Salvador Tepo

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA ZONA POZA RICA - TUXPAN

Criterios Tcnicos para la seleccin de equipos en subestaciones elctricas

T E S I N A

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO MECANICO ELECTRICISTA

P R E S E N T A N: Salvador Tepo Lechuga

Poza Rica de Hidalgo, Veracruz 2005

DIRECTOR DE TESINA

Ing. Carlos Alarcn Rosas

UNIVERSIDAD VERACRUZANA FIME

INDICE

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INTRODUCCION.................................................................................................1 CAPITULO I.........................................................................................................2

Justificacin...3

Naturaleza, sentido y alcance del trabajo4 Enunciacin del tema..5 Explicacin de la estructura del trabajo6 CAPITULO II........................................................................................................7 Planteamiento del tema de la investigacin....8 Marco contextual..9 Marco terico..10 Sub-tema I Equipos constitutivos de la subestacin elctrica..10 1. Clasificacin...10 2. El transformador11 3. Interruptores...11 4. Cuchillas desconesctadoras....12 5. Apartarrayos......................................................................................13 6. Transformadores para medicin.13 7. Relevadores...14 8. Fusibles..15 9. Barras colectoras..16 10. Aisladores.16 11. Equipo auxiliar.....17 Sub-tema II Transformadores de potencia18 1. Definicin18 2. Clasificacin...18 3. Seleccin....19 Sub-tema III Interruptores de potencia26 1. Definicin26 2. Tipos de interruptores...26 3. Interruptor en pequeo volumen de aceite26 4. Interruptores en gran volumen de aceite...28 5. Interruptores en gran volumen de aceite con cmara de..................28 Extincin.....29 6. Interruptor en vaci31 7. Interruptores en hexafloururo de azufre (SFG).32 8. Seleccin, Estudio de corto circuito. Normas CCONIE/5.633


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Sub-tema IV Transformadores para medicin40 1. Clasificacin40 2. Factores que determinan la seleccin40 3. Transformadores de corriente.42 4. Transformadores de potencial.49 5. Seleccin de los transformadores de corriente y potencial52 Sub-tema V Cuchillas desconectadoras.58 1. Definicin........58 2. Clasificacin58 3. Seleccin.59 Sub-tema VI Apartarrayos.63 1. Definicin63 2. Clasificacin...63 3. Seleccin65 Sub-tema VII sistema de proteccin.76 1. Proteccin contra fallas76 1.1 Proteccin de transformadores de potencia...76 1.2 Proteccin de motores79 1.3 Proteccin en la zona de buses de 4.16 KV...82 1.4 Proteccin del transformador de servicios propios82 2. Proteccin contra sobretenciones..83 Sub-tema VIII Sistema de tierras86 1. Conductores...87 2. Electrodos...87 3. Conectores.87 4. Resistividad del terreno88 5. Corriente mxima de falla89 6. Diseo preliminar del sistema de tierras...89 6.1 Clculo del calibre del conductor de la red de tierra.90 6.2 Clculo de la longitud mnima requerida.90 Para la red de tierras..91 6.3 Clculo de la resistencia de la red93 6.4 Clculo del mximo aumento del..93 Del potencial en la malla94 6.5 Clculo del potencial de paso en la malla...94 6.6 Clculo del nmero de varillas en la red.95


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6.7 Clculo de tensiones tolerables..95

Red definitiva de la subestacin elctrica97 CAPITULO III...................................................................................................98 CONCLUSIONES99 BIBLIOGRAFIA101


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INTRODUCCION

Para hacer ms econmica y eficiente la transmisin y la utilizacin de la energa elctrica, es necesario contar con el equipo especial para modificar los parmetros de corriente y voltaje que nos proporcionan las plantas generadoras. El equipo especial generalmente ms utilizado es conocido con el nombre de SUBESTACION, cuyos elementos elctricos que la componen deben ser seleccionados muy rigurosamente. Cabe mencionar que las tenciones de generacin normalizadas son: 13.2, 13.8 y 115 KV, la de transmisin se efecta a, 68, 85, 115, 230 y 400 KV. En algunos pases emplean tensiones de: 145, 170, 245, 420, 765 y 800 KV. En el presente trabajo de diseo de una subestacin de 115 KV, se da un panorama general de cmo se proyectan las subestaciones, y as otorgar las bases necesarias para dar solucin a problemas de esta ndole, bases que sirvan en la formacin profesional de INGENIEROS MECANICOS ELECTRICISTAS. En este proyecto se podr ver los parmetros necesarios para la seleccin del equipo y poder especificar sus caractersticas tcnicas. La necesidad de esta SUBESTACION es por que se tiene que suministrar energa a una planta de bombe para agua potable, donde se tiene una carga instalada de 17,168.33 KVA. Esta planta se encuentra en proyecto y estar ubicada en la Ciudad de Linares, Nuevo Len.


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JUSTIFICACION

Dentro del plan de estudios de la carrera de ingeniera mecnica elctrica se abordan algunos temas como el diseo y proyeccin de subestaciones elctricas como se ha visto con anterioridad una subestacin elctrica no es mas que una de las partes que intervienen en el proceso de generacin-consumo de energa elctrica. En el cual daremos los pasos y los criterios tcnicos para la seleccin de los equipos que intervienen en esta subestacin, as el alumno podr entender y mejorar sus conocimientos en el diseo y proyeccin de una subestacin.

En toda instalacin industrial o comercial es indispensable el uso de la

energa, la continuidad de servicio y calidad de la energa consumida por los diferentes equipos, as como la requerida para la iluminacin, es por esto que las subestaciones elctricas son necesarias para lograr una mayor productividad.


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NATURALEZA, SENTIDO Y ALCANCE DEL TRABAJO Para la elaboracin de cualquier trabajo recepcional lo primordial es elegir un tema de inters que necesite aportaciones. Este tema fue elegido por la necesidad de entender y comprender una subestacin elctrica, lo cual la disearemos bajo los criterios que hemos obtenido en nuestros estudios de licenciatura de la carrera de Ingeniera Mecnica Elctrica.

Una vez seleccionado el tema, se profundiza a un mas dialogando con personal que tuviera conocimientos, sobre los criterios para seleccionar cada equipo que interviene en esta subestacin.

Con los criterios obtenidos se inicia la recopilacin de informacin en el departamento de planeacion, que es el responsable de llevar acabo todos los estudios y seleccin de equipo elctrico de la zona de distribucin de la comisin federal de electricidad

Dentro de este proyecto el lector encontrara informacin referida al diseo de subestaciones elctricas, as como los conceptos bsicos necesarios.


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ENUNCIACION DEL TEMA

En todo sistema elctrico de potencia es necesaria la disponibilidad de tener instalaciones eficientes y seguras, y esta no es la excepcin.

La subestacin elctrica por el echo de ser un proyecto nuevo requiere

de un estudio de las definiciones de cada equipo que se encuentra en ella as como la recopilacin de datos, que es el paso inicial para llevar a efecto cualquier estudio a un sistema elctrico, con el objeto de recabar los datos caractersticos de los equipos que la componen. Tipo de instalacin, especificacin tcnica de materiales y equipo, diagrama unifilar, resultados de clculos o procesos previos.

As tambin estudiaremos el clculo de corto circuito en nuestra

subestacin ya que consiste en obtener la impedancia total en un punto de un sistema elctrico en donde simulara una perdida de aislamiento en algunos de los alimentadores.

Este valor de impedancia permitir conocer la magnitud de la corriente

cuando se presenta cualquiera de las siguientes fallas: Corto circuito trifsico Corto circuito lnea a lnea Corto circuito lnea a tierra Corto circuito doble lnea a tierra


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EXPLICACION DE LA ESTRUCTURA DEL TRABAJO

En este proyecto el lector podr ver de manera concisa y comprender los temas que se involucran en el diseo de subestaciones elctricas as como el cuidado que se debe tener al seleccionar cada equipo constitutivo y procedimiento a seguir para la construccin de una subestacin elctrica y para no caer en errores que puedan ser costosos tanto de tiempo como econmicos.

El desarrollo de este proyecto se divide en tres captulos y comprenden

los siguientes temas: En el capitulo I se encuentra la justificacin de este proyecto, su

naturaleza, sentido y alcance del trabajo, la enunciacin del tema y la explicacin de la estructura del trabajo.

En el capitulo II se observa el planteamiento del tema de investigacin,

el marco contextual, es decir, los factores que intervienen en este proyecto, seguido por el marco terico el cual esta dividido en 8 sub-temas los cuales son:

Equipos constitutivos de la subestacin elctrica. Transformador de potencia. Interruptores de potencia. Transformadores para medicin. Cuchillas desconectadoras. Apartarrayos. Sistemas de proteccin. Sistemas de tierras.

En el capitulo III se encuentra las conclusiones a las que se llego, la

bibliografa de donde se obtuvo nuestra informacin para el desarrollo del proyecto as como los anexos y apndices.


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PLANTEAMIENTO DEL TEMA DE LA INVESTIGACION

El motivo principal en la elaboracin de esta investigacin es por la necesidad de que los estudiantes de Ingeniera Mecnica Elctrica involucrados en la materia de sistemas de potencia e instalaciones elctricas tengan los conocimientos prcticos para la proyeccin, diseo y construccin de las subestaciones, as como conocer los conceptos y definiciones de cada equipo que interviene en una subestacin.

En este trabajo se utilizara de manera sencilla y prctica una teora de

diseo de las subestaciones elctricas, esperando que esta informacin le sirva como una consulta en los proyectos en donde se involucren los conceptos bsicos de esta misma.


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MARCO CONTEXTUAL

En el presente trabajo de diseo de una subestacin de 115 KV, se da un panorama general de cmo se proyectan las subestaciones, y as otorgar las bases necesarias para dar solucin de esta ndole.

La necesidad de esta subestacin es por que se tiene que suministrar

energa a una planta de bombe para agua potable, donde se tiene una carga instalada de 17, 168.33 KVA.

Esta investigacin se desarrolla a partir de informaciones recopilada

atraves de bibliografas, manuales de diseo de subestaciones y con la participacin del personal del departamento de planeacion y subestaciones y lneas de la comisin federal de electricidad haciendo posible un mejor entendimiento de este tema.


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MARCO TEORICO

SUB TEMA I EQUIPOS CONSTITUTIVOS DE LA SUBESTACION ELECTRICA

Para llevar acabo un estudio que involucre el diseo de una subestacin

elctrica es importante conocer los equipos constitutivos y la funcin especifica que cada uno de ellos desempea.

Cada uno de los equipos de la subestacin elctrica tiene una funcin que desempear y su importancia es de acuerdo a la ubicacin que guardan dentro de la instalacin. 1. CLASIFICACION Los equipos constitutivos de la subestacin se pueden clasificar en equipos principales y equipos secundarios. EQUIPOS PRINCIPALES

Transformadores de potencia

Interruptores de potencia

Cuchillas desconectadoras

Apartarrayos

Transformadores para medicin

Relevadores

Cables de guarda

Barras colectoras, cables, tubos y soleras.

Aisladores de soporte de barras

Sistema de tierras

Estructura EQUIPOS SECUNDARIOS

Barras colectoras y conexiones

Auxiliares

Alumbrado

Herrajes

Equipo contra incendio

Cercas

Torres de montaje y talleres

Canalizaciones

Ductos, drenajes

A continuacin se dar una breve descripcin de aquellos equipos que por la funcin que desempean resultan ser de mayor importancia.


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2. EL TRANSFORMADOR

El transformador es la parte ms importante de la subestacin elctrica ya que tiene la funcin de transferir la energa elctrica en un circuito a otro y es por lo general a diferente tensin y solo estn acoplados magnticamente. Adems de que es la parte ms costosa de la subestacin. Los transformadores desde el punto de vista refrigerante se dividen en:

1. Transformadores con aislamiento en seco. 2. Transformadores con aislamiento en aceite.

Los transformadores con aislamiento en seco por lo general se

construyen para potencias hasta de algunos KVA y con tenciones que no pasan de 15 KV. Es por esto que su empleo se reduce casi a los servicios auxiliares de algunas instalaciones industriales y para uso comercial. Los transformadores con aislamiento en aceite no tienen limitaciones ni en la potencia ni en las tensiones ya que podemos encontrar potencias de hasta 400 MVA y con tensiones de 500 KV en las redes elctricas de estados unidos u otros pases. Con respecto al medio de enfriamiento es importante mencionar que existe una clasificacin de los transformadores con relacin a esto y que estn referidas a las recomendaciones de la Comisin Internacional de Electrotcnica como sigue: TRANSFORMADORES TIPO SECO Con enfriamiento por aire natural Con circulacin forzada del aire en el exterior por medio de ventiladores Con circulacin forzada de aire en el ncleo y los devanados

TRANSFORMADORES EN ACEITE Con circulacin natural del aceite y del aire Con circulacin natural del aceite y aire auxiliado por circulacin forzada

del aire con ventiladores en los tubos radiadores Con circulacin forzada del aceite y circulacin natural del aire Con circulacin forzada del aceite y circulacin forzada del agua por

medios externos Con circulacin forzada de agua

Con respecto a las principales partes que constituyen un transformador

de potencia podemos mencionar que son el ncleo magntico, los devanados el conmutador o cambiador de derivaciones (en vaci o bajo carga), el tanque, los dispositivos de enfriamiento, las boquillas as como algunos otros accesorios como ruedas de rolar, ganchos de sujecin, etc.


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Con relacin a los devanados es prctica comn que para los de alta tensin se construyan bobinas de tipo discoidal o seccionado y para el de baja tensin de tipo helicoidal. Por lo general, los devanados de mayor tensin se conectan en estrella con el objeto de reducir el aislamiento interno del

transformador a la tensin / 3V , para el devanado de menor tensin se puede

adaptar indistintamente la conexin estrella o delta. 3. INTERRUPTORES Un interruptor es un dispositivo cuya funcin es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito elctrico. Si la operacin de apertura a cierre se efecta con carga (corriente nominal) o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbacin), el interruptor recibe el nombre de interruptor de potencia.

Los interruptores de potencia se construyen en dos tipos generales:

1) Interruptores en aceite 2) Interruptores neumticos

Los interruptores en aceite, tambin se clasifican en tres grupos:

a) Interruptores en gran volumen de aceite b) Interruptores de gran volumen de aceite con cmara de extincin c) Interruptores de pequeo volumen de aceite

4. CUCHILLAS DESCONECTADORAS Las cuchillas desconectadoras o seccionadores es otro tipo de interruptores, ya que interrumpen y restablecen la continuidad en un circuito elctrico. Su operacin se efecta sin carga (corriente), pero algunos aditamentos se pueden operar con carga, hasta ciertos lmites.

Por su operacin se clasifican en: a) con carga (con tensin nominal) b) sin carga (con tensin nominal)

Por su tipo de accionamiento: a) Manual b) Automtico


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Por su forma de desconexin:

a) Con tres aisladores, dos fijos y un giratorio al centro (horizontal) llamado tambin de doble arco.

b) Con dos aisladores (accionados con prtiga), operacin vertical.

c) Con dos aisladores, uno fijo y otro giratorio en el plano horizontal.

d) Pantgrafo o separador de tijera.

e) Cuchilla tipo AV

f) Cuchilla de tres aisladores, el del centro movible por cremallera.

g) Cuchilla desconectadora con cuerno de arqueo.

h) Cuchilla tripolar de doble aislador giratorio.

5. EL APARTARRAYO El apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobretenciones de origen atmosfrico.

El apartarrayos se encuentra conectado permanentemente en el sistema y opera cuando se presenta una sobretencin de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. Su principio de operacin se basa en la formacin de un arco elctrico entre dos explosores cuya separacin esta determinada de antemano de acuerdo con la tensin a la que va a operar. Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operacin. Los ms empleados son los conocidos como apartarrayos tipo auto valvular y apartarrayos de resistencia variable. La funcin del apartarrayo no es eliminar las ondas de sobre tensin presentadas durante las descargas atmosfricas, si no limitar su magnitud a los valores que no sean perjudiciales para las maquinas del sistema. Los apartarrayos protegen tambin a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual tiene un cierto radio de proteccin. Para dar mayor seguridad a las instalaciones, contra descargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda semejantes a los que se colocan en las lneas de transmisin.


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6. TRANSFORMADORES PARA MEDICION Los transformadores para medicin son aquellos que se emplean para alimentacin de equipos de medicin, control o proteccin. Estos transformadores se dividen en dos clases:

A) Transformadores de corriente B) Transformadores de potencial

A) Transformadores de corriente Los transformadores de corriente tienen como la funcin principal cambiar el valor de la corriente. De uno mas o menos elevado a otro con el cual se pueden alimentar instrumentos de medicin, control o proteccin, como ampermetros, wattmetros, instrumentos registradores, relevadores de sobrecorriente, etc. Su construccin es igual a la de cualquier tipo de transformador, ya que fundamentalmente consiste de un devanado primario y un devanado secundario. La capacidad de estos transformadores es muy baja y se determina sumando las capacidades de los instrumentos que van a alimentar. Hay transformadores de corriente que operan con corrientes relativamente bajas: estos transformadores pueden construirse sin devanado primario, ya que el primario lo constituye la lnea a la va a conectarse. En este caso a los transformadores se les denomina tipo dona.

B) Transformadores de potencial

Los transformadores de potencial se construyen con un devanado primario y otro secundario: su capacidad es baja, ya que se determina sumando las capacidades de los instrumentos de medicin que van a alimentar.

Los transformadores de instrumentos tienen diferente precisin de

acuerdo con el empleo que se le de. 7. RELEVADORES La funcin principal de los relevadores usados para proteccin, es determinar lo ms pronto posible la existencia de una falla en un sistema, por lo que la mayora de los relevadores, opera aproximadamente en un ciclo de la frecuencia del sistema (0.017 seg. a 60 Hz) por lo que pueden enviar la seal de disparo a los instrumentos correspondientes.


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Los relevadores no slo deben operar en forma rpida, tambin deben ser precisos en su operacin, es decir, dentro de sus niveles de sofisticacin deben estar en posibilidad de distinguir entre un corto circuito y algunas otras anormalidades como valor de corrientes momentneas debidas a arranque de motores, picos de carga o corriente magnetizantes. Los relevadores deben ser selectivos en su operacin, es decir, que solo deben aislar aquellas partes del sistema afectadas por alguna falla, minimizando el numero de elementos que se desconecten de la red, estando a veces en posibilidad de indicar la causa de la falla ocurrida. CLASIFICACION DE LOS RELEVADORES Existen diferentes tipos de relevadores usados en la proteccin de los sistemas de potencia, normalmente accionados por seal elctrica y eventualmente por algn otro tipo de elemento, como lo son los relevadores accionados por presin o temperatura. Los relevadores se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza de la magnitud a la cual el relevador responde: De corriente De voltaje De reactancia De impedancia De frecuencia De tiempo

Desde el punto de vista muy general, los relevadores elctricos se

pueden clasificar en dos categoras: Relevadores electromagnticos Relevadores estticos

8. FUSIBLES Son elementos limitadores de corriente, que protegen a los equipos de los efectos trmicos y mecnicos del corto circuito, debido al muy corto tiempo de fusin y a su alta capacidad interruptiva. Las caractersticas principales que definen a los fusibles son: A) Tensin nominal

El valor de la tensin para la cual se designa la operacin del fusible y que normalmente corresponde a la tensin mxima de diseo del fusible en correspondencia a la tensin mxima de operacin del sistema en el que va a operar.


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B) Corriente nominal

Es el valor de la corriente el cual el fusible no debe presentar calentamiento excesivo y a la que operar por tiempo indefinido, en general, este valor se asocia tambin a los valores mximos de no fusin (1.2 In) y al mnimo de fusin (1.6 In). C) CAPACIDAD INTERRUPTIVA

Es el mximo valor de la corriente que el fusible esta en posibilidad de interrumpir cuando el fusible esta a su tensin nominal y en condiciones determinadas de tensin de restablecimiento y factor de potencia (o constante de tiempo). En el caso de los circuitos de corriente alterna, se expresa como el valor mximo de la corriente de corto circuito simtrica. 9. BARRAS COLECTORAS El conjunto de conductores elctricos que se utiliza para la conexin de los elementos que constituyen la subestacin elctrica, son denominadas barras colectoras. Los tipos normalmente usados son los siguientes. a) Cable El cable es un conductor formado por un haz de alambres trenzados en forma helicoidal es el tipo de barra mas comnmente usado. Tambin se han usado conductores de un solo alambre, en subestaciones de pequea capacidad. Las principales ventajas del uso de cables son las de lograr tener claros mas grandes y la de tipo econmico. Su desventaja es la de tener mayores perdidas por efecto corona y efecto superficial. b) tubo Las barras colectoras tubulares se usan principalmente para llevar grandes cantidades de corriente, especialmente en subestaciones de bajo perfil como las instaladas en zonas urbanas. Entre sus principales ventajas se encuentran la reduccin de las prdidas por efecto corona y efecto superficial. El alto costo en relacin con otros tipos de barras es la principal desventaja. c) solera La forma de barra ms comnmente usada para llevar grandes cantidades de corriente (especialmente en interiores), es la solera de cobre o aluminio.


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Las principales ventajas del uso de solera son: la superioridad elctrica para conduccin de grandes cantidades de corriente, cuenta con una excelente ventilacin debido a la mayor superficie de radiacin y su menor costo respecto al tubo. Sus desventajas son: la baja resistencia mecnica al pandeo debido a los esfuerzos del corto circuito, mayores perdidas por efecto superficial y efecto corona, as como mayor nmero de aisladores soporte. 10. AISLADORES Los aisladores en las subestaciones elctricas se emplean como equipos de montaje y sujecin de barras y conductores, existen bsicamente dos tipos, el de soporte a base de montaje en alfiler de acero con rosca recubierta de plomo o simple sujecin a base de tornillo segn sea la tensin de operacin y el tipo de suspensin semejante a los usados en las lneas de transmisin con las mismas dimensiones y montaje. El empleo de cada uno de estos tipos est sujeto al elemento conductor usado en el sistema de barras de la instalacin, as por ejemplo se emplea barra slida el aislador ser de soporte, pero si se emplea cable entonces es comn el empleo de aisladores tipo suspensin formando cadenas montadas generalmente en posicin horizontal. Se fabrican para uso interior e intemperie por lo general de vidrio y porcelana aunque para instalaciones interiores tambin se pueden hacer resinas fundidas. 11. EQUIPO AUXILIAR El conjunto de accesorios elctricos que se utilizan en la conexin, medicin, soporte de equipo, etc., son considerados como equipo auxiliar. Este equipo lo forman principalmente los aisladores, conectores, herrajes, etc. Aunque el equipo auxiliar representa un pequeo porcentaje del costo total de una subestacin, es de extrema importancia su seleccin e instalacin desde el punto de vista de simplicidad; para facilitar la construccin, operacin y mantenimiento. Por tal motivo, una buena seleccin e instalacin de este equipo deber ser motivo de una buena planeacin y construccin.


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SUB TEMA II TRANSFORMADORES DE POTENCIA

El transformador acopla inductivamente circuitos distintos permitiendo intercambio de energa a diferentes niveles de voltaje o entre formas distintas de conexin. Dentro de esta funcin caben numerosas aplicaciones, como la de dar a la tensin de transmisin el valor adecuado definido por la distancia y la potencia.

Los voltajes de generacin estn entre 480 y 15,000 volts generalmente y son, por lo tanto, pocas las instalaciones que no requieran transformacin; casi todo circuito industrial incluye transformadores.

1. DEFINICION Un transformador es un dispositivo que transfiere la energa elctrica de un circuito a otro, conservando la frecuencia constante. Funciona bajo el principio de induccin electromagntica, teniendo sus circuitos elctricamente aislados. 2. CLASIFICACION

DESIGNACION KVA KV

Potencia 500 69 Distribucin 500 69 Utilizacin 500 15


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3. SELECCION Para seleccionar un transformador es necesario determinar las caractersticas siguientes:

1. Capacidad en KVA 2. Nmero de fases 3. Frecuencia 4. Voltaje y nivel de aislamiento 5. Elevacin de temperatura 6. Tipo de enfriamiento 7. Altura de operacin 8. Medio aislante 9. Caractersticas elctricas 10. Caractersticas mecnicas 1. CAPACIDAD EN KVA. Para conocer esta capacidad hay que hacer un estudio de la carga que deber suministrar el transformador, para nuestro diseo tendremos que suministrar energa a una planta de bombeo de agua potable y que cuenta con el siguiente equipo instalado. Cinco motores de induccin de jaula de ardilla con capacidad de 2920.3 KW cada uno, y un transformador de 850 KW para servicios auxiliares, siendo el factor de potencia (F.P.) = 0.9


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Para nuestro clculo nos basamos en la figura II.1

La capacidad total de los motores es:

KVA de los motores:

KVA del transformador auxiliar:

850

944.440.9

KVA KVA

KVA totales:

16,223.89 944.44 17,168.33KVA

2920.3 *5 14601.5KW KW

14601.516,223.89

. . 0.9

KWKVA KVA

F P


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Entonces seleccionaremos un transformador cuya capacidad comercial (basada en normas) sea la ms aproximada posible al valor obtenido. Nuestros transformadores sern de 15 / 20 MVA 2. NUMEROS DE FASES. El banco de 3 unidades monofasicas tiene estas ventajas:

Permite llevar una unidad de refaccin con un costo adicional nicamente del 33%. En ciertos tipos de conexin al fallar una unidad permite operar los dos restantes con una capacidad del 58% de la nominal. En los transformadores de potencia de ms de 5000 KVA, el transporte, manejo e instalacin resultan ms simples. Un transformador trifsico cuesta el 70% de 3 monofsicos con una unidad de refaccin, ocupa el 30% del espacio de estos y economiza el costo de la conexin externa en alta y baja tensin. Para nuestro caso, seleccionaremos dos trifsicos, uno que operar normalmente y el otro de reserva pero con la misma capacidad, pues, como se dijo anteriormente, se suministrara energa a una planta de bombeo y este tipo de sistema requiere un 100% de continuidad del servicio, adems de que sirve para dar mantenimiento al que quede fuera de servicio. 3. FRECUENCIA La frecuencia del transformador puede ser la de los circuitos a que esta conectado, en nuestro pas se ha normalizado esta frecuencia a 60 Hz. 4. VOLTAJE Y NIVEL DE AISLAMIENTO El nivel de aislamiento agrupa tres valores de tensin (a frecuencia nominal y a impulso), que caracteriza el aislamiento de cada uno de los devanados y sus partes asociadas con respecto a su capacidad para soportar esfuerzos dielctricos.

a) Clase de aislamiento (columna 1 de la tabla II.1 Pg. 28) define la tensin que el equipo puede soportar continuamente sin reducir su vida til.

b) Tensin de prueba de aislamiento a frecuencia nominal (columna 2 de la tabla II.1 Pg. 28) es el valor de la tensin en la prueba de potencial aplicado. c) Tensin de la prueba de impulso a onda completa (columna 3 de la tabla II.1 Pg. 28)


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5. ELEVACION DE LA TEMPERATURA La elevacin de temperatura en los devanados, medida por el mtodo de resistencia, es 55C segn normas en vigor del American National Standard Institute. Este valor permite utilizar las posibilidades del aislamiento con economa y prudencia. En caso de ambientes calidos, es menos costoso aumentar la capacidad, que disminuir la elevacin de temperatura, por que esto ltimo representa diseo fuera de normas. 6. TIPOS DE ENFRIAMIENTO La clasificacin de los transformadores de potencia conforme al tipo de enfriamiento (sistema de disipacin de calor) es la siguiente: a) Tipo OA b) OA / FA c) OA / FA / FOA d) FOA e) OW f) AA g) AFA a). Tipo OA Transformador sumergido en aceite, con enfriamiento propio o natural. Por lo general en transformadores de mas de 50 KVA, se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las perdidas; en capacidades mayores de 3000 KVA se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformadores con voltajes de 46 KV o menores, puede tener como medio de enfriamiento liquido inerte aislante en ves de aceite. b). Tipo OA / FA Transformador auto enfriado y enfriado por aire forzado. Este es bsicamente un transformador OA con adicin de ventiladores para aumentar la capacidad de disipacin de calor. c). Tipo OA / FA / FOA Transformador auto enfriado y enfriado por aire y aceite forzados. Este transformador es bsicamente un OA, con adicin de ventiladores y bombas para circulacin de aire.


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d). Tipo FOA Transformador enfriado por aire y aceite forzado. Este tipo de transformadores se usa nicamente donde se desea que operen al mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga pico y a plena capacidad. e). Tipo OW Transformador sumergido en aceite y enfriado por agua. En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales estn en contacto con el aceite aislante del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por conveccin natural. f). Tipo AA Transformador tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros lquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 KV, en pequeas capacidades. g). Tipo AFA Transformador tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad simple basada en la circulacin de aire forzado por ventiladores o soplador. Para los transformadores de nuestra subestacin adoptaremos el enfriamiento OA / FA. 7. ALTURA DE OPERACION Todas las separaciones aislantes en aire, reducen su valor dielctrico a un 87% para una altura de 2,400 m (ciudad de Mxico). La disipacin del calor por conveccin, que es la ms importante en el equipo elctrico, se hace menos efectiva por la reduccin de la densidad del aire. Por lo tanto, el equipo diseado para operar al nivel del mar, sufre una reduccin de la capacidad con la altura. Esta reduccin de capacidad esta fijada por las normas como sigue:

Transformadores en aceite auto enfriados

0.4%

Trasformadores en aceite con aire forzado 0.5%

Transformadores en aceite con circulacin forzado de aceite y aire

0.5%

Transformadores secos auto enfriado 0.3%

Transformadores secos con ventiladores 0.5%


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Los factores anteriores representan la reduccin en por ciento de capacidad nominal por cada 100 m de altura sobre el mximo de 1,000 m que establezcan las normas para conservar la capacidad.

Para nuestro caso tendremos la subestacin a una altura de 460 m.s.n.m., que esta dentro del rango de los 1,000 m, por lo cual nuestra capacidad no se modifica. 8. MEDIO AISLANTE El medio aislante a tierra en los transformadores depende del medio en que estn sumergidos, que puede ser aire a presin atmosfrica, un gas (o vapor) a alta presin, o un liquido. El medio aislante es tambin el agente enfriador encargado de transportar el calor del ncleo y bobina a la zona de disipacin final. Los transformadores en aire producen en capacidades hasta 3,000 KVA y clase de voltaje hasta 15 KV debido a las limitaciones aislantes y enfran tes del aire atmosfrico. El uso de gases o vapores estn inicindose y cubre aplicaciones hasta 69 KV y 10 MVA.

El medio de aislamiento y enfriamiento ms usado es un lquido en forma de un hidrocarburo especial, conocido como aceite de transformador. Este aceite debe ser refinado y preparado para uso en transformadores, debe estar libre de humedad, compuestos sulfurosos y lkalis. La aplicacin de este lquido cubre todas las capacidades y niveles de voltaje, por esto, nuestros transformadores tendrn este lquido como medio aislante, pues para capacidades muy grandes, es lo ms recomendable.

9. CARACTERISTICAS ELECTRICAS Las principales caractersticas elctricas son: Prdidas en vaci Prdidas de carga Impedancia Eficiencia Regulacin

Generalmente se especifican los lmites para estas caractersticas que el manufacturero mismo sugiere. El por ciento de impedancia necesita ser fijado cuando la unidad va a operar en paralelo con otras existentes, a fin de asegurar la divisin correcta de la carga total.

La obtencin de un por ciento de impedancia fijo o de alguna otra caracterstica representa un costo adicional, que puede ser muy apreciable si la caracterstica pedida difiere de la que es normal a un diseo econmico. Por esto se evita especificar firmemente los valores mencionados.


- 25 -

10. CARACTERISTICAS MECANICAS Las condiciones de servicio imponen a los transformadores requisitos de resistencia mecnica, no tan fciles de definir como los elctricos. Sin embargo, debe reconocerse la existencia de condiciones de operacin que afectan mecnicamente al transformador ms all de lo normal. Las corrientes actan mecnicamente entre si, produciendo fuerzas sobre los devanados que de no ser resistidas por estos, resultan en dao al asilamiento. La capacidad mecnica normal de los devanados puede medirse segn el tiempo que las normas fijen para resistir un corto circuito entre terminales.

TABLA II.1 CLASE DE AISLAMIENTO Y VALORES PARA PRUEBAS DIELECTRICAS

EN TRANSFORMADORES SUMERGIDOS EN ACEITE

CLASE DE

AISLAMIENTO KV

PRUEBA A

BAJA FRECUENCIA

KV

NIVEL BASICO

DE AISLAMIENTO AL IMPULSO

(NBAI) Y ONDA COMPLETA KV

CRESTA

KV

CRESTA

ONDA CORTA

TIEMPO MINIMO DE ARQUEO EN

MICROSEGUNDOS

1.2 2.5 5.0

10 15 19

45 60 75

54 69 88

1.5 1.5 1.6

8.7 15 18 25

34.5 46 69 92

115

26 34 40 50 70 95

140 185 230

95 110 125 150 200 250 350 450 550

110 130 145 175 230 290 400 520 630

1.8 2.0

2.25 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0


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SUB TEMA III INTERRUPTORES DE POTENCIA

La normalidad de un circuito elctrico existe mientras el aislamiento del mismo conserva sus propiedades dielctricas. Si ocurre una disminucin apreciable en la resistencia del aislamiento en algn punto, se produce ah una va anormal por la cual fluye una corriente limitada nicamente por la impedancia de los aparatos y conductores colocados entre la fuente de energa y el punto del fallo. A esta condicin anormal se denomina corto circuito. Las corrientes de corto circuito producen esfuerzos mecnicos y calentamientos anormales que pueden hacer fallar el aislamiento en otros puntos del circuito. En el punto de falla puede producirse un arco que dae el aparato en que ocurre o propaga el defecto a circuitos adyacentes. Es necesario interrumpir rpidamente el circuito sometido a esta situacin anormal para impedir daos considerables. La interrupcin consiste en introducir al circuito una separacin aislante con la rapidez adecuada para formar una barrera que resista los voltajes de reignicin que tienden a restablecer el arco. 1. DEFINICION Interruptor es un dispositivo mecnico de conexin, capaz de establecer, conducir e interrumpir corriente bajo condiciones normales del circuito, o bajo condiciones anormales tales como el corto circuito. 2. TIPOS DE INTERRUPTORES Interruptores en aceite Los interruptores en aceite se pueden clasificar en tres grupos: A). Interruptores en pequeo volumen de aceite B). Interruptores en gran volumen de aceite C). Interruptores en gran volumen de aceite con cmara de extincin. 3. INTERRUPTOR EN PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequea en comparacin con el gran volumen. Su contenido de aceite es entre 1.5% y 2.5% del que contienen los de gran volumen.


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El funcionamiento de este interruptor es el siguiente:

1. Al ocurrir una falla se desconecta el contacto mvil 3 originndose un arco elctrico.

2. A medida que sale el contacto mvil se va creando una circulacin de

aceite entre las diferentes cmaras que constituyen el cuerpo.

3. Al alcanzar el contacto mvil su mxima carrera que circula violentamente extingue el arco por completo.

4. Los gases que se producen escapan por la parte superior del interruptor.

Estos interruptores se fabrican por lo general tipo columna.

Figura III.1 Esquema de un interruptor en pequeo volumen de aceite.

1. Parte externa 2. Cuerpo de la cmara 3. Contacto mvil 4. Contacto fijo 5. Arco elctrico 6. Aceite


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4. INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITE Estos interruptores reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contiene; generalmente se construyen en tanques de cilindros y pueden ser monofasicos o trifsicos dependiendo de la capacidad y seguridad requerida. PROCESO DE INTERRUPCION Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos mviles se desplazan hacia abajo, separando los fijos.

Al alejarse los contactos mviles de los fijos se va creando una cierta distancia entre ellos, y en funcin de esta distancia esta la longitud del arco. El arco da lugar a la formacin de gases, de tal manera que se crea una burbuja de gas alrededor de los contactos que se desplaza una determinada cantidad de aceite.

Fig. III.2 Disposicin esquemtica de un interruptor de gran volumen de aceite.


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Conforme aumenta la separacin entre los contactos, l arco y la burbuja se hace mayor de tal manera que alrededor de los contactos en su separacin total, la presin ejercida por el aceite es considerable, por lo que en la parte superior del recipiente se instala un tubo de fuga de gases.

5. INTERRUPTORES EN GRAN VOLUMEN DE ACEITE CON CAMARA DE EXTINCION Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes presiones internas que en algunas ocasiones pueden provocar explosiones. Para disminuir estos riesgos se idearon dispositivos donde se formarn las burbujas de gas, reduciendo las presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de cmaras de extincin y dentro de estas cmaras se extingue el arco. El procedimiento de extincin es el siguiente:

(1) Al ocurrir una falla, se separan los contactos que se encuentran dentro de la cmara de extincin.

(2) Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se

hallan dentro de la cmara que contiene aceite, originan una violenta circulacin de aceite que extingue al arco.

(3) Cuando el contacto mvil sale de la cmara, el arco residual se

acaba de extinguir, entrando nuevamente aceite fri a la cmara.

(4) Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisin de la cmara.


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Fig. III.3 Diagrama de un interruptor de gran volumen de aceite

Con cmara de extincin

1. Boquilla de conexin al circuito 2. Contactos fijos (dentro de la cmara) 3. Cmara de extincin 4. Contactos mviles en su vstago 5. Aceite 6. Recipiente

1. Parte interna de la boquilla que soporta la cmara. 2. Cuerpo de la cmara. 3. Contacto fijo de la cmara. 4. Costillas de refuerzo de la cmara. 5. Elemento de cierre de la cmara. 6. Contacto mvil. 7. Aceite en el interior de la cmara.

El elemento de desconexin en los interruptores de gran volumen de

aceite lo constituyen los contactos mviles. Estos contactos se pueden accionar en general de tres maneras distintas:


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1) Mecnicamente por medio de sistemas de volante bielas o engrane bielas.

2) Magnticamente, por medio de un electroimn conocido como

bobina de disparo, que acciona un trinquete de retencin de los contactos mviles al ser energizado; se pueden manualmente (por medio de un botn), o automticamente (por medio de un relevador).

3) La accin de conexin o de desconexin se pueden efectuar

sustituyendo el volante o los engranes con un motor elctrico que puede operarse a control remoto.

Existen otros tipos de interruptores como lo son:

Interruptores de vaci

Interruptores en hexafluoruro de azufre 6(SF )

6. INTERRUPTORES EN VACIO

Un interruptor que trabaja con este principio de funcionamiento esta constituido por un recipiente de material aislante, como por ejemplo, porcelana o vidrio (a), en este recipiente se encuentran montados los contactos fijos y mvil (c), el contacto mvil es controlado desde el exterior por medio de la varilla aislante (d), que se apoya en un dispositivo especial (e), que permite el movimiento. Fig. III.5 Cmara de un interruptor de vaci

La interrupcin de la corriente se realiza haciendo un alto grado de

vaco, y este fenmeno es diferente a la de interrupcin del arco por medio de gases, aceite o aire comprimido, pues simplemente con hacer este vaco se extingue el arco.


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7. INTERRUPTORES EN HEXAFLUORURO DE AZUFRE 6(SF )

Desde hace algunos aos se encuentran en el mercado especialmente para tenciones superiores a 70 KV interruptores en los que el

medio de extincin del arco est constituido por 6(SF ) , ste es un gas que

presenta ciertas caractersticas particulares para la extincin del arco debido a que rene dos requisitos fundamentales:

A) Un elevado valor de rigidez dielctrica B) Una elevada velocidad de recuperacin de la rigidez dielctrica

cuando se pierde durante la interrupcin a causa del arco elctrico.


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8. SELECCION Para la seleccin de un interruptor de potencia, se deben determinar las caractersticas fundamentales y deben ser igual o mayor a los valores que presente el circuito:

1. Voltaje nominal y nivel de aislamiento 2. Corriente nominal 3. Capacidad interruptiva 4. Corriente de corto circuito 5. Frecuencia nominal

1. VOLTAJE NOMINAL Y NIVEL DE AISLAMIENTO Los valores de voltaje que manejaremos en el lado de alta y baja tensin de nuestros transformadores son de 115 KV y 4.16 KV, por lo tanto, para los interruptores de la subestacin sern de 115 KV y para el lado de baja tensin sern de 4.16 KV. El nivel de aislamiento ser el mismo que para el de los transformadores como lo marca la (tabla II.1 Pg. 28), 550 KV para el lado de alta y 75 KV para el lado de baja. 2. CORRIENTE NOMINAL En los interruptores circulara una corriente mxima cuando el transformador este trabajando a su mxima capacidad, entonces tendremos que:

Alta tensin 20,000

100.43* 3*115

n

KVA KVAI A

KV KV

Baja tensin 20,000

2,775.723* 3*4.16

n

KVA KVAI A

KV KV

Dado que comercialmente solo existen interruptores de potencia con corrientes nominales de 1,200, 1,600, 2,000 y 2,500 A, seleccionaremos uno como corriente nominal de 1,200 A, que cubre nuestras necesidades ampliamente, hay que hacer notar que nicamente estamos seleccionando el interruptor para la subestacin. 3. CAPACIDAD INTERRUPTIVA Para determinar la capacidad interruptiva, es necesario hacer un clculo de corto circuito en el punto donde ser instalado el interruptor.


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Existen varios mtodos para realizar este clculo, como lo son: el de los MVA, el porcentual, el hmico y el mtodo por unidad. El que utilizaremos es el mtodo por unidad. Para comenzar con el clculo haremos algunas consideraciones de cmo se pretende operar el sistema, la primera es que los transformadores nunca van a trabajar en paralelo, otra es la condicin mas critica, cuando tengamos trabajando un solo transformador y que ste operando todos los motores, en este caso, habr una potencia de corto circuito mayor, pues la contribucin al punto de falla ser de la acometida, ms la contribucin de las corrientes de todos los motores, que se comportaran como generadores de corriente de corto circuito. Por otro lado, el transformador para servicios auxiliares se despreciar la contribucin ya que no tendremos maquinas rotatorias de gran capacidad. Entonces nuestro sistema lo podemos representar de la siguiente forma:

Los motores son de la misma capacidad 2920.3 KW F.P.= 0.9 y X= 16%


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Donde la (Pcc) potencia de corto circuito en la acometida nos la debe proporcionar la compaa suministradora de energa (C.F.E., o Luz y fuerza del

centro), para nuestro caso, C.F.E., nos proporciono este dato 1640ccP MVA

trifsico.

Primero calcularemos la ccP en la falla 1, para esto haremos un

diagrama de impedancias, tomando como base 20 MVA, que es la potencia del transformador (esto es para simplificar el clculo). A continuacin se da la nomenclatura utilizada en este capitulo:

ccP Potencia de corto circuito

mP Potencia de motor en MVA

tP Potencia del transformador MVA

mX Reactancia del motor

tX Reactancia del transformador en por ciento

.eqX Reactancia equivalente

mX Reactancia del motor

rX Reactancia de la red por unidad

tX Reactancia del transformador por unidad

ccI Corriente de corto circuito

Ahora calcularemos las reactancias con la base de 20 MVA

200.0122 . .

1640base

r

CC

P MVAX PU

P MVA

7.5% 20* * 0.075 .

100 100 20t base

t

t

X P MVAX PU

P MVA

32920.3 *10

3.240.9

m

KWP MVA

16 20* * 0.9877 . .

100% 100% 3.24m base

m

m

X PX PU

P


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DIAGRAMA DE IMPEDANCIAS

.eqX De los motores es: 0.9877

0.1975 . .5

PU


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0.0122 * 0.27250.0117

0.0122 0.2725

.

.

20 1709.40

0.0117b

cc

eq

P MVAP MVA

X


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Ahora para la falla 2 tenemos:

.

.

20 330.62

0.0605b

cc

eq

P MVAP MVA

X

0.0872 * 0.19750.0605

0.0872 0.1975


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Por requerimiento de C.F.E., los interruptores del lado de 115 KV se seleccionarn de 5,000 MVA, pues tienen normalizados los interruptores de potencia a este valor, para la tensin de 115 KV. Con este valor cubrimos ampliamente la capacidad interruptiva de nuestro sistema, que es de 1709.40 MVA. La capacidad interruptiva es el bus de 4.16 KV es de 330.62 MVA, pero el valor comercial es de 350 MVA. 4. CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO En base a la potencia de corto circuito calculada en el punto anterior

para las fallas en el bus de 115 KV y 4.16 KV podemos determinar la .ccI ,

corriente de corto circuito.

..

3*

cccc

PI

KV

Alta tensin: .1,709.40 MVA

8.58 KA3*115 KV

ccI

Baja tensin: .

330.62 MVA45.89 KA

3*4.16 KVccI

5. FRECUENCIA La frecuencia ser la del sistema que nos suministrara la energa y que es de 60 Hz.


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SUB TEMA IV TRANSFAORMADORES PARA MEDICION

Los transformadores para medicin estn destinados a alimentar aparatos de medida, relevadores o aparatos anlogos. Tienen como funcin principal reducir a valores normales y no peligrosos, las caractersticas de tensin y de corriente en un sistema elctrico, con el fin de permitir el empleo de aparatos de medicin normalizados, por consiguiente ms econmicos que pueden manipularse sin peligro. 1. CLASIFICACION Los transformadores para medicin se pueden clasificar en:

Transformadores de corriente Transformadores de potencial

El transformador de corriente es un aparato en donde la corriente secundaria es, dentro de las condiciones normales de operacin, prcticamente proporcional a la corriente primaria y est defasada en un ngulo cercano a cero, para un sentido apropiado de conexiones. El primario de este transformador esta conectado en serie con el circuito que se desea controlar, en tanto que el secundario esta conectado a los circuitos de corriente de uno o varios aparatos de medicin, relevadores o aparatos anlogos, todos ellos conectados en serie. Un transformador de corriente puede tener uno o varios devanados secundarios, bobinados sobre uno o varios circuitos magnticos separados. Un transformador de potencial es un transformador para medicin, donde la tensin secundaria es, dentro de las condiciones normales de operacin, prcticamente proporcional a la tensin primaria, y defasada de ella un ngulo cercano a cero, para un sentido apropiado de conexiones. El primario de dicho transformador esta conectado a las terminales entre las que se desea medir la tensin, en tanto que el secundario esta conectado a circuitos de potencial de uno o varios aparato de medida, relevadores o aparatos anlogos, conectados en paralelo. 2. FACTORES QUE DETERMINAN LA SELECCION Los factores que determinan la seleccin de estos aparatos son:

El tipo de instalacin El tipo de aislamiento La potencia y clase de precisin


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INSTALACION Los aparatos pueden ser construidos para ser usados en instalaciones, interiores o exteriores.

Generalmente, por razones de economa, las instalaciones de baja y media tensin, hasta 25 KV, son diseadas para servicio interior. Las instalaciones de tipo exterior son de tensiones desde 34.5 a 400 KV, salvo en casos donde, por condiciones particulares se hacen instalaciones interiores para tensiones hasta 230 KV. AISLAMIENTO A) Material para baja tensin Generalmente los aparatos son construidos con aislamiento en aire o aislamiento en resina sinttica, suponindose que lo comn son las instalaciones interiores. B) Material de media tensin Los transformadores para instalaciones (tensin de 3 a 25 KV), son construidos ya sea con asilamiento de aceite o con envolvente de porcelana (concepcin antigua), ya sea con aislamiento en resina sinttica (concepcin moderna). Hay que hacer notar que la mayora de los diseos actuales emplea el material seco, los aparatos con aislamiento en aceite o masa aislante (Compound), se utilizan muy poco, y solo para ampliaciones de instalaciones existentes.

Los aparatos para instalaciones exteriores son generalmente construidos con aislamiento porcelana aceite, aunque la tcnica ms moderna esta realizando ya aislamientos en seco para este tipo de transformadores. C) Material de alta tensin Los transformadores para alta tensin son aislados con papel dielctrico, impregnados en aceite y colocados dentro de un envolvente de porcelana. POTENCIA La potencia nominal que se debe seleccionar para los transformadores de medicin, est en funcin de la utilizacin a que se destina un aparato.

Se examinarn posteriormente las potencias que se deben prever de una forma general, separadamente para los transformadores de corriente y los transformadores de potencial.


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CLASE DE PRECISION La seleccin de la clase de precisin depende igualmente de la utilizacin a que se destinen los transformadores. Independientemente a esto, los transformadores y los aparatos que van a ser conectados a ellos, debern presentar una similitud de exactitud. Para las mediciones industriales, puramente industriales y puramente inductivas de voltmetros y ampermetros, las clases 1, 1.2, 3 y 5 son siempre suficientes. Para transformadores de corriente empleados en la alimentacin de sistemas de proteccin, las clases de precisin 5 y 10 son utilizadas con valores definidos de factores de sobrecarga. 3. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Los transformadores de corriente tienen por finalidad llevar la intensidad de corriente que se desea medir, a un valor cmodo para manipular y registrar. Conectados en serie con las lneas de alimentacin, estn sujetos a las mismas sobre intensidades que ellas. Estas solicitudes, que son provocadas por un circuito, no son solamente funcin de la potencia tomada por el circuito de alimentacin, si no que dependen de la potencia del sistema y de la impedancia de los circuitos afectados. Hace falta entonces, tener en cuenta la capacidad de corto circuito del sistema y el lugar en donde se conectar el transformador de corriente. INSTALACION Suponiendo que se ha elegido el tipo de instalacin (interior o intemperie), conviene examinar todava que tipo de transformadores de corriente ser posible utilizar en la misma. En efecto, la eleccin de un modelo puede estar influida por elementos particulares, como pueden ser: posicin, altura, mantenimiento previsto, etc. TENSION NOMINAL DE AISLAMIENTO La tensin nominal de aislamiento de un transformador de corriente, debe ser cuando menos igual a la tensin ms elevada del sistema en que se utilice. La eleccin de la tensin nominal de aislamiento depende igualmente de las condiciones especiales de la instalacin elegida. En climas salinosos, superiores de 1,000 m, se deber prever un nivel de aislamiento superior.


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REALIZACION Los transformadores de corriente pueden estar construidos con uno o varios circuitos magnticos, segn las necesidades particulares de su utilizacin. Los transformadores son provistos con un solo circuito magntico, cuando alimentan un solo aparato, teniendo solo una funcin bien definida, por ejemplo: medicin o proteccin, o cuando las exigencias de la explotacin permite conectar sobre el mismo circuito magntico aparatos, teniendo funciones diferentes, pero donde las influencias mutuas de ellas no tengan consecuencias, por ejemplo: un ampermetro indicador y un relevador de sobre corriente. Cuando son previstos con ncleos separados, cada circuito magntico alimenta los aparatos que tengan una funcin definida, por ejemplo: un transformador que tenga tres circuitos magnticos separados, pueden alimentar: El primero, la medicin de precisin (facturacin) El segundo, una proteccin diferencial El tercero, mediciones industriales y relevadores de sobre corriente. Un aparato construido con 2 o 3 circuito magnticos separados, se comporta, tericamente como si se tratara de 2 o 3 aparatos completamente diferentes, ya que solo el bobinado primario es comn, los circuito magnticos y los bobinados secundarios estn completamente independientes, y separados. Corrientes nominales de los bobinados primarios y secundarios de un transformador de corriente, son los valores para los cuales los bobinados estn diseados. Las diferentes normas (ANSI, VDE, CEB, CEI, etc.), han normalizado los valores de las corrientes primarias y secundarias de los aparatos. CORRIENTE NOMIAL PRIMARIA Se seleccionar generalmente el valor normalizado superior a la corriente nominal de la instalacin.


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VALORES NORMALIZADOS Simple relacin de transformacin

Doble relacin de transformacin

2X5 2X100

2x10 2x150

2x15 2x200

2x25 2x300

2x50 2x400

2x75 2x600

En ciertos tipos se realiza una doble o triple relacin primaria, ya sea

por medio de conexiones serie paralelo del bobinado primario, por medio de tomas en los bobinados secundarios. CORRIENTE NOMINAL SECUNDARIA El valor normalizado es generalmente de 5 Amps., en ciertos casos, cuando puede representar una carga importante, se puede seleccionar el valor de 1 A. POTENCIAL NOMINAL La potencia nominal de los transformadores de corriente, es la potencia aparente secundaria bajo corriente nominal determinada, considerando las prescripciones relativas a los lmites de errores. Esta indicada, generalmente en la placa de caractersticas y se expresa en voltamperes, auque tambin puede expresarse en ohms.

5 150

10 200

15 300

20 400

25 600

30 800

40 1200

50 1500

75 2000

100 3000


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Para escoger la potencia nominal de un transformador de corriente, hay necesidad de hacer la suma de las potencias de todos los aparatos que estn conectados en serie con su devanado secundario y tener en cuenta la perdida por defecto joule de los cables de alimentacin. Ser necesario tomar entonces el valor inmediato superior a la cifra obtenida a la tabla IV.1.

TABLA IV.1

Cargas normales para transformadores de Corriente segn Normas ANSI C.57.13

Designacin de la carga

Caractersticas resistencia en

ohms

Inductancia milihenrys

Z en ohms

VA FP.

B0.1 0.09 0.116 0.1 2.5 0.9

B0.2 0.18 0.232 0.2 5.0 0.9

B0.5 0.45 0.580 0.5 12.5 0.9

B1.0 0.5 2.3 1.0 25 0.5

B2.0 1.0 4.6 2.0 50 0.5

B4.0 2.0 9.2 4.0 100 0.5

B8.0 4.0 18.4 8.0 200 0.5

CLASE DE PRECISION Las clases de precisin normales son: 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.6, 1.2, 3 y 5, dependiendo de las normas usadas.

TABLA IV.3

Clases de precisin recomendadas, segn el uso a que se destine el transformador de corriente.

CLASE UTILIZACION

0.1 Calibracin y medidas de laboratorio.

0.2 - 0.3 Medidas de laboratorio. Alimentacin de watthorimetros para alimentadores de gran potencia.

0.5 - 0.6 Alimentacin de watthrimetros para facturacin en circuitos de distribucin y watthorimetros industriales.

1.2

Ampermetros registradores Fasometros indicadores

Watthorimetros indicadores Watthorimetros industriales

Watthorimetros registradores Protecciones industriales, relevadores de impedancia.

3 - 5 Protecciones en general (relevadores de sobre corriente)


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PRECISION PARA PROTECION La norma ANSI hace la siguiente clasificacin de la precisin para proteccin:

a) Clase C

b) Clase T

La primera cubre a todos los transformadores que tienen los devanados uniformemente distribuidos, y por tanto, el flujo de dispersin en el ncleo no tiene ningn efecto apreciable en el error de relacin.

La segunda, cubre a todos los transformadores que tienen los devanados no distribuidos de manera uniforme, y por lo tanto, el flujo de dispersin en el ncleo tiene un efecto apreciable en el error de relacin. La relacin debe ser determinada por prueba. Ambas clasificaciones deben ser complementadas por la tensin nominal secundaria que el transformador puede suministrar a una carga normal (B0.1 a B0.8), a 20 veces la corriente nominal secundaria, sin exceder el 10% el error de relacin. Este error, adems deber estar limitado a 10% a cualquier corriente entre 1 y 20 veces la corriente nominal secundaria, si su carga no es mayor a (1.0 ohms x 20 veces x 5 A) = 100 volts.

CAPACIDAD DE RESISTENCIA DE LOS TRANSFORMADORES A LOS CORTOS CIRCUITOS. Por el hecho que ellos van a ser conectados en serie con lneas de alimentacin, los transformadores de corriente estn sujetos a las mismas sobretensiones y sobre corrientes que las lneas. Estas sobre corrientes, provocadas generalmente por corto circuito, no es solamente funcin de la potencia tomada por el alimentador, si no que depende de la potencia de la central a del sistema y de la impedancia de los circuitos que se encuentran entre las fuentes de energa y lugar de falla.

El incremento considerable de las potencias de las centrales elctricas, ha dado como resultado efectos de corto circuito de una importancia capital, que es absolutamente indispensable tenerla en cuenta para la seleccin de los aparatos, con objeto de evitar graves interrupciones y accidentes en caso de falla.

La resistencia de los transformadores de corriente a los circuitos,

esta determinado por las corrientes limites trmicas y dinmica, definidas por ANSI, como:


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a) La corriente trmica es el valor eficaz de la corriente primaria ms grande que el transformador de corriente puede soportar por efecto de joule, durante un segundo, sin sufrir deterioros tenindose el circuito secundario en corto circuito. Esta corriente limite trmica es expresada en kilo amperes eficaces, o en N veces la corriente nominal primaria.

b) La corriente limite dinmica es el valor de cresta de la amplitud

de corriente que un transformador puede soportar por efectos mecnicos, sin sufrir deterioros teniendo un secundario en corto circuito, su amplitudes expresa en kilo amperes.

En la prctica, el clculo se efecta siguiendo las dos formulas:

. .( )( )( )* 3

c ctermica

P MVAI KA

Tension KV

2.54Din termicaI I


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FIG. IV.1 TRASNFORMADOR DE CORRIENTE

No Caractersticas

Principales

Material Cantidad Recubrimiento

1 Domo Aluminio 1 Anodizado

2 Indicador de Nivel de

Aceite

Caratula

Acrilico

1

3 Terminal Primario Cobre 2 Plateado

4 Aislador Porcelana 1 Color Gris

5 Brida Aluminio 2

6 Base de Anclaje Fierro 1 Galvanizado

7 Valvula de vaciado Laton 1

8 Caja de Terminales sec. Aluminio 1

9-11 Placa de Caracteristicas Ac.Inox 3

12 Bornes secundarios M8 Laton 6

13 Cubierta Bornes

Primarios

Aluminio 1 Anodizado

14 Conector Tierra para

cable de

1 Estaado

Cobre 4/OTRE-500

MCM

15 Cabeza Metalica Aluminio 1 Anodizado

Aceite 5/Norma: NOM-J 123 Base natcenico y CFE-D3100-19

Galv. 5/norma NOM-J151


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4. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL Los transformadores de potencial van conectados ya sea entre fases, o bien, entre fase y tierra. La conexin entre fase y tierra se emplea normalmente con grupos de tres transformadores monofasicos conectados en estrella: 1 Cuando se trata de subestaciones con tensin de 45 KV o superior. 2 Cuando se desea medir la tensin y la potencia de cada una de las fases por separado. 3 Para alimentar algn indicador de tierra. 4 Cuando el numero de VA, suministrado por dos transformadores de potencial es insuficiente. TENSION NOMINAL DE SERVICIO Se escoge generalmente la tensin nominal de aislamiento en KV superior, y ms prxima a la tensin de servicio. TENSION NOMINAL SECUNDARIA La tensin nominal secundaria, segn ANSI, es de 120 volts para los transformadores de tensin nominal de servicio hasta 25 KV y de 115 volts con aquellos de 34.5 KV ms. En transformadores conectados entre fases y tierra, es normal tambin una tensin secundaria de 115 / 1.73 volts.

Los transformadores de potencial son construidos, en la generalidad de los casos. Con un solo bobinado secundario en el caso que se desee alimentar relevadores de tierra. POTENCIA NOMINAL Para escoger la potencia nominal de un transformador de tensin, se hace generalmente la suma de las potencias nominales de todos los aparatos conectados al secundario. Se tienen cuenta, por otro lado, las cadas de tensin en las lneas, si las distancias entre los transformadores y los instrumentos de medicin, son importantes. Se escoge la potencia nominal inmediata superior a la suma de las potencias de precisin y sus factores de potencia, segn normas ANSI, estn dados en la (tabla IV.2 y IV.2 (a) Pg. 59).


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CLASE DE PRECISION Las clases de precisin normales para los transformadores de potencial son: 0.1. 0.2, 0.5, 0.6, 1.2, 3 y 5, dependiendo de las normas usadas.

TABLA IV.4 Clases de precisin recomendadas, segn el uso a que se destine el

transformador de potencial.

CLASE UTILIZACION

0.1 Calibracin

0.2 0.3 Medicin en el laboratorio, alimentacin de integrados (watthorimetros) para sistemas de gran potencia.

0.5 0.6 Instrumentos de medicin e integrados (watthorimetros).

1.2 3.5

Voltmetros de tableros Voltmetros registradores Wattmetros de tableros

Watthorimetros Frecuencimetros de tablero

Sincronscopios Reguladores de tensin

Relevadores de proteccin, etc.


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FIG. IV.1 TRANSFORMADOR DE POTENCIAL

PARA ALTA TENSION 69-345 KV

No Caractersticas principales Material Cantidad Recubrimiento

1 Domo Al. 1 Anodinado

2 Indicador de Nivel de aceite Cartula Acrlico 1

3 Terminal Primario Latn 1 Plateado

4 Aislador Porcelana 1 Color Gris

5 Brida Aluminio 2

6 Cubo Chapa Fe 4mm 1 Galvanizado

7 Caja terminales Sec. Al. 1

8 Vlvula de Vaciado Latn 1

9-10 Placa de caractersticas Ac. Inox 2

11 Conectador Tierra p/cable Cu 1 Estaado

Cu 4 TRE-250 MCM

12 Bornes sec. Latn 8

Aceite 5/ Norma NOM-J123 Base naftemica y CFE-D3100-19

Galv. 5/Norma NOM-J151


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5. SELECCION DE LOS TC Y TP Para la seleccin de los TC y TP, es necesario saber que dispositivos de medicin y proteccin tendremos en nuestra subestacin. Para facilitar esto, haremos un diagrama unifilar indicando las protecciones requeridas por C.F.E. Los aparatos de medicin, tambin los indicaremos en este diagrama, para cuantificar la carga de los TP y TC que deben suministrar. El TP va alimentar los siguientes instrumentos.

1 Factorimetro con 10 VA de consumo 1 Watthorimetro con 15 VA de consumo 1 Varmetro con 10 VA de consumo 1 voltmetro con 15 VA de consumo

Los instrumentos se localizarn a 50 m de distancia del TP, la

seleccin del conductor es de 2.5 2mm y una resistencia de 3.45 /km .

La potencia total por consumo de los aparatos es 50 VA, pero hay que calcular los VA del conductor, para esto necesitamos determinar la corriente que circular por el conductor, entonces tendremos:

Donde: P Es la potencia en VA de consumo de los aparatos I Corriente en amperes V Voltaje al que sern alimentados los aparatos (115 V para tensiones mayores de 34.5 KV)

500.43

115

VAI A

V

PI

V


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Ahora, para calcular los VA del conductor, utilizaremos la siguiente formula:

2*2* *VA r l I

r Es la resistencia del conductor en /km l Es la longitud del conductor I Es la corriente en amperes

2

3.46 / *2*0.05 * 0.43VA km km

0.064VA

Entonces los VA totales son: 50 0.06 50.064VA VA VA VA

Con este valor podemos determinar que potencia comercial podemos utilizar. En la tabla IV.2 podemos ver, que con una potencia Y obtenemos 75 VA que cubre ampliamente nuestra necesidad. Ahora, es necesario hacer notar que esta medicin nicamente es de nuestra subestacin, pero C.F.E., siempre tiene que hacer su medicin, por lo tanto solicita a los consumidores un TP y un TC para ellos, o en su defecto un devanado nicamente. En nuestro caso solo proporcionaremos un devanado de los TC y TP. Datos para especificar al TP

Tensin primaria 115/ 3KV

Tensin secundaria 0.115 0.115/3/0.115

0.155/ 3KV

Potencia Y Clase 0.2 0.3

La clase de precisin fue de acuerdo a la (tabla IV.3 Pg. 48).


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SELECCION DE LOS TC. Los TC tendrn tres devanados secundarios, dos sern para la medicin y proteccin de nuestra subestacin, el otro devanado es para C.F.E.

1er Devanado Alimentara a los siguientes instrumentos: 1 Frecuencimetro con 0.9 VA de consumo 1 Watthorimetro con 0.2 VA de consumo 1 Varmetro con 0.2 VA de consumo

Los instrumentos para consumo estarn localizados a un a distancia de

50 m del TC, la seccin del conductor ser de 2.5 2mm .

De la (grafica IV.5 Pg. 60) para consumo de conductores se tiene que el consumo es 8.5 VA.

0.9 0.2 0.2 8.5 9.8TVA VA

La I del primario y secundario son:

115 * 3

np

PI

KV

20,000

115 * 3npI

KV

100.4npI A

5nsI A

La nsI es de 5A, pues como se dijo antes, es el valor normalizado para

alimentar aparatos de proteccin y medicin. Potencia, de la (tabla IV.1 Pg. 48) seleccionamos B 0.5 con 12.5 VA

2do Devanado Alimentara a los siguientes aparatos: 1 Relevador 50 / 51 con 10 VA de consumo 1 relevador 51N con 10 VA de consumo

10 10 8.5 28.5TVA VA


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De la (tabla IV.1 Pg. 48) tenemos con un B 2.0, cubierta la potencia de 28.5 VA

Datos para especificar:

100npI A

5nsI A

Clase 0.3 para los dos devanados Potencia B 2.0 para un devanado y B 0.5 para el otro

Ahora para las corrientes trmicas y dinmicas utilizaremos las formulas siguientes:

. . ( )* 3

c ctermica

PI KA

TensionKV

2.54dinamica termicaI I

En el captulo III obtuvimos las potencias de corto circuito, tanto en el bus de 4.16 KV como en el de 115 KV, esta potencia la utilizaremos para

calcular la termicaI y la dinamicaI , pero como los TC estarn instalados en el lado de

alta tensin, tendremos que utilizar las potencias de corto circuito en el bus de 115 KV que es de 1,709.40 MVA

1,709.40

8.58115 * 3

termicaI KAKV

(2.54)(8.58) 21.80dinamicaI KA


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TABLA IV.2 CARGAS NORMALES PARA TRANSFORMADORES DE

POTENCIAL SEGUN NORMAS ANSI C.57.13

CARGAS NORMALES

CARACTERISTICAS EN BASE A 120 VOLTS Y 60 HZ

DESIGNACION VA F.P. RESISTENCIA OHMS

INDUCTANCIAHENRYS

IMPEDANCIA OHMS

W 12.5 0.10 115.2 3.042 1152

X 25 0.70 403.2 1.092 576

Y 75 0.85 163.2 0.268 192

Z 200 0.85 31.2 0.101 72

ZZ 400 0.85 30.6 0.0554 36

TABLA IV.2 (a) CARGAS NORMALES PARA TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

SEGUN NORMAS ANSI C.57.13

CARGAS NORMALES

CARACTERISTICAS EN BASE A 69.3 VOLTS Y 60 HZ

DESIGNACION VA F.P. RESISTENCIA OHMS

INDUCTANCIAHENRYS

IMPEDANCIA OHMS

W 12.5 0.10 38.4 1.014 384

X 25 0.70 134.4 0.364 192

Y 75 0.85 54.4 0.0894 64

Z 200 0.85 20.4 0.0336 24

ZZ 400 0.85 10.2 0.0168 12


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GRAFICA IV.5

CONSUMO EN VA DE ALAMBRES UTILIZADOS PARA CONEXIONES

LONGITUD TOTAL DE LOS CABLES DE CONEXION EN METROS

(IDA Y VUELTA)


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SUB TEMA V CUCHILLAS DESCONECTADORAS

El empleo de las cuchillas desconectadoras en las subestaciones es necesario, ya que debe existir seguridad en el aislamiento de los circuitos antes de realizar cualquier trabajo y para los cuales la presencia de un interruptor no es suficiente para garantizar un aislamiento elctrico. Las cuchillas desconectadoras solo pueden ser accionadas para operar bajo tensin, sin carga, sin propsitos de transferir o aislar un circuito o sistema. No tienen rango de interrupcin que pueden ser operadas una vez que el circuito ha sido abierto por otros medios. 1. DEFINICION. CUCHILLA DESCONECTADORA Es un dispositivo que se usa para conectar, desconectar o cambiar las conexiones de un circuito elctrico. 2. CLASIFICACION

Las cuchillas desconectadoras se pueden clasificar en los siguientes tipos: FIGURA: 1) Tipo prtiga 2) Tipo vertical 3) Tipo lateral 4) Tipo giratorio 5) Tipo pantgrafo Los tipos anteriores pueden presentarse en las siguientes formas: 1) Por su apertura, pueden ser: De apertura simple De apertura doble 2) Por su operacin, pueden ser: De operacin individual De operacin de grupo 3) Por su servicio, pueden ser: De servicio interior De servicio exterior 4) Por su accionamiento, pueden ser: Manual Elctrico Neumtico


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5) Por su montaje, pueden ser: Vertical Horizontal Invertido 3. SELECCION. La seleccin de una cuchilla desconectadora es ms sencilla que los equipos descritos en los captulos anteriores, ya que los parmetros por su seleccin han sido calculados, tales parmetros son los siguientes: 1.- Corriente nominal. 2.- Voltaje nominal. 3.- Nivel de aislamiento al impulso (BIL). 4.- Corriente de corto circuito. 1. CORRIENTE NOMIAL La corriente nominal que debe soportar la cuchilla desconectadora es la misma que soportara el interruptor y el transformador en el lado de alta tensin (ver diagrama unifilar), y la mxima corriente que circulara por ellos es de 100.4 amperes de acuerdo al calculo efectuado en el sub - tema III (Pg. 36). En base a esta corriente se selecciona de catlogos o de normas correspondientes a cuchillas desconectadoras la ms cercana, la corriente nominal normalizada para cuchillas son: 600,1200, 1600 y 2000 amperes. 2. VOLTAJE NOMINAL El voltaje nominal se selecciona en base al lugar de la instalacin, es decir, al punto donde quedar instalada la cuchilla desconectadora en nuestro caso estarn instaladas en el lado de alta tensin, por lo tanto, el voltaje nominal ser de 115 KV. 3.- NIVEL DE AISLAMIENTO AL IMPULSO (BIL) Al igual que los otros equipos el nivel de aislamiento al impulso se debe especificar, ya que es la capacidad de aislamiento para soportar esfuerzos elctricos, este nivel de aislamiento se tiene normalizado en base a los voltajes nominales, siendo para nuestro caso 550 KV (ver tabla II.1 Pg. 28) 4.- CORIENTE DE CORTO CIRCUITO

Es necesario especificar la corriente de corto circuito, que circular en caso de falla en el punto donde se pretende instalar la cuchilla, pues la respuesta de los dispositivos de proteccin no es instantnea, por lo tanto, en ese tiempo de operacin el equipo queda sometidos a esfuerzos mecnicos muy grandes que podran destruir el equipo, esta corriente de corto circuito fue calculada en sub - tema III (Pg. 42), siendo su valor 8.58 KA.


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FIG. V.1 CUCHILLAS DESCONECTADORAS DE OPERACION EN GRUPO TIPO V

PLACA GUIAPLACA CANDADO CONTROL Y TUBOPALANCA DE OPERACION

PLACA HUSILLOTUBO A TUBO

ACOPLADOR DE

PAGINA 3


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FIG. V.2 CUCHILLA DE OPERACIN VERTICAL CON BRAZO HORIZONTAL

FIG. V.3 CUCHILLA DESCONECTADORA CON COLUMNA CENTRAL GIRATORIA

Y DOBLE INTERRUPCION


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FIG. V.4 CUCHILLAS DESCONECTADORAS

TIPO PANTOGRAFO


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SUB TEMA VI APARTARRAYOS

Los apartarrayos son dispositivos de proteccin contra efectos transitorios, diseados para operar repetitivamente y limitar las tensiones transitorias en circuitos de una SUBESTACION, por medio de la descarga del apartarrayo a tierra y posteriormente interrumpiendo en forma automtica la corriente remanente. 1. DEFINICION. El apartarrayo es un dispositivo diseado para proteger equipo elctrico contra sobretensiones transitorias elevadas y limitar la duracin frecuentemente la amplitud de la corriente remanente. 2. CLASIFICACION. Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operacin. Los ms empleados son: 1) Apartarrayos tipo auto valvular 2) Apartarrayos de resistencia variable 1) APARTARRAYOS TIPO AUTOVALVULAR Consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variables cuya funcin es dar una operacin ms sensible y precisa. Se emplean en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representan una gran seguridad de operacin. 2) APARTARRAYOS DE RESISTENCIA VARIABLE

Su principio de operacin se funda en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conectan en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas.

CARACTERISTICAS DE PROTECCION

Se pueden dividir en dos partes:

a) Tensin de arqueo b) Tensin de descarga


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a) La tensin de descarga o magnitud de la tensin a la cual se produce el arqueo en el aprtarrayos es una funcin de la forma de onda y la tensin aplicada.

b) La tensin de descarga o tensin causada por el flujo de corriente a

travs del apartarrayos (se refiere a la cada de tensin IR en el apartarrayos es una funcin de la forma y la magnitud de la corriente).

Fig. VI.1. EN LA SIGUIENTE FIGURA SE MUESTRAN LOS CONCEPTOS

RELACIONADOS CON EL APARTARRAYOS.


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3. SELECCION DEL APARTARRAYOS Para la seleccin del apartarrayos es necesario determinar las caractersticas siguientes:

1) TENSION NOMINAL

2) CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA 1. TENSION NOMINAL Es el valor efectivo de la tensin alterna de frecuencia fundamental (60Hz) a la cual se efecta la prueba de trabajo, y que puede aparecer permanentemente en el apartarrayos sin daarlo. A esta tensin el apartarrayo extingue la corriente de frecuencia fundamental. La tensin nominal del apartarrayos se calcula de acuerdo a la siguiente expresin:

max*n eV K V

Donde:

maxV = Tensin nominal del sistema entre fases (se refiere al equipo) en KV

nV = Tensin nominal del apartarrayos en KV

eK = Factor de conexin a tierra

El factor eK depende de la forma en como esta conectado el sistema a

tierra, considerando la falla de lnea a tierra que produce la sobretensin en las fases no falladas. De acuerdo con esto la relacin de reactancia de secuencia cero a secuencia positiva (Xo / X1 y la relacin Ro / X1).


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FIG. VI.2 RELACIONES Ro / X1 PARA LA DETERMINACION DEL FACTOR DE

CONEXION A TIERRA Ke

CON R1 = R = 0.1*1

Se entra a la grafica co

Salvador Tepo

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