EQUIPAMIENTO DE LAS SUBESTACIONES

CAPITULO V

Parte 1

1. GENERAL El equipamiento mayor en una

subestación esta caracterizado generalmente por poseer tiempos de entrega largos, fabricados sólo después de haber recibido la Orden de Compra, con diseños especiales en algún grado y son más costosos por unidad que los accesorios tales como aisladores, barras, cables y conductos.

1. GENERAL Las Especificaciones Técnicas están

determinadas no sólo por la relación con otros equipos en la subestación sino también por las condiciones preestablecidas de las características requeridas del sistema.

Las siguientes secciones de este capítulo tratan de variantes posibles en el equipamiento. Las piezas mayores del equipamiento usualmente dependen de las Especificaciones Técnicas detalladas casi siempre desarrolladas después de consultar con el vendedor.

1. GENERAL La selección del equipamiento mayor

requiere de muchas consideraciones, como el costo, la programación de obra y defectos en el desarrollo que pueden ocurrir como resultado de una selección inapropiada.

El proceso de diseño tiene una gran flexibilidad para cambios en los accesorios menores, pero muy poco puede hacerse en el diseño detallado de la subestación para cubrir deficiencias en la selección de los equipamientos mayores.

2. ESPECIFICACIONESTECNICAS

Son un conjunto de reglas escritas, de fácil comprensión, descripción clara y precisa de los requisitos técnicos de los Materiales, Equipos o Servicios, que un comprador elabora basado en una o en varias normas que son parte integrante del Contrato de compra.

2. ESPECIFICACIONES TECNICAS (Cont.)

Fijan los requisitos mínimos de aceptación en cuanto a las características eléctricas, mecánicas, químicas, etc. Así mismo, establecen las pruebas de rutina, de prototipo y especiales, y las condiciones de entrega.Suelen ir acompañadas de dibujos, normas, catálogos, etc.

2. ESPECIFICACIONES TECNICAS (Cont.)

El desarrollo de las especificaciones implica trabajo de investigación y pruebas por parte de ingenieros especializados, así como retroalimentación de información por parte de las áreas de construcción, operación y mantenimiento, para mejorar los diseños de los aparatos de que se trate.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS

3.1 INTRODUCCION Para definir un equipo es necesario determinar sus

características funcionales ligadas básicamente a los parámetros tensión y corriente.

Analizaremos a continuación cada característica, primero independiente de los equipos a los cuales corresponde y luego particularizando las mismas a los equipos en cuestión y sus diferencias con otros.

Las características eléctricas de los equipos de potencia, que se comprueban con ensayos, están ligadas a su tensión o aislamiento, y su capacidad de transportar corrientes y sobrecorrientes.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.1 INTRODUCCIONSe puede realizar también una lista de éstas características, el objetivo final es una tabla que relaciona equipos y sus características eléctricas asociadas.

Características ligadas al la tensión o aislamiento: Entre partes en tensión y tierra. Sobre el seccionamiento. Tensión nominal. Tensión de ensayo a frecuencia industrial. Tensión de ensayo a impulso de maniobra. Tensión de ensayo a impulso atmosférico.

Características de transporte de corriente: Corriente nominal, permanente. Corriente de breve duración. Corriente de pico máximo. Poder de ruptura o de interrupción.

Características, físicas, mecánicas, dimensionales, etc.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS3.2 NUMERO DE POLOS

En las instalaciones trifásicas algunos de los aparatos que se instalan son tripolares (interruptores, seccionadores), otros en cambio son unipolares (Transformadores de medición, descargadores, trampa de onda, capacitor de acoplamiento, aisladores).

Este criterio se utiliza aún para el equipamiento de muy alta tensión donde también los aparatos tripolares están formados por tres polos completamente independientes.

Efectivamente al hablar de un interruptor o seccionador se los entiende como tripolares, mientras que un transformador de corriente, tensión, descargador (pararrayos) etc. se entienden como aparatos unipolares.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.3 CLASIFICACION En ese sentido, podemos intentar clasificar

el Equipamiento Mayor de una subestación en:- APARATOS DEL GRUPO DE

TENSION.- APARATOS DEL GRUPO DE

CORRIENTE.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.3.1 APARATOS DEL GRUPO DE TENSION.- Transformadores.- Auto transformadores.- Reactores.- Transformadores de Puesta a Tierra.- Transformadores de Tensión.- Pararrayos.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.3.2 APARATOS DEL GRUPO DE CORRIENTE.- Interruptores.- Seccionadores.- Recloser.- Fusibles.- Transformadores de Corriente.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4 CARACTERÍSTICAS EN FUNCIÓN DELA TENSION

Estas son características exclusivas de los aparatos del Grupo de Tensión.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.1 TENSIÓN NOMINAL La tensión nominal (Un) de un componente de un sistema

es el valor de tensión con el cual se lo denomina y al cual se refieren algunas de sus características.

COMENTARIO En general la tensión nominal de un componente de un

sistema corresponde al límite superior de la más alta tensión del sistema para la cual el aparato está previsto.

Se debe verificar que la tensión que se presenta en la red sea siempre inferior a la tensión de diseño de los aparatos.

Esta referencia se hace, no para situaciones de breve duración (Transitorias, Sobretensiones), sino para las condiciones de funcionamiento normal (permanente) de la instalación.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.2 VALORES Para los componentes de los sistemas trifásicos, en

general, la tensión (Un) coincide con la máxima tensión de línea (tensión compuesta) y caracteriza la dimensión de los aislamientos.

Para el caso particular de los pararrayos (descargadores) que se conectan entre fase y tierra, su tensión nominal se elige en función de los máximos valores que puede alcanzar la tensión de fase.

Esta situación debe ser estudiada también frente a estados transitorios que se presentan en la red. Cuando se produce una falla en un punto de la red, las fases sanas pueden tomar valores de tensión de fase elevada en función al grado de aterramiento o de puesta a tierra que existe en el punto donde está instalado el equipo.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.3 FACTOR DE PUESTA A TIERRA El factor de puesta a tierra es la mayor relación que se

tiene entre la tensión en las fases sanas y la tensión sin falla, para falla en un punto dado de la red.

Para determinar este factor se deben poner en cortocircuito monofásico a tierra una fase y determinar las tensiones en las fases sanas.

Para un sistema rígidamente a tierra este factor debería ser 1, en un sistema aislado sin resonancias entre capacitancias de líneas y respectivas reactancias este factor es 1,73, en general en los sistemas reales se considera que este factor asume valores intermedios.

Se dice que un sistema es aterrado o que tiene neutro a tierra cuando el Factor de Puesta a Tierra está comprendido entre 1 y 1,4.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.4 NIVEL DE AISLAMIENTO NOMINAL Con el nivel de aislamiento nominal se definen las tensiones

de ensayo a frecuencia industrial durante un (1) minuto, y a impulso atmosférico que determinan las características de aislamiento del equipo.

Para tensiones altas, según las recomendaciones de la IEC, por encima de los 72,5 kV, el nivel de aislamiento se debe elegir teniendo en cuenta el Grado de Puesta a Tierra.

Para tensiones desde 300 kV se definen tensiones de ensayo de impulsos de maniobra y de impulso atmosférico para determinar las características del aislamiento.

Si está asegurada la condición de puesta a tierra se pueden elegir valores menores, que corresponden a equipos con aislamiento reducido, lo que implica una economía.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

OBSERVACIONES Los interruptores con aislamiento reducido destinados a

Sincronización, pueden requerir una tensión de aislamiento a frecuencia industrial entre contactos del interruptor abierto, mayor que la normal.

Este requerimiento es necesario con el objeto de mantener el aislamiento en condiciones de oposición de fases, de los sistemas, a ambos lados del interruptor.

Los seccionadores se caracterizan por tener una tensión de ensayo entre contactos abiertos que es superior a la tensión de ensayo hacia tierra y entre polos. La razón de esta condición es garantizar el aislamiento entre las partes del sistemas que el seccionador separa.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

OBSERVACIONES En efecto, si ocurriera una sobretensión en una parte del

sistema, primero se produciría la descarga fase-tierra y en consecuencia la sobretensión no podría propagarse a través de los contactos principales del seccionador.

Cabe mencionar que para los interruptores ambos valores son iguales, debido a que el mayor aislamiento necesario la tendrán siempre los seccionadores asociados.

En cambio los Pararrayos (Descargadores), destinados llevar atierra la sobretensión es decir a conducir, no poseen las características de aislamiento enunciadas anteriormente.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.5 CARACTERÍSTICAS DE DESCARGA Esta es una característica que poseen exclusivamente

los Pararrayos (Descargadores), cuya función es precisamente drenar las sobretensiones a tierra, limitándolas.

Es de importancia que los Pararrayos soporten las sobretensiones temporarias (dadas por una combinación de valores tensión-tiempo).

La característica de descarga a tensiones de impulso atmosférico y de maniobra permiten verificar las máximas solicitaciones del aislamiento.

También son características exclusivas de los Pararrayos la tensión de cebado, y la tensión residual.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.4.6 LÍNEA DE FUGA Esta es una característica relacionada también con

el aislamiento, se trata de asignarle en particular al aislamiento superficial, siempre necesaria en los diseños, una resistencia adecuada a la contaminación del ambiente.

En las superficies de los aisladores se producen depósitos que afectan sus características en el tiempo.

La defensa contra esta contaminación es el aumento de la línea de fuga de los aisladores (de 1.6 a 6 cm/kV - fase tierra) según sea la clase de polución.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

La IEC ha especificado cuatro niveles cualitativos de contaminación, la cual se aplica solo a aislamientos de vidrio o porcelana y no cubre algunas condiciones ambientales tales como nieve y hielo bajo fuerte contaminación, lluvia intensa, zonas áridas.- Nivel I: Ligero (16 mm/kV) (*)- Nivel II: Medio (20 mm/kV)- Nivel III: Fuerte (25 mm/kV)- Nivel IV: Muy fuerte (31 mm/kV)

(*) Se refiere a la línea de fuga del Equipo.

3. CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5 CARACTERÍSTICAS EN FUNCIÓN DELA CORRIENTE

Estas son características exclusivas de los aparatos que conducen la corriente o aparatos del Grupo de Corriente.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.1 CORRIENTE NOMINAL (In)

Corriente nominal en servicio continuo es el valor eficaz de la corriente que el aparato está en condiciones de conducir en forma permanente, a la frecuencia nominal, manteniendo las temperaturas de sus diferentes partes dentro de valores especificados.

COMENTARIO Como es lógico en estas condiciones no deben

producirse deterioros ni envejecimientos acelerados, tanto para las partes conductoras como para las aislantes. Los seccionadores de puesta a tierra, cuya función no es conducir corrientes permanentes, no poseen esta característica.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS3.5.2 PODER DE INTERRUPCIÓN Se trata de una característica que corresponde a los

interruptores. Poder de interrupción de cortocircuito es la más

elevada corriente de cortocircuito que el interruptor debe ser capaz de interrumpir en condiciones de uso y comportamiento especificadas, con cortocircuito en bornes.

COMENTARIO Las especificaciones (las normas) cubren aspectos

que definen la componente unidireccional de la corriente, la tensión de restablecimiento a frecuencia industrial y transitoria, tiempo de actuación de las protecciones y condiciones del circuito.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.3 CORRIENTE DE INTERRUPCIÓN Es la que se presenta en un polo de interruptor en el instante de

inicio del arco, durante una operación de apertura. Son de interés distintos tipos de interrupciones, algunas en

condiciones normalizadas, y otras sujetas a un acuerdo especial con el fabricante:- interrupción de cortocircuito en bornes.- interrupción de falla en línea.- interrupción en discordancia de fase.- interrupción de líneas en vacío, y cables en vacío.- interrupción de bancos o baterías únicas de capacitores- interrupción de corrientes magnetizantes y pequeñas corrientes inductivas. - interrupción de bancos o baterías múltiples de capacitores.- interrupción de falla secundaria de transformadores.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

COMENTARIO Las normas indican que deben ser objeto de especial

acuerdo entre fabricante y comprador las siguientes aplicaciones; - Interruptores conectados a generadores. - Interruptores conectados a transformadores, que aportan más del 50% de la corriente correspondiente al poder de interrupción del interruptor. - Interruptores próximos a reactores serie. - Interruptores para bancos o baterías múltiples de capacitores.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.4 PODER DE CIERRE O RESTABLECIMIENTO

Es el máximo valor de cresta de la corriente que un interruptor puede establecer con una tensión especificada, y en condiciones de uso y comportamiento establecidas.

Ciertos tipos de seccionadores de puesta a tierra deben satisfacer este requerimiento, cuando se presenta la posibilidad de cerrarlos sobre una falla.

Esta condición exige en particular, que el comando del seccionador y su mecanismo de accionamiento sean particularmente rápidos, a semejanza de un interruptor.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.5 TIEMPOS Y MODOS DE OPERACIÓN Los interruptores operan en modo trifásico y para ciertas

aplicaciones se requiere la posibilidad de operación monofásica. La secuencia de maniobras indica la sucesión de maniobras que

el interruptor debe poder ejecutar (apertura-tiempo-cierre apertura-tiempo-cierre apertura;Por ejemplo: O - 0,3s – CO - 3m - CO)

Son características importantes el tiempo de cierre, y el tiempo total de interrupción.

El tiempo de cierre se mide desde la orden impartida hasta el efectivo cierre de los contactos principales.

El tiempo total de interrupción cubre el tiempo de apertura desde que se imparte la orden hasta el inicio de separación de los contactos de arco de todos los polos, y la duración del arco desde la iniciación del primer arco hasta la extinción del último arco.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

COMENTARIO

El ciclo de operación del Interruptor es diferente al ciclo de operación del Recloser (ambos están diseñados para operar bajo condiciones de carga y cortocircuito), por lo que en caso de utilizar un interruptor para simular un Recloser, este debe “de-ratearse” (disminución de su capacidad interruptiva).Por ejemplo: Un Interruptor de 12 kA, puede emplearse como Recloser de 8 kA.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

COMENTARIO El Recloser opera en cualquiera de los modo monofásico y

trifásico. La secuencia de maniobras indica la sucesión de maniobras que el

Recloser debe poder ejecutar, están diseñados para poder operar con uno de las siguientes secuencias de operación.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.6 CORRIENTE DE BREVE DURACIÓN ADMISIBLE Es la que un aparato puede soportar por un breve

lapso, del orden de segundos y se indica por su valor eficaz. Este tiempo se lo denomina máxima duración del cortocircuito.

COMENTARIO La solicitación correspondiente es de característica

térmica respondiendo a una evolución adiabática, donde todo el calor generado es acumulado por las masas metálicas conductoras.

Se acepta para tiempos distintos del indicado, que el valor I2 t se mantiene constante.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS (Cont.)

3.5.7 CORRIENTE DE CRESTA ADMISIBLE

Es el pico máximo de corriente (Is) que un aparato puede soportar.

3.5.8 CAPACIDAD TÉRMICA

También ésta, es una característica que poseen exclusivamente los pararrayos (descargadores), y está representada por la energía(Corriente - Tiempo) que son capaces de drenar.

FIN