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Clase 4

Curso: Ingenieria ElectricaMateria: Distribucion electrica IProf: Pablino Guillen Chaparro.Fecha:26/03/15Capitulo 3

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Capítulo 3: Esquemas de Distribución.

Distribución Primaria: Radial y anillo

Distribución Secundaria: Radial y malla

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A)Clasificacion de los Sistemas de Distribucion

Sistema aereos Sistema subterraneos Sistemas mixtos

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B)Principales elementos constitutivos

1) Subestacion de Distribución2) Lineas Primarias3) Transformadores de Distribucion4) Lineas Secundarias5) Acometidas6) Equipos de medicion

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Subestación de Distribución

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C)Lineas Primarias: Troncales y Ramales

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La estructura de una linea primaria de distribucion se forma con: troncales y ramales.

Los troncales de la red primaria son los cables de mayor capacidad que transmiten la energia,.

Los ramales son los cables que se derivan de los troncales y a ellos se conectan, normalmente, los transformadores de distribucion y servicios privados suministrados en Media Tension.

Los alimentadores primarios generalmente se estructuran en forma radial; en un sistema de este tipo la forma geometrica semeja la de un arbol en el que el grueso de la energia se transmite a lo largo del troncal derivandose la energia a la carga a lo largo de los ramales.

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Las redes primarias se clasifican, por el numero de fases e hilos:

1) Trifasicas tres hilos2) Trifasicas cuatro hilos3) Monofasicas dos hilos4) Monofasicas un hilo

5) Las redes primarias trifasicas con tres hilos requieren menor inversion inicial, ya que no tiene el cuarto hilo que trabaja como nuetro. El coeficiente de aterramiento mayor que un sistea trifasico de cuatro hilos, los equipos que se instalen en ellos deben tener niveles de aislacion mayores. Una caracteristicas adicional de estos sistemas es que los transformadores de distribucion conectados a estas lineas son de neutro flotante en el lado primario. Estas redes se utilizan en zonas urbanas. Ver fig 2.2

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2) Las redes primarias trifasicas cuatro hilos :requieren una mayor inversion inicial, ya que se agrega el costo del cuarto hilo(neutro) al de los tres hilos de fase, coeficiente de aterramiento menor de la unidad, los equipos que se conectan a estas lineas requieren de un menor nivel de aislamiento con menor costo de inversion. Se instalan transformadores con el neutro del primario conectado a tierra; asi como transformadores monofasicos cuya tension primaria es la de fase a neutro. Estas redes se utilizan en zonas urbanas. Fig 2.3

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3) Monofasicas dos hilos: Las redes primarias monofasicas de dos hilos se originan de redes trifasicas de 3 o 4 hilos, pudiendo ser conectados conforme al nivel de tension de fabricacion 23000V(fase-fase) o 23000/(3)^1/2 (fase-neutro). Se usan normalmente en zonas rurales. Fig. 2.4.

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4) Monofasicas un hilo: Las redes primarias monofasicas de un hilo son derivaciones de redes trifasicas. A estas redes primarias se les conoce como sistema SWER(Single Wire Earth Return) “Distribucion con un hilo con retorno por tierra”. En la fig 2.5 se muestra . Este sistema obliga a tomar ciertas medidas, una de ellas es introducir un transformador de aislamiento para contrarrestar posibles efectos sobre seres humanos y animales. Se emplean en zonas rurales.

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D)Transformadores de Distribucion

Los transformadores de distribucion son los equipos encargados de cambiar la tension primaria a un valor menor, de tal manera que el usuario pueda utilizarla sin necesidad de equipos e instalaciones costosas y peligrosas. En si el transformador de distribucion es la “LIGA” entre la red primaria y la red secundaria.

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E)Redes Secundarias de distribucionLas redes secundarias conducen la energia desde los transformadores de distribucion hasta las acometidas de los usuarios.En la mayoria de los casos los circuitos secudarios son de operacion RADIAL, salvo en las redes subterraneas malladas(comunmente conocidas como redes automaticas) en las que el FLUJO de energia no siempre sigue la misma direccion.Los sistemas secundarios de distribucion, por el numero de hilos, se clasifican en:1) Monofasico dos hilos2) Monofasico tres hilos3) Trifasico tres hilos4) Trifasico cuatro hilos

Para conocer las ventajas tecnicas y economicas inherentes a los sistemas de distribucion secundaria se deben realizar estudios comparativos que ayuden a esclarecer estos meritos y permitan seleccionar el sistema mas adecuado a las necesidades del casl. Se realiza comparacion desde el punto de vista de las PERDIDAS cual es el sistema mas efieciente.En este estudio se supone que los conductores tienen la misma resistencia, carga no cambia, la tension es la misma(por consiguiente el aislamiento requerido es el mismo) en todos los casos. Por tratarse de cargs balanceadas, para los sistemas trifasicos, se analiza el sistema trifasico de cuatro hilos unicamente.

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1) En este sistema la carga se alimenta de un transformador monofasico con un secundario dos hilos como se mustra en la fig, 2.7.

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En este caso la carga esta representada por W, la tension en los bornes de la carga es V, y la resistencia de los conductores es R. La corriente de linea, considerando que la carga tiene un factor de potencia igual a cosɸ, esta dada por

I=, las perdidas P:

P= 2RI2 = , haciendo igual a una constante K , el valor de las perdidas es: P=2K .

2)Sistemas monofasicos a tres hilosSe alimenta de un transformador monofasico de un secundario del que salen tres conductores, con el hilo neutro derivado del centro del devanado. Fig. 2.8. En este cargo la carga W se equilibra entre los dos conductores fase y neutro, la tension en el extremo de la carga es V, y la resistencia de los cables es R. Al estar la carga equilibrada la corriente en el futuro es nula.La corriente de linea, al considerar que la carga tiene un factor de potencia iguala cos, esta dada por:

I= , las perdidas P:

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P= 2RI2 =

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4)Trifasico cuatro hilosEste sistema se alimenta con cuatro hilos que salen del secundario del transformador. El hilo neutro se deriva del punto comun de los devanados(Xo) de la foto del transformador. Dado que la carga esta balanceada la corriente en el neutro es cero.

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X0

X1X2

X3

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La corriente de linea

I= el valor de las perdidas

P=3RI2 =R

Al hacer k= R

Resulta P3 =

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F) AcometidasLas acometidas juntos con el equipo de medicion son los elementos que ligan al sistema electrico de la empresa suministradora(En Paraguay – ANDE) con las instalaciones del usuario.Las acometidas se pueden proporcionar a la tension primaria o a la tension secundaria, dependiendo de la magnitud de la carga(demanda) del cliente. La medicion se puede hacer en Baja Tension(BT) como en Media Tension(MT).En la fig. 2.10 se muestra una tipica , de una red aerea a un usuario con medicion en MT.

Al costado de la fig 2.10, se hace una analogia de un descargador y el voltimetro que presentan valores muy elevados de las impedancias y estan en paralelo con el sistema que se quiera medir o proteger. Asimismo se dibuja el amperimetro en serie con el conductor de entrada de la acometida(impedancia cero), comparando con el porta fusible que controla la corriente del circuito.

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AV

Al trafo y equipo de medicion

Terminales

Amperimetro vs fusibleVoltimetro vs DPS(Descargadores)

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Corresponde a la ANDE manibrar los fusibles

Usuario

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G) Montajes principalesLas redes electricas se construyen con diferentes montajes , cada uno de los cuales se aplica de acuerdo a las condiciones especiales que se presentan al construir la linea.

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Montajes

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H) Estructuras Principales

Las redes de distribucion se construyen de acuerdo a estructuras bien definidas.Cada tipo de estructura se adapta a un cierto tipo de condiciones y necesidades marcadas por el tipo de carga(demanda); la forma geografica, la confiabilidad requerida por el tipo de usuarios, las necesidades futuras,etc. Las estructuras mas comunes son:

1. Red radial.2. Red mallada.3. Red en anillo.4. Red en derivacion doble.

Red Radial: Esta formada por cables troncales y ramales en los que la energia sigue un solo camino de la fuente a la carga. Puede tener ligas de amarre con otras redes cercanas, o puede no tenerlas. Esta estructura es la mas comun utilizados en lineas de construccion aerea, y en redes subterraneas.En las redes radiales con ligas de amarre, en operacion normal, cada alimentador suministra una cierta carga enmarcada por la zona de influencia del alimentador.Los elementos de seccionamiento, que unen a dos alimentadores diferentes, estan abiertos, pudiendo cerrar y abrir en forma estrategica en caso de emergencia, para el movimiento de carga, y aislar la ZONA de falla. Fig 2.13

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Red Radial

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Red malla

La red malla (Secondary Network ) tiene la caracteristicas principal de que los alimentadores SECUNDARIOS forman una solida malla en la que el flujo de energia no es radial, es decir, el sentido de la energia cambia en funcion de la tension y la magnitud de la carga. Fig. 2.14.En una red mallada los alimentadores primarios pueden ser radiales o en anillo. En cada uno de estos alimentadores estan conectadas una serie de subestaciones de distribucion, que no se encuentran electricamente adyacentes; esto es con el objeto de que al existir una falla en uno de estos alimentadores, no queden fuera de servicio todos los transformadores de una misma zona, de tal manera que cuando uno de ellos quede fuera de servicio, los demas conduzcan la carga del alimentador dañado.

El porcentaje de carga de la capacidad nominal de un alimentador se calcula basandose en la siguiente:

Cn=Cn= Por ciento de la capacidad nominal del alimentadorn=Numero de alimentadores de la red primaria. De esta ecuacion se desprende que el nivel de carga de un alimentador primario aumenta a medida que se incrementa el numero de circuito.

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La ecuacion permite calcular la carga de los alimentadores primarios de una mallada,cuando falla un alimentador, a esto se le conoce como la prevision de alimentacion ante la “Primera contingencia”, en el caso de que la red se diseñe para falla de dos alimentadores primarios, se dice que la red esta diseñada para prever la “segunda contigencia”

Cn=En la grafica de fig. 2.15 y la planilla de excel se muestra el pocentaje de carga de los alimentadores primarios en funcion del numero de alimentadores y de la contingencia con que se diseña la red.En las redes malladas se debe procurar que la carga de todos los alimentadores primarios sea igual o muy semejante entre si, es aconsejable que todos los alimentadores primarios partan de uan misma sub estacion de potencia, y su regulacion sea simultanea(bus regulado), esta ultimo para facilitar la re-energizacion de un alimentador que haya quedado fuera de servicio.La red secundaria, de una red mallada, es una malla de conductores solidamente ligados entre si; todos los cables secundarios por subestaciones MT-BT, las que a su vez son alimentadas por diferentes circuitos primarios.Esta forma de construccion permite lograr un mayor nivel de confiabilidad que el proporcionado por las redes radiales.

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En este tipo de redes, las instalaciones normalmente son subterraneas tanto las lineas primarias como las secundarias.Uno de los elementos mas importantes de una red mallada es el “Protector de red”(Network Protector) que realiza las siguientes funciones:

1. Desconecta automaticamente a los transformadores de la red secundaria cuando ocurre una falla en el alimentador primario correspondiente, o bien si la falla se presenta en un transformador. Esto se logra por medio de un relevador de induccion trifasico, que qbre cuando la energia que fluye de la red secundaria al transformador.

2. Abre automaticamente cuando el interruptor de un alimentador primario es abierto, y vuelve a cerrar cuando se cierra el interruptor del alimentador; esto siempre y cuando, la tension en el protector sea mayor que la de la red secundaria, asi como que la relacion de fase sea la misma.

3. El protector permanece cerrado cuando hay falla en la red secundaria.Por lo que se refiere a la red secundaria, cuando ocurre una falla en esta, la corriente de corto circuito es alimentado por todos los transformadores de la red, con una magnitud tal que en el lugar de la falla se evaporan el conductor y el aislamiento del cable. En la evaporacion de un cable fallado influye el hecho de que entre el transformador y la redd secundaria no hay un medio de proteccion. Las redes malladas ofrecen una mayor confiabilidad que las radiales; sin embargo, las limitantes es el costo de la inversion incial, y se implantan en zonas donde se requiere una alta continuidad de servicio.

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Cn=((n-1)/n)*100

Cn=((n-2)/n)*100

Cn= Por ciento de la capacidad del alimentador

n= Numero d alimentadores de la Red Primaria

Fuente: Propia

Curva1 Curva 2

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Red en anilloSe caracteriza por estar formada por una sola troncal y no tener ramales; de la troncal primaria se conectan las subestaciones MT-BT; la forma de la troncal es un anillo, de donde recibe su nombre, normalmente se alimenta de dos puntos diferentes .En la mayoria de las veces la operacion es radial con un punto normalmente abiero. Fig. 2.16

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Las redes en anillo se operan con el punto medio normalmente abiero obedece a razones de confiabilidad. Falla en algun punto dentro del anillo, se aisla el tramo fallado para la reparacion, y se cierra el punto normalmente abierto(NA), para energizar el resto de la red.

Red en Derivacion dobleLas redes en derivacion doble se caracterizan por tener dos troncales que recorren en forma paralela la zona por electrificar, en cada punto de consumo se instalan doble acometida, para lograr transferir la carga de un alimentador a otro, en caso de que falle el que trabaja normalmente como preferente. La existencia de cables ramales puede ser casi nula en comparacion con los cables trancales. Fig 2.17

De acuerdo con la explicacion anterior se desprende que en este arreglo los cables trancales suministran, cada uno, 50% de la carga, para caso de falla.Se utiliza para alimentar zonas con cargas importantes y de magnitud fuerte, como: zonas de hospitales, hoteleras, comerciales, etc. Interesante mencionar que estas redes se adaptan a zonas en las que la carga se desarrolla en forma longitudinal como sucede en zonas costeras con insfraestructura hotelera y avenidas con zonas comerciales.

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CD TBO

Ex Marquetalia

TBO 10

TBO 11

CONFIGURACIÓN ABRIL 2014

ASENTAMIENTO 26 DE FEBRERO - EX MARQUETALIAAlimentadores Transformadores Cantidad

TBO 10 100 kVA 9200 kVA 1

TBO 11 45 kVA 1100 kVA 5

CONFIGURACIÓN ACTUAL DE LOS ALIMENTADORES TBO 10 y TBO 11

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Perfil de tensión del alimentador TBO 10

Perfil de tensión del alimentador TBO 11

23000 CYMDIST0,051241502300021850

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Porcentaje con respecto al total de cada codigo

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Trabajo dignifica al hombre.