NUEVO CHIMBOTE - 2013

“UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA”

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CURSO :

MÁQUINAS ELÉCTRICAS

TEMA :

VISITA TÉCNICA – SE

TRAPECIO

PROFESOR :

FIDEL RIOS NORIEGA

CICLO :

2013 - VIII

ALUMNOS :

COLONIA TELLO SUGAR

CISNEROS FLORES DANIEL

CUSTODIO RODRIGUEZ

VISITA TÉCNICA DE UN SISTEMA ELÉCTRICO DE

POTENCIA

I. OBJETIVOS:

Identificar y reconocer un transformador de potencia de la localidad. Representar el circuito eléctrico correspondiente de la localidad y su

distribución

II. PARTE TEÓRICA:

Los sistemas eléctricos de potencia están conformados por el generador, el transformador, la línea de transmisión y la carga (sistema de distribución).

El transformador se ubica en la subestación de potencia o de transformación.  El transformador, es la parte más importante de una subestación eléctrica, consta de un embobinado de cable que se utiliza para unir a dos o más circuitos, aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas.

 La bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria, las demás bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje secundario sea superior al primario se llama transformador elevador, si por el contrario, el voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de transformador reductor.

La carga es la potencia que alimenta la línea de transmisión, que en este caso es todo el sistema de distribución.

Los elementos de un sistema eléctrico son la Subestación de transformación, Líneas de Transmisión, transformadores.

Sistemas de distribución eléctrica: Es el conjunto de instalaciones eléctricas comprendidas desde un sistema de generación o transformación a media tensión, hasta los puntos de estratega de los usuarios de media o baja tensión, inclusive las unidades de alumbrado público.

Conexiones a media tensión : Son conjunto de dispositivos e instalaciones efectuadas a tensiones mayores a 1KV y menores de 30KV, comprende : los dispositivos de maniobra y protección , el sistema de medición y elementos complementarios ,la estructura de soporte o compartimiento que alberga los equipos , las barras y accesorios para la conexión eléctrica correspondiente .

Conexiones de baja tensión: Es el conjunto de dispositivos e instalaciones efectuadas a tensiones hasta un 1 kV, comprende: la acometida y sus accesorios de conexión, instalación y fijación según corresponda, los dispositivos de maniobra y protección, la caja, o cajas de conexión y el equipo de medición y accesorios complementarios.

Concesionario de distribución de energía eléctrica: Es la persona natural o jurídica, nacional o extranjera, que desarrolla actividades de distribución de energía eléctrica en una zona de conexión establecida por el ministerio de energía y minas cuya demanda supere los 500KW.

Usuario: Persona natural o jurídica que se ocupa de un predio y está en capacidad de hacer uso legal del suministro eléctrico correspondiente, es el responsable de cumplir las obligaciones técnicas y económicas que se deriven de la utilización de la electricidad.

Suministro eléctrico (suministro): Abastecimiento regular de energía eléctrica del concencionario al usuario dentro del régimen establecido por ley de concesiones eléctricas y su reglamento.

Zona urbana: Son las poblaciones cuyas instalaciones eléctricas catalogados como sectores típicos de distribución 1 y 2

Zona urbana-rural: Son las poblaciones cuyas instalaciones pertenecen a los sistemas eléctricos catalogados como sectores típicos de distribución 3

Zona rural: Son las poblaciones cuyas instalaciones eléctricas pertenecen a los sistemas eléctricos catalogados como sectores típicos de distribución 4

Zona de concesión : Es la zona geográfica delimitada por un polígono, cuyos vértices están expresados en coordenadas UTM pertenecientes a un datum horizontal, dentro del cual el concesionario está obligado a prestar servicio público de electricidad y a todos aquellos que con sus propias líneas lleguen a esta zona.

CLASIFICACIÓN DE UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

Subsistema de distribución primaria: Son las redes y subestaciones cuyas tensiones de servicio son mayores de 1KV y menores de 30 KV.

Subsistema de distribución secundaria: Son las redes de servicio público cuyas tensiones de servicio son iguales o menores que 1KV.

Instalaciones de alumbrado público: Son las redes de alumbrado destinadas al alumbrado público de las vías, plazas y parques.

Sistemas de utilización de media tensión: Es aquel constituido por el conjunto de instalaciones eléctricas de media tensión ,comprendida desde el punto de entrega hasta los bornes de baja tensión del transformador ,destinados a suministrar energía eléctrica a un predio .estas instalaciones pueden estar ubicadas en la vía publica o en propiedad privada ,excepto la subestación , que siempre deberá instalarse en la propiedad del interesado .se entiende que quedan fuera de este concepto las electrificaciones para uso de viviendas y centros poblados .

SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

Partes Principales y protección:

En toda instalación industrial o comercial es indispensable el uso de la energía, la continuidad de servicio y calidad de la energía consumida por los diferentes equipos, así como la requerida  para la iluminación, es por esto que las subestaciones eléctricas son necesarias para lograr una mayor productividad. Una subestación es un conjunto de máquinas, aparatos y circuitos, que tienen la función de modificar los parámetros de la potencia eléctrica, permitiendo el control del flujo de energía, brindando seguridad para el sistema eléctrico, para los mismos equipos y para el personal de operación y mantenimiento. Las subestaciones se pueden clasificar como sigue:

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas.

Subestaciones receptoras primarias.

Subestaciones receptoras secundarias.

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas

Estas se encuentran en las centrales eléctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo así la transmisión en alta tensión en las líneas de transmisión. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 kV a más y la transmisión depende del volumen, la energía y la distancia.

Subestaciones receptoras primarias

Se alimentan directamente de las líneas de transmisión, y reducen la tensión a valores menores para la alimentación de los sistemas de subtransmisión o redes de distribución, de manera que, dependiendo de la tensión de transmisión pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.8, 6.9 o 4.16 kV.

Subestaciones receptoras secundarias

Generalmente estas están alimentadas por las redes de subtransmisión, y suministran la energía eléctrica a las redes de distribución a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV.

Las subestaciones, también se pueden clasificar por el tipo de instalación, por ejemplo:

Subestaciones tipo intemperie : Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseño, aparatos y máquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosféricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensión.

Subestaciones tipo interior : En este tipo de subestaciones los aparatos y máquinas están diseñados para operar en interiores, son pocos los tipos de subestaciones tipo interior y generalmente son usados en las industrias.

Subestaciones tipo blindado: En estas subestaciones los aparatos y las máquinas están bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se utilizan en fábricas, hospitales, auditorios, edificios y centros comerciales que requieran poco espacio para su instalación, generalmente se utilizan en tensiones de distribución y utilización.

  PARTES PRINCIPALES DE UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA:

1. Cuchillas desconectadoras.2. Interruptor.3. TC.4. TP.5. Cuchillas desconectadotas para sistema de medición.6. Cuchillas desconectadoras de los transformadores de potencia.7. Transformadores de potencia.8. Barras de conexión.9. Aisladores soporte.10. Conexión a tierra.11. Tablero de control y medición.12. Barras del tablero 13. Sujeción del tablero.

 

ANÁLISIS DE LA VISITA

En el desarrollo del tema se consideró un Sistema de Potencia desde el transformador, la línea de transmisión y la carga .El Transformador se ubica en la subestación, conocida como la subestación de potencia o subestación de transformación, Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, para facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general 3 principales, y las demás son derivadas. Las secciones principales son las siguientes:

Sección de medición. Sección para las cuchillas de paso. Sección para el interruptor.

Las secciones derivadas normalmente llevan interruptores, depende del tipo, hacia los transformadores.

Como norma general, se puede hablar de subestaciones eléctricas elevadoras, situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, hasta 132, 220 o incluso 400 kV, antes de entregar la energía a la red de transporte. Las subestaciones eléctricas reductoras, reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente entre 13,2, 15, 20, 45 ó 66 kV y entregan la energía a la red de distribución.

Posteriormente, los centros de transformación reducen los niveles de tensión hasta valores comerciales (baja tensión) aptos para el consumo doméstico e industrial, típicamente 400 V.

La generación se da en Huallanca (cañón del pato) donde cuenta con una capacidad efectiva de generación de 263.5 MW bajo responsabilidad de la EGENOR, las líneas de transmisión (ETECEN SRL opera estas líneas) la línea 138KV SE Huallanca _SE Chimbote 1, cuenta con una longitud de 83.9 km, transporta la producción de la central hidroeléctrica cañón del pato y la inyecta al SEIN. Cada línea cuenta con una capacidad de transmisión de 110MW. El sistema diseñado en los niveles de tensión 220KV, 138KV, 13.8KV, en la subestación Chimbote 1 está conformado por las siguientes instalaciones:

S.E. CHIMBOTE 1: subestación con configuración de interruptor y medio, en la que cuenta con las siguientes instalaciones:

Equipamiento de la celda autotransformador 120MVA en 220KV. Equipamiento de la celda autotransformador en 138KV(compartido) Autotransformador de potencia 220/138/13.8 KV,120MVA La potencia del transformador es 2x120/120/36MVA Servicios comunes (compartido)

Se incluyen también la parte correspondiente a las instalaciones comunes a todos los equipos de la subestación ,tales como los servicios auxiliares, sistemas de comunicación, puesta a tierra profunda ,instalaciones eléctricas exteriores, obras civiles del edificio de control, costos de terreno, gastos de ingeniería supervisión ,gastos financieros y gastos administrativos .

Una vez ubicado en la S.E Chimbote sur, podemos decir lo siguiente:

El transformador de potencia es de tres devanados de relación de transformación de 138/66/13.8KV,es decir llega al primario 138KV y tiene dos salidas de 66y 13.8 KV

La potencia del transformador es de 24/14/10 MVA, que en forma similar al nivel de tensión de 13.8 KV, puede transformar una potencia de 10 MVA.

El transformador de potencia tiene una máxima demanda de 10.5MW a un nivel de tensión de 13.8KV, que es aproximadamente la carga del sistema de distribución de nuevo Chimbote.

La línea de transmisión principal llega ,es la línea que sale de la subestación Chimbote 1 , con un nivel de tensión de 138KVcon una distancia de 13.8 km

La subestación Chimbote sur se encuentra un patio de llaves, en dónde se realiza las interconexiones de la línea de transmisión que llega con las 2 líneas de transmisión de trapecio y nepeña que salen de la subestación y la línea que conecta al transformador de potencia de Chimbote sur.

También los sistemas eléctricos de potencia cuentan con sistemas de medición, protección y conexión. Para los sistemas de medición se tiene los transformadores de tensión y corriente, que nos permite medir la energía de potencia y energía que transportan las líneas de transmisión.

Si nos ubicamos en la S.E trapecio podemos verificar lo siguiente:

El transformador de potencia es 138/13.8 KV. La potencia de transformación es 30.5 MVA El transformador de potencia tiene un máximo demanda de 28.31MW a un

nivel de tensión de 13.8 KV. La línea de transmisión principal que llega, es la línea que sale

subestación Chimbote sur, con un nivel de tensión de 138KV con una distancia de 7 km.

TRANSFORMACION EN MEDIA TENSION, se da en la subestación trapecio ya que los rangos es de 1 KV y 30KV en el cual se realiza a 13.8 KV para abastecer la a la población a través de un ramal de control y abastecimiento a zonas como el trapecio, av. enrique Meiggs, villa María, etc.

DISTRIBUCION POR RED PRIMARIA, constituye la red de distribución propiamente dicha, con tensiones de funcionamiento de 1 a 30 kV y con una disposición en red radial. Esta red cubre la superficie de los grandes centros de consumo (población, gran industria, etc.), uniendo las estaciones transformadoras de distribución con los centros de transformación.

DISTRIBUCION SECUNDARIA, son las tensiones a la salida de estos centros es de baja tensión (4400/220 o 380/220) y se utilizan en las casas como por ejemplo las luces del centro comercial los ferroles.

Fuente: código nacional de electricidad suministro 2011

DIAGRAMA UNIFILAR DE LA SUBESTACION EL

TRAPECIO

SISTEMA DE MEDICION DE LA TENSION Y CORRIENTE

La función del transformador es transformar altas corrientes y tensiones de forma proporcional y en fase a valores bajas corriente o de tensión apropiadas para fines de medición y protección, es decir que sirven para medir o registrar la potencia transmitida , o bien para abastecer a los relés de protección con señales evaluables que le pongan al relé de protección en condiciones , además se encarga de aislar de forma eléctrica a los equipos de medida y protección conectados contra las partes de instalación que estén bajo tensión .

Los transformadores de medida de corriente, pueden considerarse como transformadores que trabajan en el régimen de cortocircuito, toda corriente en servicio continuo fluye a través del lado primario, los equipos en el lado

secundario están conectados en serie. Los transformadores de corriente pueden disponer de varios arrollamientos secundarios de características idénticas o diferentes ,con núcleos separados magnéticamente debido al riesgo de sobretensiones ,los trasformadores de corriente no pueden ser operados con bornes secundarios abiertos ,son en cortocircuito o con carga del equipo de medida .

Estos transformadores contienen un solo núcleo magnético, y normalmente están diseñados con arrollamiento secundario tan solo. Estos transformadores nunca deben ponerse en cortocircuito el lado secundario, el borne de arrollamiento primario en el lado de tierra efectivamente en la caja de bornes, y no debe ser retirado durante el servicio, estos transformadores están diseñados para reducir las tensiones a valores manejables

Los transformadores de potencia son dispositivos que no tiene partes móviles ,el cual transfiere la energía eléctrica de un circuito a otro bajo el principio de inducción electromagnética .la transferencia de energía la hace por lo general con cambios en valores de voltajes y corrientes , cuya función es convertir la corriente alterna de alta tensión y débil intensidad en otra de baja tensión y gran intensidad , o viceversa

CARACTERÍSTICAS:

La subestación Trapecio (L-1129) está equipada con los siguientes elementos:

Un seccionador de línea Dos seccionadores de barra Un seccionador de tierra Un interruptor de accionamiento uni-tripolar Un interruptor fijo Un transformador de tensión capacitivo Cuatro transformadores de corriente de cinco núcleos Tres pararrayos de óxido de zinc clase 4 Dos bobinas de acoplamiento para comunicaciones por onda portadora. Una celda de 220KV para acoplamiento Un transformador de potencia (30 MVA 138/13.8KV)

Los servicios auxiliares, equipos de control y comunicaciones se describen a continuación:

Servicios Auxiliares de tipo redundante en corriente alterna y continúa incluyendo grupo electrógeno de emergencia.

Sistema de comunicación mediante el empleo de cable de fibra óptica y onda portadora, este sistema también será para transmisión de datos, telecontrol y comunicaciones.Sistema de medición y con tecnología telecontrol, con el envío de señales al centro de control de HIDRANDINA, mediante tecnología de fibra óptica.Sistema de protección principal y respaldo de la siguiente configuración para cada línea de salida.

Protección Diferencial de línea, como protección principal, empleando canales de fibra óptica

Protecciones de Distancia de línea, como protección de respaldo, empleando canales de onda portadora

Equipos de apoyo, como refiere, sincronismo, oscilografia, etc.Protección diferencial de barras

Relay de protección: es un equipo digital diseñado para la gestión y protección primaria de alimentadores de distribución .además permite su utilización en la gestión y protección de respaldo para embarrados transformadores y leneas de potencia, este equipo está especialmente diseñado para ofrecer un sistema de gestión de alimentadores económico incorporando todos los requisitos de protección, control, medida así como interfaces de usuarios locales y remotas en un solo conjunto. de modo que se elimina la necesidad de costosos componentes individuales .este equipo proporciona una completa protección de sobreintensidad, que incluye protección de fase, neutro, tierra, tierra sensible, control direccional, secuencia inversa para sobreintensidad, funciones de máxima tensión y mínima tensión, frecuencia mínima, además puede ser configurado fácilmente por el usuario, en otras palabras es multifuncional que desplaza a otros equipos de medición y protección.

Contador de energía: es un contador multifuncional de medida de energía eléctrica que cumple con las exigencias de las normas internacionales ,este contador mide ,registra y acumula los datos de energía activa consumida y generada ,energía reactiva en el cuadrante y energía aparente entregada y recibida además registra los máximos de demanda .

Pararrayos: son aparatos de protección, gran resistencia mecánica, que se encarga de los niveles menores de tensión residual, optimizando la coordinación de aislamiento, alta capacidad de absorción de energía adecuada para aplicaciones críticas estabilidad en sus características eléctricas además son resistentes a la intemperie, contaminación, corrosión.

El objetivo del filtro: de armónicas es desviar algunas de las corrientes armónicas de la carga al filtro; en consecuencia, se reduce la cantidad de corriente armónica que fluye hacia el sistema de potencia. El tipo más

simple de filtro de armónicas es un circuito inductivo-capacitivo en serie.

AISLAMIENTO

El nivel de aislamiento seleccionado para el equipamiento de la subestación  es la siguiente:

Tensión Nominal del Equipo : 245 kV

Tensión de Prueba de la Onda impulso normalizada

:1050 kVp

Tensión de Prueba a Frecuencia Industrial

: 460 Kv

Longitud de la línea de fuga :25 mm/KV

Norma empleada : IEC-71

CONCLUSIONES:

Culminada la visita técnica a la subestación de Hidrandina, se puede concluir que se cumplió con los objetivos, siendo uno de ellos el identificar y reconocer las partes y equipos de la subestación, así como de su sistema eléctrico de potencia, reconociendo su parte principal que es el transformador de potencia.

Se aprendió como es la distribución de la energía eléctrica en Chimbote desde su inicio, la cual es generada en Huallanca con el Cañón del Pato y luego pasa por la Subestación Chimbote 1 y Subestación Chimbote Sur.Red Privada ISARED SE de Potencia SE de distribución HIDRANDINA DISTRILUZ

El uso de las subestaciones eléctricas es de vital importancia, ya que nos permiten el control del flujo de la energía necesaria para llevar a cabo los procesos de distribución y protección al usuario. Poseen equipos en su sala de control de maniobra y protección para cada sector. Por ejemplo para un problema en un poste de alumbrado público, ellos detectan si fue por fase

(unión de dos cables) o por tierra (caída de un cable) y así verán si energizan o no.