En Colombia, el RETIE llama alta tensión a la comprendida entre 57,5 kV y 230 kV, y extra alta tensión a la superior a 230 kV, con 345 y 500 kV como tensiones normalizadas. A esos niveles una falla afecta a muchos usuarios y al sistema interconectado, así que las subestaciones usan configuraciones con más interruptores (doble barra, interruptor y medio, anillo), protecciones principales duplicadas, coordinación de aislamiento frente a sobretensiones de maniobra y un sistema de automatización que se opera desde un centro de control remoto.
Qué se considera alta y extra alta tensión
El RETIE clasifica los niveles de tensión de corriente alterna según la NTC 1340, con referencia en IEC 60038 y ANSI C84.1 (Libro 3, Título 9):
| Nivel | Rango | Tensiones normalizadas |
|---|---|---|
| Extra alta tensión (EAT) | Superior a 230 kV | 345 kV y 500 kV |
| Alta tensión (AT) | De 57,5 kV a 230 kV | 66, 110, 115, 220 y 230 kV |
| Media tensión (MT) | Superior a 1 kV e inferior a 57,5 kV | 11,4; 13,2; 34,5 y 44 kV |
En la red colombiana, la alta tensión corresponde a la subtransmisión regional y la extra alta tensión al transporte de grandes bloques de energía entre regiones. Otros países usan otros cortes: en la norma IEC, el diseño del aislamiento cambia de criterio por encima de 245 kV de tensión máxima del equipo, y muchos textos llaman extra alta tensión a partir de ese punto.
Qué cambia frente a media tensión
En media tensión, una falla saca un alimentador. En alta y extra alta tensión, una subestación puede ser el nodo por el que pasa la energía de una región entera. De ahí salen las diferencias:
- Confiabilidad: configuraciones con más interruptores, para que una falla o un mantenimiento no deje circuitos fuera.
- Selectividad y velocidad: protecciones principales rápidas en cada elemento, duplicadas, y respaldo local por falla de interruptor. El RETIE limita a 150 ms el despeje de la protección principal en distribuidores, grandes consumidores y transportadores, salvo justificación en la coordinación (Libro 3, Título 22, literal b).
- Aislamiento: a medida que sube la tensión, las sobretensiones de maniobra pasan a dominar el diseño junto con las de rayo.
- Operación remota: la mayoría se operan desde un centro de control, sin personal permanente.
Configuraciones habituales
La elección de la configuración define qué se pierde ante una falla y qué se puede mantener sin cortar el servicio.
| Configuración | Uso típico | Lo que aporta |
|---|---|---|
| Barra principal y transferencia | Alta tensión, subestaciones regionales | Mantenimiento de un interruptor sin sacar el circuito |
| Doble barra | Alta tensión | Repartir circuitos y mantener una barra sin corte |
| Interruptor y medio | Extra alta tensión y nodos importantes de alta | Ningún circuito sale por falla en barras o por mantenimiento de un interruptor |
| Doble barra doble interruptor | Extra alta tensión, máxima disponibilidad | Cada circuito con dos interruptores propios |
| Anillo | Pocas bahías, etapa inicial de una subestación que luego crecerá | Un interruptor por circuito sin barras |
Cada una tiene su simulador, donde puede ensayar maniobras y ver qué rechazan los enclavamientos: por ejemplo, el de interruptor y medio o el de doble barra.
Equipos de patio
Los equipos son los mismos que en cualquier subestación, pero con exigencias mayores:
- Interruptores de SF6 o de otros gases, con dos bobinas de disparo y, en extra alta tensión, cámaras múltiples, resistencias de preinserción o maniobra controlada para limitar sobretensiones. Vea interruptor de extra alta tensión.
- Transformadores y autotransformadores de gran potencia; entre redes de 500 y 230 kV es habitual el autotransformador de potencia.
- Reactores de potencia en líneas largas de extra alta tensión, para controlar la tensión en vacío.
- Transformadores de tensión capacitivos, que además sirven de acople para la onda portadora: vea el transformador de tensión capacitivo.
- Descargadores de sobretensiones en la llegada de líneas y en los transformadores.
Tecnología: AIS, GIS o híbrida
La subestación convencional AIS ocupa más terreno pero es más fácil de inspeccionar y ampliar. La subestación GIS reduce el área a una fracción y se usa en ciudades, en sitios contaminados o donde no hay espacio; la híbrida combina módulos encapsulados con barras al aire. La decisión depende del terreno, el ambiente, la expansión futura y el costo de todo el ciclo de vida. Las partes comunes a cualquier nivel de tensión están en subestación eléctrica.
Aislamiento, distancias y puesta a tierra
La norma IEC 60071-1 divide la coordinación de aislamiento en dos rangos según la tensión máxima del equipo: hasta 245 kV se especifican la tensión soportada al impulso de rayo y la de frecuencia industrial; por encima, la de impulso de maniobra pasa a ser determinante. Las distancias eléctricas y de seguridad, la contaminación de los aisladores y el efecto corona crecen con la tensión.
La malla de puesta a tierra se diseña con las corrientes de falla más altas del sistema. El RETIE exige además, en subestaciones de alta y extra alta tensión, medir las tensiones de paso, de contacto y transferidas en las mallas de cerramiento y hasta un metro por fuera al construir la instalación, y contar con manuales de operación y mantenimiento que no den lugar a equivocaciones (Libro 3, artículo 3.23.1).
Protección y control
En estos niveles la filosofía de protección suele incluir:
- Protección de distancia 21 con esquemas de teleprotección, o diferencial de línea 87L por fibra.
- Diferencial de barras 87B y falla de interruptor 50BF.
- Diferencial de transformador y protecciones propias del equipo.
- Recierre monopolar o tripolar con verificación de sincronismo.
Dos sistemas de protección principales independientes, con alimentaciones de corriente continua y bobinas de disparo separadas, son práctica común en extra alta tensión. El control se hace con controladores de bahía y un sistema de automatización IEC 61850, con mando desde el centro de control del transmisor. Los requisitos concretos los fijan el operador del sistema y el Código de Redes para cada proyecto.
Referencias de estudio
Para profundizar, en Colombia es muy consultado el libro Subestaciones de alta y extra alta tensión, de Carlos Felipe Ramírez, presente en la bibliografía de cursos universitarios de diseño de subestaciones. En inglés, Electric Power Substations Engineering, editado por J. D. McDonald, cubre diseño, automatización y pruebas.
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Referencias
- RETIE, Resolución 40117 de 2024 del Ministerio de Minas y Energía, modificada por la Resolución 40284 de 2026: Libro 3, Título 9 (niveles de tensión), Título 22 y artículo 3.23.1 (subestaciones de alta y extra alta tensión).
- IEC 61936-1: instalaciones eléctricas de potencia de más de 1 kV en corriente alterna.
- IEC 60071-1: coordinación de aislamiento, definiciones, principios y reglas.
- IEC 62271-1, IEC 62271-100 e IEC 62271-203: aparamenta de alta tensión, interruptores y aparamenta encapsulada en gas.
- IEEE 80: guía de seguridad en la puesta a tierra de subestaciones de corriente alterna.
- C. F. Ramírez, Subestaciones de alta y extra alta tensión.
- J. D. McDonald (ed.), Electric Power Substations Engineering, CRC Press.
Preguntas frecuentes
¿Desde qué tensión una subestación es de extra alta tensión en Colombia?
Según el RETIE, que adopta la NTC 1340, la extra alta tensión corresponde a tensiones superiores a 230 kV, con 345 kV y 500 kV como tensiones normalizadas. La alta tensión va desde 57,5 kV hasta 230 kV, con valores normalizados de 66, 110, 115, 220 y 230 kV.
¿Por qué en extra alta tensión se usa interruptor y medio?
Porque cada circuito queda conectado a las dos barras a través de dos interruptores. Una falla en barras o el mantenimiento de un interruptor no saca ningún circuito de servicio, algo que en una red de transmisión, donde una línea fuera puede limitar la operación del sistema, justifica el interruptor adicional.
¿Qué libro sirve de referencia para subestaciones de alta y extra alta tensión?
En Colombia es muy consultado el libro Subestaciones de alta y extra alta tensión, de Carlos Felipe Ramírez, que aparece en la bibliografía de cursos universitarios de diseño de subestaciones. Para el diseño se complementa con las normas IEC 61936-1, IEC 60071, IEC 62271 e IEEE 80, y con los requisitos del RETIE y del Código de Redes.