxa

PozaRica II

Puebla II

Tecali

Caracol

Temascal II

Zocac

Zapata

Sistema MiguelAleman

400 kV LUZ Y FUERZAAREA CENTRAL230 kV

T

PLANTA GENERADORA A CARGO DE CFE

El Sauz

Dau

TEO

Tres Estrellas

La Paz

Manzanillo II

Tapeixtles

T

Yautepec

H

RED TRONCAL DEL REA DE CONTROLCENTRAL

MARZO 2002

AMY

Queretaro I

Almoloya

Tamos

Caada


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QU ES UNA SUBESTACIN ELCTRICA?

Una subestacin elctrica es un conjunto de dispositivoselctricos, que forman parte de un sistema elctrico de potencia;sus funciones principales son: transformar tensiones (voltajes) yderivar circuitos de potencia


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CULES SON LOS COMPONENTES BSICOS DE UNASUBESTACIN ELCTRICA?

Los transformadores de potencia:

Un transformador de potencia, es una mquina electromagnticacuya funcin principal es cambiar la magnitud de las tensiones(votajes) elctricas.


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Los interruptores de potencia:

El interruptor es un dispositivo destinado al cierre y apertura de lacontinuidad de un circuito elctrico bajo carga, en condicionesnormales, as como en condiciones de corto circuito; es decirinserta o retira cualquier circuito energizado tal como mquinas,aparatos, lneas areas o cables de potencia.


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Las cuchillas desconectadoras:Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversaspartes de una instalacin elctrica, para efectuar maniobras deoperacin o bien para darles mantenimiento. Las cuchillas puedenabrir circuitos bajo la tensin nominal, pero nunca cuando estfluyendo corriente a travs de ellas, es decir operan sin carga.

Cuchillas tipopantgrafo


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Los transformadores de instrumentose utilizan para la proteccin ymedicin de los diferentes circuitos de una subestacin y son:Trasformadores de corriente.- Son dispositivos electromagnticos que tienen lafuncin de reducir a escala la corriente que circula en el primario, por una corrientemenor que se mide en el secundario (generalmente de mximo 5 amperes).

Transformadores de potencial.- Son dispositivos electromagnticos que tienen lafuncin de disminuir a escala la tensin en el primario (media o alta tensin) por unatensin menor que se mide en el secundario.


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Barras colectoras:

Se llama barras colectoras al conjunto de conductores elctricosque se utilizan como conexin comn de los diferentes circuitosde que consta una subestacin, tales como generadores, lneasde transmisin, transformadores de potencia, etc. Se pueden teneruno o varios juegos de barras en una subestacin.


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Los apartarrayos:

Son dispositivos elctricos formados por una serie de elementos resistivos nolineales que solo conducen la electricidad para altas frecuencias y limitan laamplitud de las sobretensiones originadas por descargas atmosfricas, operacinde interruptores o desequilibrio de sistemas provocado por fallas a tierra o prdidasbita de carga.


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El sistema de tierra:Un sistema de tierra de una subestacin, es un conjunto de conductores

elctricos formando mallas entrelazadas, enterradas a una profundidadmnima de 0.5 metros en conjunto con varillas de cobre-acero de 3 metros delongitud y cuya funcin es: disipar la corriente asociada a las descargasatmosfricas, limitando las sobre tensiones generadas, contar con un medioseguro que aterrice los equipos elctricos cuando estn en mantenimiento, yevitar que durante la circulacin de las corrientes de tierra, puedan producirsediferencias de potencial entre distintos puntos de la subestacin, que puedanser peligrosas para el personal.


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Los dispositivos de proteccin elctrica (relevadores en el saln

de tableros):Un sistema de proteccin elctrica tiene como funcin principaldetectar cuando sucede un cortocircuito y aislar rpidamente delsistema de potencia al elemento en cual ocurri la falla, paradisminuir el dao en el mismo equipo y las interrupciones delservicio.


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Los sistemas auxiliares:

Es el conjunto de instalaciones formadas por las fuentes dealimentacin de corriente directa y de corriente alterna, de bajatensin, que se utilizan para energizar los sistemas de control,proteccin, sealizacin, alarmas y alumbrado de una subestacinas como el sistema contra incendio.


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Considerando las diversas construcciones,existen los siguientes tipos principales desubestaciones:

a) Subestaciones compactas en gabinetesblindados de frente muerto.b) Subestaciones convencionales abiertas (al aire

libre).

c) Subestaciones encapsuladas y aisladas enhexafloruro de azufre.


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Considerando las tensiones de transformacin,existen los siguientes tipos principales desubestaciones:

a) Subestaciones de distribucin de 230/23 kV,230/34.5 kV, 115/13.2 y de 85/23 kV

b) Subestaciones de subtransmisin de 230/85 kVc) Subestaciones de transmisin de 400/230 kVd) Subestaciones Tipo Cliente (85, 115 y 230 kV)


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ANILLO DE 400 kV.

VICTORIA990 MVA

TULA756 MVA

400 kV

230 kV

TEXCOCO1125 MVA

STA. CRUZ1320 MVA

TOPILEJO660 MVA

SAN BERNABE990 MVA

NOPALA1134 MVA

LAGO990 MVA

TEOTIHUACAN990 MVA

LA PAZ990 MVA

DEPORTIVA990 MVA

SIMBOLOGIA230 kV

400 kV

SUBESTACIONEN PROCESO

VIDRIO POT.

ALFA

CHIMALPA

DOGDOG

FUTURO


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Centrales Generadoras 18 Plantas con

50 Unidades

generadoras902.386 MW

Capacidad de transformacin 24 350.663 MVASubestaciones de potencia y distribucin 221Lneas de transmisin 222 (3 468.4 km)Cables de 230 kV 22 (80.31 km)Cables de 85 kV 21 (71.27 km)

CARACTERISTICAS DEL SISTEMADE POTENCIA DE LFC


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EL DIAGRAMA DE CONEXIONES (ARREGLO) de una subestacintiene como finalidad representar mediante smbolos, en forma

ordenada y en una sola lnea, las conexiones, las caractersticasprincipales y la nomenclatura del equipo que forma parte de ella[1,2].Para el diseo de una subestacin, el paso inicial es el diagramade conexiones y para su seleccin se requiere de un estudio de

las caractersticas especificas del sistema elctrico al que se va aconectar y de la funcin que desempear la propia subestacinen la red.Uno de los aspectos ms importantes que deben tomarse enconsideracin, para la realizacin de la ingeniera de cualquier

subestacin, lo constituye la determinacin del diagrama deconexiones, ya que del arreglo seleccionado dependern losdems factores que deben tomarse en cuenta para construccinde una subestacin


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PARA SELECCIONAR EL ARREGLO DE LAS SUBESTACIONES seconsideran independientemente de su ubicacin (urbana, suburbanao rural) y de su nivel de tensin (transmisin, subtransmisin odistribucin), los siguientes requerimientos principales que permiten

optimizar el diagrama de conexiones [3,4,5,6]:

Continuidad de servicio.

Flexibilidad de operacin.

Facilidad de mantenimiento al equipo.

Habilidad para limitar los niveles de corto circuito.

Simplicidad en los esquemas de control y proteccin.

Economa de equipo y su instalacin.

rea disponible para su construccin.

Posibilidad de ampliacin.

DIAGRAMAS DE CONEXIONES TPICOS Y SUS


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DIAGRAMAS DE CONEXIONES TPICOS Y SUSCARACTERSTICAS

En el sector elctrico se han empleado una diversidad dediagramas de conexiones, basndose en los requerimientos quese deben satisfacer para cubrir las expectativas y condicionespropias de las subestaciones de transmisin, subtransmisin ydistribucin.Algunos arreglos tpicos de los ms utilizados son los siguientes:

Barra sencilla

Doble barra con interruptor de amarre

Doble barra con interruptor comodn

Anillo

Interruptor y medio

Doble barra doble interruptor

ARREGLO DE BARRA SENCILLA


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ARREGLO DE BARRA SENCILLA(Subestaciones de distribucin convencionales y en

gabinetes blindados)

Es el arreglo ms simple y el que utiliza menos cantidadde equipo, por lo que es el ms econmico.

En condiciones normales de operacin todos loselementos de la subestacin estn conectados al juegode barras colectoras a travs de sus propiosinterruptores y la cuchilla succionadora est cerrada.

Al operar la proteccin diferencial de barras para librar

una falla, se enva el disparo de todos los interruptoresdesconectando todas las lneas y los bancos, quedandototalmente fuera la subestacin

El mantenimiento de las barras colectoras se dificultadebido a que es necesario hacerlo en vivo o que lasubestacin quede fuera de servicio.

Para darle mantenimiento a un interruptor es necesarioque se ponga fuera de servicio su elemento asociado.Para la ampliacin de la subestacin se requiere ponerlafuera de servicio.

Se usa en pequeas subestaciones plantas donde lasimplicidad y economa son importantes.


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ARREGLO DE DOBLE BARRA CONINTERRUPTOR DE AMARRE (barra

partida)(Subestaciones de distribucin

convencionales y en SF6)

Normalmente la mitad de las lneas detransmisin y la mitad de los bancos detransformacin se conectan a cada uno de losjuegos de barras colectoras

El interruptor de amarre normalmente

permanece cerrado para mantener el mismopotencial en ambas barras colectoras.

Cada juego de barras colectoras cuenta conproteccin diferencial propia, y una falla encualquiera de las barras queda fuera la mitad dela subestacin

Para el mantenimiento de cualquiera de losinterruptores es necesario sacar fuera deservicio la lnea de transmisin o banco depotencia asociado, afectando la continuidad delservicio.

ARREGLO DE DOBLE BARRA CON INTERRUPTOR


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ARREGLO DE DOBLE BARRA CON INTERRUPTORCOMODN

(Subestaciones de distribucin convencionales yen gabinetes blindados)

En condiciones normales todos los elementos se

encuentran conectados al juego de barras principales.Cuando un interruptor se encuentre en mantenimientose puede proteger a su elemento asociado, transfiriendosu proteccin al interruptor comodn.

Se puede realizar la transferencia de todos loselementos a las barras auxiliares, utilizando al

interruptor comodn como amarre, para darmantenimiento a las barras principales.

Al operar la proteccin diferencial de barras para libraruna falla, se disparan todos los interruptoresdesconectando todas las lneas y bancos de potencia.

Proporcionan mayor facilidad en el mantenimiento delos interruptores, pero con estos arreglos se complica lainstalacin, las maniobras de operacin y el esquema deproteccin y control.

Debe disponerse de un sistema de bloqueos con elinterruptor comodn para la operacin de sus cuchillasdesconectadoras.

La cantidad de equipo necesario es mayor.


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ARREGLO DE INTERRUPTOR Y MEDIO(Subestaciones de Transmisin, Subtransmisin

y Distribucin convencionales y en SF6)

En condiciones todos los interruptores del arreglo

estn cerrados.Cada juego de barras colectoras cuenta con supropia proteccin diferencial

Permite proporcionar mantenimiento a cualquierinterruptor sin necesidad de que quede fuera deservicio la lnea o transformador asociado.

Facilita el mantenimiento de las barras colectoras sindejar fuera de servicio a las lneas de transmisin ybancos de potencia conectados a ellas.

Facilita la ampliacin sin dejar fuera de servicio a lasubestacin o parte de ella.

Los esquemas de proteccin de lneas y bancosresultan mas complicados.

Los interruptores, cuchillas, TPs y TCs deben sercapaces de conducir la mxima corriente total decarga.

Requiere de ms equipo que el arreglo con doblebarra.

ARREGLO DE DOBLE BARRA DOBLE


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ARREGLO DE DOBLE BARRA DOBLEINTERRUPTOR

(Subestaciones de distribucin engabinetes blindados)

Es el ms completo pero tambin el mscostoso debido a la cantidad de equipo.

En condiciones normales de operacin todoslos interruptores estn cerrados.

Cada juego de barras colectoras cuenta con supropia proteccin diferencial de manera que encaso de una falla transfiere totalmente la carga a

las otras barras colectoras sin producirinterrupcin de servicio.

Se puede proporcionar mantenimiento acualquier barra o interruptor sin afectar elsuministro de energa elctrica

Este arreglo puede soportar una doblecontingencia a diferencia de otros tipos dearreglos.

Proporciona facilidad en la ampliacin sin tenerque dejar fuera de servicio a la subestacin oparte de ella.

Las zonas de proteccin por relevadoresquedan bien definidas.


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Adems el ARREGLO DE DOBLE BARRA DOBLE INTERRUPTOR ,cuenta con lassiguientes caractersticas de operacin adicionales:

Este arreglo cuenta normalmente con tres transformadores de los cuales el tercer

transformador se utiliza como de reserva y cada una de los dos restantessuministra carga a seis alimentadores.

En condiciones normales se opera con todos los interruptores cerrados, exceptolos interruptores del banco de reserva.

Cuando sale de servicio un banco, por ejemplo al operar su proteccin, se

transfiere automticamente su carga al banco de reserva.Se puede obtener mayor nmero de alimentadores que en el caso del arreglo dedoble anillo.


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ARREGLO DE DOBLE ANILLO(Subestaciones de distribucin convencional y en

gabinetes blindados)

Normalmente los interruptores de enlace (AB1, AB2, BC1,

BC2 y CA1, CA2) estn abiertos y los dems interruptoresestn cerrados.En caso de que un transformador est fuera de servicio porejemplo el transformador A, se abren los interruptores A1,A2, A3 y A4 e inmediatamente despus se cierranautomticamente los interruptores de enlace AB1, AB2,CA1 y CA2 transfirindose automticamente la carga del

transformador A a los transformadores contiguos y elservicio es reanudado sin interrupcin.Muy buena continuidad de servicio, pero requiere que lostransformadores se operen normalmente con una cargamxima inferior a su capacidad, de manera que si seproduce la falla de un transformador, los otros puedantomar la carga sin sobrecargarse mas all de los lmitesaceptables, as se evita tener un transformador adicionalde reserva.Para dar mantenimiento a cualquiera de los interruptores, elalimentador respectivo se transfiere mediante el interruptorde enlace al transformador contiguo, lo que permitedesconectar el interruptor en cuestin sin causar una

interrupcin de servicio.


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ARREGLO DE ANILLO SENCILLO


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ARREGLO DE ANILLO SENCILLO(Subestaciones de

distribucinconvencionales)

La operacin del arreglo en

anillo sencillo es similar a al deldoble anillo descrito para lassubestaciones de 230/23 kV.En los diagramas de las Figs.1.17, 1.18 y 1.19, se muestra laexpansin para subestacionesde 85/23 kV, con arreglo en

anillo en 23 kV, con dos, tres ycuatro transformadorestrifsicos, respectivamente. Ladisposicin de lostransformadores como la delequipo de 23 kV, se ha resueltode tal manera que cuando serequiere instalar el tercer o elcuarto transformador se puedeampliar el anillo conmodificaciones mnimas a lainstalacin existente. En la Fig.1.20 se muestra la disposicin

fsica final para cuatro bancostrifsicos.


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- El arreglo desubestaciones ms

utilizado es el deinterruptor y medioen 230 kV y anilloen 23 kV.

- Se pretendeutilizar en 23 kV yen 230 kV arreglosde Barra Sencilla yanillo.

TENDENCIAACTUAL


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SUBESTACIONES MODULARES.

Con estas subestaciones

se pretende abatir el

tiempo de proyecto y decostruccin.

Estas subestaciones estn

compuestas de mdulos.

TC1 TC2

MDULO SF6


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S.E.

MODULAR

EN BARRA

SENCILLA

EN 230 kV

Y ANILLOEN 23 kV.


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S.E.

MODULAREN BARRASENCILLAEN 230 kV

Y 23 kV.


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S.E.

MODULARENBARRASENCILLAEN 230 kVY 23 kV.


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R E F E R E N C I A S

[1] Luz y Fuerza del Centro Revisin 2003, J. A. Domnguez, A. Lpez Malo L., Manual deDiseo de Subestaciones, Cap. 2 Diagramas de Conexiones.

[2] J. A. Domnguez C.: Proteccin y control de la subestacin de potencia de 230/23 kVMerced de la Cia. Luz y Fuerza del Centro S. A, Tesis de licenciatura, 1981.

[3] Manual de diseo de subestaciones, Diagramas de conexiones, Ingeniera Elctrica,Gerencia de Planeacin e Ingeniera, Edit. Relaciones Industriales, Compaa deLuz y Fuerza del Centro, 1978.

[4] G. Enrquez H., D. Oliva B.: Estudio de confiabilidad en las subestaciones elctricasdel Sistema Elctrico Nacional un enfoque nodal, RVP-IEEE, Acapulco Gro.,Mxico, 1993

.[5] F. W. Davenport, E. M. Magidson, Yu. A. Yakub: Substation Bus-Switching

Arrangements their Essential Requirements and Reliability, Electra Working Grup

05, Committee N23.

[6] H. G. Schtte: General Guidelines for the Design of Outdoor A. C. Substations,

CIGRE, No. 69, Paris, Francia, 1992.

[7] G. Enrquez H. Elementos de diseo de subestaciones elctricas, Edit. Limusa,Mxico, 1987.

[8] Enciclopedia CEAC de Electricidad, Estaciones de transformacin y distribucin

proteccin de sistemas elctricos, Edit. CEAC, Barcelona Espaa, 1974.


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Las subestaciones encapsuladas y aisladas en hexafloruro de azufre, se consideranequipos autoprotegidos como pueden ser:

SubestacinVernica zonade 85 kV

Las distancias por considerar, en las subestaciones convencionales o abiertas, son lassiguientes: Altura mnima de las partes vivas sobre las superficies accesibles.

La distancia horizontal mnima entre una parte viva y barandales, cercas instalacionessimilares. La distancia mnima entre las partes vivas y el cuerpo humano (o alguna herramientaconductora) durante circulacin de personal en la subestacin. La distancia mnima entre partes vivas y los mecanismos de operacin cualquierparte conductora en movimiento.


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SUBESTACIN ATENCO REA DE 230 kV


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SUBESTACIN ATENCO REA DE 230 kV


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SUBESTACIN EL VIDRIO REA DE 230 kV

SUBESTACIN HILADOS Y TEJIDOS ANILLO EN 23 kV


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SUBESTACIN HILADOS Y TEJIDOS ANILLO EN 23 kV

SUBESTACIN HILADOS Y TEJIDOS INTERCONEXIN A ZONA DE 23 kV


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SUBESTACIN HILADOS Y TEJIDOS INTERCONEXIN A ZONA DE 23 kV


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SUBESTACIN VICTORIA BUSES DE 400 kV


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SU S C C O US S 00

SUBESTACIN VICTORIA REA DE 85 kV


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SUBESTACIN VICTORIA REA DE 85 kV

SUBESTACIN IZTAPALAPA ZONA DE 23 kV


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SUBESTACIN IZTAPALAPA ZONA DE 23 kV

SUBESTACIN MADERO ZONA DE 230 kV


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SUBESTACIN REMEDIOS ZONA DE 230 kV


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SUBESTACIN REMEDIOS ZONA DE 230 kV

SUBESTACIN VALLEJO ZONA DE CABLES DE 23 kV


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SUBESTACIN VALLEJO ZONA DE CABLES DE 23 kV

SUBESTACIN VERNICA ZONA DE 85 kV EN SF6


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¿QUE ES UNA SUBESTACION ELÉCTRICA

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