subestación de alimentación

Una subestación de alimentación es una subestación que convierte la corriente alterna de la red eléctrica pública en el voltaje y la frecuencia necesarios para el sistema de contacto aéreo de un ferrocarril. Se encuentra en el límite entre la infraestructura eléctrica nacional y el suministro de tracción ferroviaria, recibiendo típicamente 110 kV o más de las líneas de transmisión y reduciendo a los 15 kV o 25 kV utilizados por la mayoría de las redes ferroviarias europeas o norteamericanas, respectivamente.

La estación alberga transformadores, disyuntores, seccionadores y equipos de protección alojados en un edificio o recinto exterior. La energía fluye desde la red a través del transformador primario, donde se reduce el voltaje y (si es necesario) se convierte la frecuencia. Fundamentalmente, la salida se alimenta a la línea aérea a través de autotransformadores o transformadores reductores en múltiples puntos a lo largo de una sección de vía, típicamente cada 5 a 10 kilómetros. Esta alimentación distribuida evita una caída de voltaje excesiva y una carga desigual en cualquier punto de alimentación.

Redundancia y eliminación de fallas

Un esquema de electrificación ferroviaria bien diseñado tiene subestaciones de alimentación espaciadas de modo que, si una falla, los trenes aún puedan obtener energía de las estaciones adyacentes. La estación incluye sistemas de protección rápidos: si ocurre un cortocircuito en la línea aérea (quizás por una falla de contacto del pantógrafo o un conductor caído), el disyuntor de la subestación de alimentación debe detectar y aislar la falla en milisegundos para evitar daños a los trenes y la infraestructura. Los sistemas modernos utilizan relés digitales y detección de fugas a tierra para lograr esto.

Las subestaciones de alimentación solo tienen personal durante la puesta en marcha o el mantenimiento; la operación rutinaria está completamente automatizada y monitoreada remotamente por el centro de control de la red. Una sola subestación de alimentación puede servir de 20 a 40 kilómetros de línea principal de doble vía, dependiendo de la densidad del tráfico y la demanda de energía. Los ferrocarriles electrificados con carga pesada o servicios de pasajeros frecuentes requieren más subestaciones de alimentación que las líneas poco utilizadas.

El término refleja la jerarquía de ingeniería: la red suministra energía a la subestación de alimentación, que luego alimenta la red de suministro de tracción. A diferencia de una subestación de empalme simple en una red de carreteras, una subestación de alimentación ferroviaria siempre está diseñada para manejar la impedancia específica, la velocidad de conmutación y el perfil de fuga a tierra de la infraestructura de la línea aérea.