“Redes eléctricas y Subestaciones I-2014 Unidad-II “Subestaciones Eléctricas de Poder” Objetivos: “Clasificar las S/E de poder de acuerdo a sus funciones como parte del Sistema eléctrico”

Clasificación de las S/E eléctricas.

a) Por su Operación: -Corriente Alterna -Corriente Contínua b) Por Su servicio: Primarias: -Elevadora -Receptora o reductora -De Switcheo o maniobra -Convertidora o Rectificadoras Secundarias: -Reductoras, Elevadoras -Distribuidoras -De enlace -Convertidoras c) Por su Construcción: -Tipo intemperie -Tipo interior -Tipo blindado

Componentes de una S/E Primaria. 1.-Equipos de potencia o principales: -Transformadores de potencia -Interruptores -Seccionadores -Transformadores de medición -Descargadores -Trampas de onda 2.-Equipos de control y auxiliares: -De comando -Señalización -Servicios auxiliares

3.-Otros: -Líneas AT y BT -Morseteria -Red de tierra -Aisladores -Canaletas -Caseta o sala de control -Obra Civil

Esquema de una Subestación típica ( rebaje)

Subestación Eléctrica Primaria

Sala de Control S/E

ELEMENTOS DE MANIOBRA Y CORTE DE UNA SE

ELEMENTOS DE MANIOBRA Y CORTE DE UNA SE

FUNCIONES:

ELEMENTOS DE MANIOBRA Y CORTE DE UNA SE

FUNCIONES:

Esquemas de Barras de Subestaciones eléctricas. Un esquema de barras , es la DISPOSICON que presentan las barras o juego de barras por niveles de tensión y que ofrecen mayor o menor nivel de FLEXIBILIDAD en una subestación eléctrica. Entre los esquemas mas comunes tenemos: •Barra Simple •Barra seccionada por un disyuntor •Barra simple con seccionadores en derivación (paralelo) •Barra doble o mixta •Barra principal y transferencia •Barra doble con disyuntor y medio de salida

Esquema de barra simple.

Está conformado por una sola barra continua a la cual se conectan directamente

los diferentes tramos de la subestación.

Utilización: (esquema barra simple) · Áreas donde los cortes de servicio afectan a cargas poco importantes · En el diseño normalizado de las subestaciones tipo: Radial I, Radial II y Nodal III Ventajas : · Fácil operación e instalación simple. · Costo reducido · Requiere poco espacio físico para su construcción. · Mínima complicación en la conexión de los equipos y el esquema de protecciones. Desventajas : · No existe flexibilidad en las operaciones (El mantenimiento de un disyuntor exige la salida completa del tramo involucrado). · Falla en barra interrumpe el servicio totalmente · Las ampliaciones de barra exigen la salida de la subestación en su totalidad.

Esquema de barra seccionada por un disyuntor.

Está constituido por dos (2) barras principales, con posibilidad de

acoplamiento entre sí mediante un disyuntor y sus seccionadores

asociados.

Utilización: (esquema barra seccionada) En el diseño normalizado de las subestaciones tipo: Nodal III con acoplador de barra. Ventajas: · Mayor continuidad del servicio · Fácil mantenimiento de los tramos conectados a la barra · Requiere poco espacio físico para su construcción. · Para fallas en barra, queda fuera de servicio el tramo de la sección de barra afectada Desventajas: · Falla en barra puede originar racionamiento. · El mantenimiento de un disyuntor deja fuera de servicio el tramo al cual está asociado.

Esquema de barra simple con seccionadores en derivación.

Similar al esquema de barra simple, y difieren en que los tramos tienen

adicionalmente un seccionador en derivación (By-Pass).

Utilización: (esquema barra simple con seccionador en deriv.) · En el diseño normalizado de las subestaciones tipo: Radial II. Ventajas: · Similar al esquema de barra simple, pero permite realizar labores de mantenimiento en los tramos sin interrumpir el servicio, a través del seccionador en derivación (By- Pass) · Requiere poco espacio físico para su construcción. Desventajas: · Falla en barra interrumpe totalmente el suministro de energía. · Las ampliaciones de barra exigen la salida de la subestación en su totalidad.

Esquema de barra doble (mixta). Está constituido por dos (2) barras principales, las cuales se acoplan entre sí mediante un disyuntor y sus seccionadores asociados.

Utilización: (esquema barra doble o mixta) · En las instalaciones relacionadas directamente con la red troncal del sistema interconectado. Ventajas: · Las labores de mantenimiento pueden ser realizadas sin interrupción del servicio. · Facilita el mantenimiento de seccionadores de barra, afectando únicamente el tramo asociado. Desventajas: · La realización del mantenimiento en un disyuntor de un tramo, requiere la salida del tramo correspondiente. · Requiere de gran espacio físico para su construcción.

Esquema de barra principal y transferencia. Está constituido por una barra principal y una de transferencia, que permita la transferencia de tramos.

Utilización: (esquema barra principal y transferencia) · En el diseño normalizado de las subestaciones tipo: Nodal I y Nodal II. Ventajas: · Permite la transferencia de carga de un tramo, durante el mantenimiento del disyuntor correspondiente · Facilita el mantenimiento de seccionadores de línea y transferencia, afectando únicamente el tramo asociado. · Requiere de poco espacio físico para su construcción. Desventajas: · Para la realización del mantenimiento de la barra y los seccionadores asociados, es necesario desenergizar totalmente la barra.

Esquema de barra doble con disyuntor y medio de salida. Constituido por dos (2) barras principales interconectadas a través de dos (2) tramos de disyuntor y medio (1-1/2) a los cuales las salidas están conectadas.

Utilización: (Barra doble con disyuntor 11/2 de salida) En el diseño normalizado de las subestaciones tipo: Nodal 400 T Ventajas: · No necesita tramo de enlace de barra · El mantenimiento de un disyuntor se puede realizas sin sacar de servicio el tramo correspondiente. Desventajas: · Para la realización del mantenimiento de los seccionadores conectados directamente al tramo, es necesario dejar fuera de servicio el tramo correspondiente. · Requiere gran espacio físico para su construcción

Tramos de una subestación

Tramos de una subestación.

Un tramo es el espacio físico de una subestación, conformada por equipos de

maniobra y de potencia asociados entre sí.

De acuerdo a la función que cumplen, los tramos pueden clasificarse en:

Tramo de Generación

Tramo de Transformación

Tramo de Salida de línea

Tramo de Acople y/o seccionamiento de barra

Tramo de Transferencia

Tramo de Compensación.

Tramo de Generación. Está conformado por: · -Unidad Generadora · -Disyuntor de Salida · -Transformadores de corriente · -Transformador de poder

Tramo de Transformación.

Existen dos (2) tipos de tramos de transformación con el mismo diseño, según el nivel de tensión del tramo: · Tramo llegada de transformador a barra (lado Alta Tensión) · Tramo llegada de transformador a barra (lado Baja Tensión) El tramo del lado de alta tensión, puede estar asociado a uno o mas transformadores y está conformado por: · Transformador de poder · Disyuntor · Seccionadores de línea y barra · Transformadores de corriente · Seccionadores rompearco · Pararrayos

El tramo del lado de baja tensión, está asociado a un solo transformador y está conformado por: · Transformador de potencia · Disyuntor · Transformadores de corriente · Transformador de potencial · Seccionadores (para el caso de Autotransformadores) · Pararrayos

Tramo de Salida de Línea. Está conformado por: · Un disyuntor · Un seccionador de línea · Un seccionador de puesta a tierra · Dos seccionadores de barra. · Tres transformadores de corriente · Trampa de onda · Transformadores de potencial · Pararrayos (opcional)

Tramo de Acople y/o Seccionamiento de Barras.

De acuerdo al esquema de barras existente en la subestación, el tramo puede

estar constituido por componentes diferentes, tales como:

Por un seccionador. Generalmente utilizado en niveles de tensión de 115

y 34,5 KV

Por un disyuntor extraíble. Utilizado en celdas blindadas

Por un disyuntor y sus dos seccionadores asociados. Utilizado en niveles de

tensión de 115, 230 y 400 KV.

Tramo de Transferencia. Su función básica es la de sustituir temporalmente en sus funciones, al disyuntor del tramo que es sometido a mantenimiento o reparación. Sus componentes varían de acuerdo al nivel de tensión al que están sometidos: Tensión 115 y 230 KV · Un disyuntor · Un seccionador de barra principal · Un seccionador de barra de transferencia

Tensión de 13,8 y eventualmente 34,5 KV

Un disyuntor

Tres transformadores de corriente

Seccionadores de transferencia

Tramo de Compensación. Está conformado por: -Un disyuntor -Seccionadores -Elemento compensador ( Reactancia Shunt. O banco condensadores.)

Celdas de MT en Caseta

Interruptor Este es el aparato que ha sufrido mayores evoluciones y cambios en sus principios de funcionamiento, casi podríamos decir que es como si hubiese habido modas (aunque la realidad fuera consecuencia frecuentemente de dificultad tecnológica) citemos solo los medios de interrupción aire (comprimido), aceite, gas SF6, vacío. La forma de estos aparatos es de lo mas variada, se los puede clasificar en aparatos con tanque a tierra, o con tanque en tensión (muerto o vivo), entendiendo por tanque el contenedor (metálico o de material aislante) de los contactos.

INTERRUPTOR

SECCIONADOR El seccionador es un aparato mecánico de conexión que asegura, en posición abierta, una distancia de seccionamiento que satisface condiciones especificadas. Un seccionador es capaz de abrir y de cerrar un circuito cuando se establece o interrumpe una corriente de valor despreciable, o bien no se produce ningún cambio importante de la tensión entre los bornes de cada uno de los polos del seccionador. Es también capaz de conducir corrientes en las condiciones normales del circuito, y de soportar corrientes por un tiempo especificado en condiciones anormales como las de cortocircuito. Se los clasifica por el plano en que se mueven las cuchillas, vertical, horizontal, por la distancia de seccionamiento, también vertical u horizontal, por el número de columnas de aisladores que tienen por polo, dos o tres columnas, por la posición relativa de los polos, diagonal, paralelos, en fila india.

SECCIONADOR

SECCIONADOR DE PUESTA A TIERRA El seccionador de puesta a tierra, tiene la función de conectar a tierra parte de un circuito. El seccionador de tierra generalmente está asociado a un seccionador principal. La aislación entre contactos del seccionador de tierra puede ser menor que la aislación entre contactos del seccionador principal asociado. Normalmente este seccionador cortocircuita un aislador de soporte del seccionador principal al que se encuentra asociado.

TRANSFORMADORES DE MEDICIÓN Los transformadores de medición están destinados a alimentar instrumentos de medida, indicadores, registradores, integradores, relés de protección, o aparatos análogos. Según la magnitud en juego se clasifican en Transformadores de Tensión y de Corriente. TRANSFORMADOR DE TENSIÓN Es un transformador en cuyo secundario, en condiciones normales de uso se tiene una tensión cuyo módulo es prácticamente proporcional a la tensión primaria, y que difiere en fase en un ángulo próximo a cero, para una adecuada conexión. En alta tensión se encuentra conectado entre fase y tierra, solo hasta 72.5 kV se encuentran construcciones para conexión entre fases (con dos aisladores).

TRANSFORMADOR DE TENSION

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE Los transformadores de corriente presentan una corriente secundaria cuyo módulo es prácticamente proporcional a la corriente primaria y que difiere en fase en un ángulo próximo a cero. Los hay de distintas formas constructivas, con núcleo en la cabeza o con núcleo en la parte inferior. DESCARGADORES El descargador es un aparato destinado a proteger el material eléctrico contra sobre tensiones transitorias elevadas y a limitar la duración y frecuentemente la amplitud de la corriente subsiguiente. Modernamente se han impuesto los descargadores de óxido de cinc .

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE

DESCARGADORES

CAPACITOR DE ACOPLAMIENTO

Tiene la función de acoplar los sistemas de telecomunicaciones en alta frecuencia

a las líneas aéreas de alta tensión.

Los transformadores de tensión capacitivos pueden cumplir las funciones de

transformador de tensión y de capacitor de acoplamiento.

BOBINA DE BLOQUEO La bobina de bloqueo, también llamada Trampa de Onda, es un dispositivo destinado a ser instalado en serie en una línea de alta tensión. Su impedancia debe ser despreciable a la frecuencia de la red, de manera de no perturbar la transmisión de Energía, pero debe ser selectivamente elevada en cualquier banda de frecuencia utilizable para la transmisión por onda portadora. El equipo consiste en un inductor principal, un dispositivo de protección, descargador, y un dispositivo de sintonización.

CAPACITOR DE ACOPLAMIENTO

BOBINA DE BLOQUEO

AISLADORES Los aisladores son dispositivos que sirven para mantener un conductor fijo, separado y aislado de partes que en general no están bajo tensión (a tierra). Los aisladores que sirven para que un conductor atraviese una pared se denominan pasamuros. Se los denomina pasatapas cuando atraviesan la cuba de un transformador o la celda metálica de una instalación blindada. Podemos denominarlos genéricamente como aisladores pasantes. La definición de éstos incluye los medios de fijación al tabique o pared a atravesar.

AISLADORES

TRANSFORMADOR DE POTENCIA Descripción: Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios. Características Generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADOR DE POTENCIA:

RELACION ENTRE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS, LINEAS DE

TRANSMISIÓN Y CENTRALES GENERADORAS.

Por razones técnicas (aislamiento, enfriamiento, etc.), los voltajes de generación en

las centrales generadoras son relativamente bajos en relación con los voltajes de

transmisión, por lo que si la energía eléctrica se va a transportar a grandes

distancias estos voltajes de generación resultarían antieconómicos debido a que se

tendría gran caída de voltajes. De aquí se presenta la necesidad de transmitir la

energía eléctrica a voltajes más elevados que resulten más económicos. Por

ejemplo, si se va a transmitir energía eléctrica de una central generadora a un centro

de consumo que esta situado a 1,000 Km de distancia, será necesario elevar el

voltaje de generación que supondremos de 13.8 Kv a otro de transmisión más

conveniente que asumimos sea de 110Kv, como se ilustra en la figura.

Para poder elevar el voltaje de generación de 13.8 Kv al de transmisión de 110 Kv

es necesario emplear una S.E. “A”

Suponiendo que la caída de voltaje en la línea de transmisión fuera 0 Volts,

tendríamos en el centro de consumo 110 Kv. Es claro que este voltaje no es

posible emplearlo en instalaciones industriales y aún menos en comerciales y

residenciales, de donde se desprende la necesidad de reducir el voltaje de

transmisión de 110 Kv a otro u otros más convenientes de distribución en centros

urbanos de consumo. Por tal razón será necesario emplear otra subestación

eléctrica B, como se ilustra en la figura.

De lo anteriormente expuesto se puede inferir que existe una estrecha relación entre

las subestaciones eléctricas, líneas de transmisión y centrales generadoras.

TRANSFORMADOR

Un transformador es un dispositivo qué:

a)Transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia

constante.

b)Lo hace bajo el principio de inducción electromagnética.

c)Tiene circuitos eléctricos que están eslabonados magnéticamente y

aislados eléctricamente.

d)Usualmente lo hace con un cambio de voltaje, aunque esto no es

necesario.

ELEMENTOS QUE CONSTITUYEN UN TRANSFORMADOR: -Núcleo de circuito magnético. -Devanados. -Aislamiento. -Aislantes. -Tanque o recipiente. -Boquillas.(Bushing) -Ganchos de sujeción. -Válvula de carga de aceite. -Válvula de drenaje. -Tanque conservador. -Tubos radiadores. -Base para rolar. -Placa de tierra. -Placa de características. -Termómetro. -Manómetro. -Cambiador de derivaciones o taps.

CLASIFICACION DE TRANSFORMADORES.

Los transformadores se pueden clasificar por: a) La forma de su núcleo:

-Tipo columnas. -Tipo acorazado. -Tipo envolvente. -Tipo radial.

b) Por el número de fases:

-Monofásico. -Trifásico. c) Por el número de devanados:

-Dos devanados. -Tres devanados.

d) Por el medio refrigerante:

-Aire. -Aceite. -Líquido inerte.

e) Por el tipo de enfriamiento: -Enfriamiento O A. -Enfriamiento O W. -Enfriamiento O W /A. -Enfriamiento O A /A F. -Enfriamiento O A /F A/F A. -Enfriamiento F O A. -Enfriamiento O A/ F A/F O A. -Enfriamiento F O W. -Enfriamiento A/A. -Enfriamiento AA/FA. f) Por la regulación: -Regulación fija.

-Regulación variable con carga. -Regulación variable sin carga. g) Por la operación:

-De potencia. -Distribución -De instrumento -De horno eléctrico -De ferrocarril

1Tanques

2Tubos radiadores

3 Núcleo (circuito magnético)

4 Devanados

5 Tanque conservador

6 Indicador de nivel de aceite

7 Relé de protección (Buchholz)

8 Tubo de escape

9 y 10. boquillas o aisladores de porcelana

11 Tornillos opresores

12 Conexión de los tubos radiadores

13 Termómetro

14 Bases

15 Refrigerante

TIPOS DE ENFRIAMIENTO DE TRANSFORMADORES

Refrigeración en Transformadores. Siglas para agentes refrigerantes:

O : aceite (oil) W : agua (water)

A : aire (air)

Siglas para naturaleza de la circulación

N : natural (natural) F : forzada (forced)

Disposición de las siglas

CONCIERNE AL AGENTE

REFRIGERANTE DE LAS

BOBINAS

1ª letra 2ª letra 3ª letra 4ª letra

NATURALEZA

DEL AGENTE

REFRIGERANTE

NATURALEZA

DE LA

CIRCULACIÓN

NATURALEZA

DEL AGENTE

REFRIGERANTE

NATURALEZA

DE LA

CIRCULACIÓN

CONCIERNE AL AGENTE

REFRIGERANTE DEL SISTEMA

EXTERNO

Excepto en los transformadores del tipo seco, sin agente refrigerante cuyas siglas

son AN ó AF, los sistemas de refrigeración se designan por cuatro letras en el

siguiente orden:

1.Así, por ejemplo, un transf. refrigerado por circulación forzada de aceite (OF), el

que a su vez es enfriado por ventilación forzada de aire (AF), se designa por:

OFAF. 2.Si el transf. tiene la posibilidad técnica de contar con los dos tipos de circulación

natural y forzada, las designaciones son del tipo: 3.ONAN/ONAF; 4.ONAN/OFAN; •ONAN/OFAF

TIPO OA Sumergido en aceite con enfriamiento propio. Por lo general en transformadores de más de 50 kva se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las pérdidas; En capacidades mayores de 3000kva se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformador con voltajes de 46kv o menores puede tener como medio de enfriamiento líquido inerte aislante en vez de aceite. El transformador OA es el tipo básico y sirve como norma para capacidad y precio de otros. TIPO OA/FA Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este básicamente un transformador OA con adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor. TIPO OA/FA/FOA Sumergido en aceite con enfriamiento propio a base de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es básicamente un OA, con adición de ventiladores y bombas para la circulación de aceite

TIPO FOA Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado. Este tipo de transformadores se usa únicamente donde se desea que operen al mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga a pico a plena capacidad. TOPO OW Sumergido en aceite y enfriado con agua. En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales están en contacto con el aceite aislarte del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por convicción natural. TIPO AA Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros líquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeñas capacidades.

TIPO AFA

Tipo seco, enfriado por aire

forzado. Estos transformadores tienen

una capacidad simple basada en la

circulación de aire forzado por

ventiladores o sopladores.

TRANSFORMADRO TIPO SECO

TRANSFORMADOR TIPO “OA”

TRANSFORMADOR TIPO PAD-MOUNTED , EN SILICONA

CONTROL DEL TRANSFORMADOR -Temperatura del transformador. -Presión del transformador -Nivel de aceite o liquido -Rigidez del aceite (Dieléctrica) La temperatura de un transformador se lee por medio de termómetros de mercurio y, en algunos casos, por medio de termopares colocados en los devanados que alimentan a milivóltmetros calibrados en °C . La presión en los transformadores se controla normalmente por medio de manómetros que pueden tener accionamiento automático. El nivel de aceite se controla mediante indicadores de nivel que así mismo pueden tener accionamiento automático. La rigidez dieléctrica del aceite se controla tomando muestras periódicamente del aceite del transformador por medio de la válvula de muestra que se encuentra colocada por lo general en la parte inferior del transformador.

Elementos indicadores de temperatura y nivel de refrigerante.

CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES CONEXIÓN DELTA-DELTA La conexión delta-delta en transformadores trifásicos se emplea normalmente en lugares donde existen tensiones relativamente bajas; en sistemas de distribución se utiliza para alimentar cargas trifásicas a 3 hilos.

Conexión Triángulo - Triángulo (Δ-Δ)

-No hay desfase entre tensiones y corrientes del primario respecto al secundario. -Ambos Δ proporcionan un camino cerrado para la componente de 3ª armónica de la corriente magnetizante, lo cual elimina las tensiones de 3ª armónica. -V línea = V fase ; I línea = 3 * I fase -Se necesita mayor aislamiento. -Económico para alta carga y baja tensión. -Se usa en MT y BT, cuando no se necesita neutro. -En caso que un banco se dañe, se puede usar Δ abierta o “V”.

CONEXIÓN DELTA-ESTRELLA Esta conexión se emplea en aquellos sistemas de transmisión en que es necesario elevar voltajes de generación. En sistemas de distribución es conveniente su uso debido a que se pueden tener 2 voltajes diferentes (fase y neutro).

Conexión Delta - Estrella (Δ-Y )

-Hay 30º de desfase entre tensiones de línea del primario respecto al secundario, en adelanto o retraso según polaridad relativa -Corriente del primario en fase con la del secundario. -Se eliminan tensiones de 3ª armónica (Δ). -Ayuda a mantener equilibradas corrientes del primario y tensiones del secundario. -Se requiere menor aislamiento por fase en el secundario. -Se usa en Transformadores elevadores porque el primario queda sometido a menor tensión de fase.

CONEXIÓN ESTRELLA-ESTRELLA Esta conexión se emplea en tensiones muy elevadas, ya que se

disminuye la cantidad de aislamiento. Tiene la desventaja de no presentar oposición a las armónicas impares; en cambio puede conectarse a hilos de retorno.

-No hay desfase entre tensiones y corrientes del primario respecto al

secundario. -Se dispone de neutros accesibles, pero inestables sino se aterran. -I línea = I fase ; V línea = 3 * V fase |30º -Se necesita mínimo aislamiento. -Económico para baja carga y alta tensión

CONEXIÓN ESTRELLA-DELTA Se utiliza esta conexión en los sistemas de transmisión de las

subestaciones receptoras cuya función es reducir voltajes. En sistemas de distribución es poco usual; se emplea en algunas ocasiones para distribución rural a 20 Kv.

-Hay 30º de desfase entre tensiones de línea del primario respecto

al secundario, en adelanto o retraso según polaridad relativa. -Corriente del primario en fase con la del secundario. -Se eliminan tensiones de 3ª armónica (Δ). -Las tensiones del secundario son normalmente las tensiones

nominales de la red. -El secundario no se puede conectar a tierra. -Se usa en Transformadores reductores porque el secundario queda

sometido a menor tensión de fase.

CONEXIÓN DELTA ABIERTA-DELTA ABIERTA Esta puede considerarse como una conexión de emergencia en transformadores trifásicos, ya que si en un transformador se quema o sufre una avería cualquiera de sus fases se puede seguir alimentando carga trifásica operando el transformador a dos fases, solo que su capacidad disminuye a un 58.8% aproximadamente. Los transformadores en V-V se emplean en sistemas de baja capacidad y usualmente operan como auto- transformadores.

CONEXIÓN DE TRANSFORMADORES MONOFÁSICOS EN BANCOS TRIFÁSICOS

Los transformadores monofásicos se conectan en bancos trifásicos

principalmente en dos tipos de circuitos: -En circuitos de muy alto voltaje. -En circuitos donde se requiera continuidad en el servicio.

Normalmente se dispone de cuatro transformadores monofásicos, tres en operación y uno de reserva.

Las conexiones se hacen en transformadores monofásicos para formar bancos trifásicos son en general las mismas que se llevan a cabo en los transformadores trifásicos.

OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO Se entiende que tiene operación en paralelo aquellos transformadores cuyos primarios están conectados a una misma fuente y los secundarios a una misma carga.

RAZONES PARA LA OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO 1-Se conectan transformadores en paralelo cuando las capacidades de generación son muy elevadas y se requeriría un transformador demasiado grande. 2-Para lograr un incremento en la capacidad de una instalación frecuentemente se presenta el aumento de carga, por lo que es necesario aumentar esa capacidad. En vez de comprar un transformador más grande se instala en paralelo con el ya existente otro de capacidad igual a la nueva demanda; esto resulta económicamente más conveniente. 3-Para dar flexibilidad de operación a un sistema

REQUISITOS PARA LA OPERACIÓN DE TRANSFORMADORES EN PARALELO -Igual relación de transformación -Voltajes iguales en el lado primario y secundario. -Desplazamiento angular igual a 0. -Variación de las impedancias con respecto a las capacidades de los transformadores, en forma inversa. -Las relaciones de resistencias y reactancias deben ser equivalentes.

TRANSFORMADORES EN PARALELO

ESPECIFICACIONES PARA TRANSFORMADORES -Tipo de transformador. -Clase que corresponde de acuerdo con las normas. -Frecuencia de operación. -Numero de devanados. -Relación de transformación en vacío. -Derivaciones a plena carga en el lado de alto voltaje -Derivaciones a plena carga en el lado de bajo voltaje. -Conexiones entre fases para alto voltaje y bajo voltaje. -Capacidad continua con una elevación de temperatura en el cobre de 55°C medida por aumento de resistencia sobre una temperatura ambiente de 40°C. -Sistema de enfriamiento. -Desplazamiento angular. -Altura de sitio de instalación. -Clase de aislamiento en los devanados (generalmente clase A). -Boquillas del lado de alto voltaje, bajo voltaje y neutro. -Cambiador de derivaciones con carga y sin carga.

PLACA CARACTERISTICA DE UN TRANSFORMADOR

PUESTA EN SERVICIO Y MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES a) Puesta en servicio: Antes de poner en operación un transformador dentro de una subestación eléctrica conviene efectuar una revisión de lo siguiente: -Rigidez dieléctrica del aceite. Una lectura baja de rigidez dieléctrica del aceite nos indicara suciedad, humedad en el aceite. Para corregir esto se filtra el aceite las veces que sea necesario hasta obtener un valor correcto. -Resistencia de aislamiento. -Secuencia de fases correctas (polaridad). -Tener cuidado de que las lecturas de parámetros (V,I,W) sean las adecuadas.

b) Mantenimiento: Es el cuidado que se debe tener en cualquier tipo de máquinas durante su operación, para prolongar su vida y obtener un funcionamiento correcto. En el caso particular de los transformadores se requiere poco mantenimiento, en virtud de ser maquinas estáticas. Sin embargo, conviene que periódicamente se haga una revisión de alguna de sus partes, como son: -Inspección ocular de su estado externo en general, para observar fugas de aceite, etc. -Revisar si las boquillas no están flameadas por sobre tensiones de tipo externo o atmosférico. -Cerciorarse de que la rigidez dieléctrica sea la correcta, según las normas. -Observar que los aparatos indicadores funcionen debidamente. -Tener cuidado que los aparatos de protección y control operen en forma correcta.

52B

52CT1 CIRCUITO V.Inicial V.Final ID mA

52CT2

52C1

52C2

52C3

52C4

52C5

52BT1 52C2

52CT1 52C3

52CT2 52C4

52C5

52C1

Volts

Banco Volt Amp Densidad Volt Tº Otro Sala Bien Mal Sí No Sí No Sí No Bien Mal

Fecha

Observaciones Realizado por

Estado de estructuras (Corrosión).

Fugas de Aceite en TTPP, TTFF y TTCC.

Estado de aisladores de cadenas de

discos tipo Station, TTCC, TTPP,

TTFF, e Interruptores (Filtraciones).

Registros en libro de novedades.

Estado relés de operación y tarjetas. Ventanas y persianas cerradas. ( Sin Persianas)

Estado de servicios auxiliares C.C. Revisión inventario de la S/E.

Estado de servicios auxiliares C.A. Estado de tapas de cámaras.

Existencia pértiga de operación. Estado de pastelones de canales de cables.

Existencia guantes de operación. Limpieza de patio de BB.CC.

Estado de extintores. (vencimiento ) Limpieza de patio de BT / MT.

Nº Cascos de visitas. Contador medidor de electricidad.

Estado focos y alumbrado de emergencia. Estado de luces y reflectores de patio de maniobras.

Estado operativo linternas recargables. Cierre de malla de patios de maniobras.

Estufas de calefacción. Estado de candados rejas y portones.

Luces interior sala de comando. Cierros alambrado de puas y concertina.

Apariencia interna de sala de comando. Existencia de cuerpos extraños (nidos de pájaros, restos de

volantines y otros, en barras de S/E).Aseo sala de comando.

Perdida de agua en llaves de baño y jardín. Existencia de cebos para roedores.

Aseo baño sala de comando. Apariencia externa de sala de comando (limpieza y pintura).

Fecha: Verificación Estado de Instalaciones Anexas

Fecha

Prueba de radio (Emisión/Recepción).

Observaciones Realizado por

Verificación Estado de Instalaciones de Comunicaciones.

Prueba de alarmas perimetrales de SVR

(telefónica, radial e iluminación).-

Prueba de alarmas técnicas (telefónica y radial). -

Prueba de teléfono.

Celda Piloto Nº Apariencia Gral.

y LimpiezaCargador Celda Piloto Temperatura

Fecha: 25-02-09 Registro Baterías Estacionarias

Derrame

Electrólito

Corrosión

Terminales

Evidencia Voltaje

a Tierra

Nivel Electrólito en cada

celda

Fecha

Realizado por

Ventiladores/Calefactores

Sílica Est. Ppal.

Silica CDBC

Cto. V. Mendez

Bomba de filtro/Contad. Hora General 66 KV. T-2 San Alberto

Nivel Aceite Est.Ppal./CDBC General 66 KV. T-1

Posición CDBC min/max/inst. Contador de Operaciones Cto. Sargento Aldea

Tº Enrollado AT/BT General 15 KV. Inst. Cto. O´higgins

Contador de operaciones CDBC General 15 KV. Inst. Cto. Gamero.

Transformador Nº2 T-9700 Corrientes Máximas

Temperatura Aceite General 66 KV. Cto. Almagro.

Ventiladores/Calefactores Cto. Sargento Aldea

Silica CDBC Cto. Gamero. Sgto Aldea

Nivel Aceite Est.Ppal. Cto. Almagro. O´higgins

Sílica Est. Ppal. Cto. O´higgins Gamero

Posición CDBC min /max/ inst. Cto. V. Mendez Almagro

Contador de operaciones CDBC General 15 KV. T-2 V. Mendez

Tº Enrollado AT / BT General 15 KV. T-1

Transformador Nº1 Contador de Operaciones Voltaje Batería Unidad de Control de

Reconectadores de Circuitos MT.Temperatura Aceite General 66 KV.Celulosa

TOMA DE ESTADOS SUBESTACIONES DE PODER

S/E SANTA ELVIRA (T-Nº7050) Fecha:

TRANSFORMADORES EMPLEADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION

Transformadores de Distribución. Se denomina transformadores de distribución, generalmente los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Aunque la mayoría de tales unidades están proyectadas para montaje sobre postes, algunos de los tamaños de potencia superiores, por encima de las clases de 18 kV, se construyen para montaje en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

Descripción: Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Características Generales: Se fabrican en potencias normalizadas desde 5 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión, se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento

Transformadores Secos Encapsulados en Resina Epoxi

Descripción:

Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión,

en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en

caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en

aceite. Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería,

grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización

intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:

Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislación clase F,

utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo

innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias

normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA,tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV

y frecuencias de 50 y 60 Hz

Transformador tipo SECO

Descripción:

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión,

siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son de aplicación en zonas

urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda

actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:

Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita

mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en

potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y

35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

Transformadores Herméticos de Llenado Integral

Transformador Hermético

Transformadores Rurales Descripción: Están diseñados para instalación monoposte en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.

Aplicaciones Transformador de construcción adecuada para ser instalado en cámaras, o bóvedas en cualquier nivel, pudiendo ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza. Características Potencia: 150 a 2000KVA Alta Tensión: 15 o 24,2KV Baja Tensión: 216,5/125;220/127;380/220;400/231V

Transformadores Subterráneos

Transformador para uso en bóvedas

Aplicaciones El transformador incorpora componentes para protección del sistema de distribución contra sobrecargas, corto-circuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión, montados internamente en el tanque, fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión. Para protección contra sobretensiones el transformador está provisto de dispositivo para fijación de pararrayos externos en el tanque. Características Potencia: 45 a 150KVA Alta Tensión: 15 o 24,2KV Baja Tensión: 380/220 o 220/127V

Transformadores Auto Protegidos

Transformador Auto Protegido

TRANSFORMADOR TIPO “OA”,MONTAJE EN 1PC.

TRANSFORMADOR TIPO PAD-MOUNTED , EN SILICONA

Elementos indicadores de temperatura y nivel de refrigerante.

Transformador de distribución montado en 1PC

Los autotransformadores Se usan normalmente para conectar dos sistemas de transmisión de tensiones diferentes, frecuentemente con un devanado terciario en triángulo. De manera parecida, los autotransformadores son adecuados como transformadores elevadores de centrales cuando sé desea alimentar dos sistemas de transporte diferentes. En este caso el devanado terciario en triángulo es un devanado de plena capacidad conectado al generador y los dos sistemas de transporte se conectan al devanado, autotransformador. El autotransformador no sólo presenta menores pérdidas que el transformador normal, sino que su menor tamaño y peso permiten el transporte de potencias superiores

AUTOTRANSFORMADORES

Los transformadores de corriente T/C Se utilizan para tomar muestras de corriente de la línea y reducirla a un nivel seguro y medible, para las gamas normalizadas de instrumentos, aparatos de medida, u otros dispositivos de medida y control. Ciertos tipos de transformadores de corriente protegen a los instrumentos al ocurrir cortocircuitos. Los valores de los transformadores de corriente son: •Carga nominal: 2.5 a 200 VA, dependiendo su función. •Corriente nominal: 5 y 1A en su lado secundario. se definen como relaciones de corriente primaria a corriente secundaria. Unas relaciones típicas de un transformador de corriente podrían ser: 600/5, 800/5, 1000/5. Usualmente estos dispositivos vienen con un amperímetro adecuado con la razón de transformación de los transformadores de corriente, por ejemplo: un transformador de 600/5 está disponible con un amperímetro graduado de 0 - 600A.

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE T/C

Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensión. Tiene una potencia nominal muy baja y su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados. Además, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deberá ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisión, dependiendo de que tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicación especial.

TRANSFORMADOR DE POTENCIAL TT/PP

TRANSFORMADOR DE POTENCIA T/P.

MONTAJE DE SED EN 1PC Y 2 PC AEREAS MONOFASICAS-TRIFASICAS NOMENCLATURA: SED: SUBESTACION DE DISTRIBUCION LBT: LINEA DE BAJA TENSION LMT: LINEA DE MEDIA TENSION PC: POSTE DE CONCRETO 9MTS BT, 11.5MTS , MT CAVANNA: PORTAFUSIBLE DE TIPO NH

SED TRIFASICA TIPO PORTAL EN 2PC

SED TRIFASICA TIPO PORTAL EN 2PC

SED TRIFASICA TIPO PORTAL EN 2PC, DETALLE SALIDAS BT

SED TRIFASICA TIPO PORTAL EN 2PC, DETALLE SALIDA DE BT

SED TRIFASICA TIPO PORTAL EN 2PC, DETALLE PUENTES DE MT

SED EN 2PC TIPO PORTAL

SED TRIFASICA EN CRUCE DE CARRETERA

SED EN 2 PC TRADICIONAL ( LMT, LBT DESNUDA)

SED EN 2PC TRADICIONAL

SED TRIFASICA EN 1 PC

SED TRIFASICA EN 1 PC

SED TRIFASICA EN 1PC

SED MONOFASICA EN 1PC

SECCINADOR-FUSIBLE DE MT

HILO FUSIBLE MT

PARTES DE UN SECCIONADOR FUSIEBLE DE MT

AISLADORES EPOXICOS DE REMATE

AISLADOR EPOXICO DE PASO O PORTANTE, CON SU ESPIGA

ESPACIADOR POLIMERICO LINEAS COMPACTAS DE MT

PORTAFUSIBLE CAVANNA PARA RED BT

PORTAFUSIBLE CAVANNA PARA RED BT Y FUSIBLE NH

FUSIBLE NH PARA RED BT (SE INSERTA EN PORTAFUSIBLE CAVANNA)

RESUMEN

Definición de S/E.

Es un conjunto de dispositivos eléctricos, que forman parte de

un SEP. Sus funciones principales son: transformar tensiones

y derivar circuito de potencia.

G

CLASIFICACIÓN DE LAS SUBESTACIONES.

Objetivos: Clasificar las Subestaciones Eléctricas de acuerdo a sus

características de diseño, niveles de potencia, tensiones y tipo de

subestación.

•De acuerdo con el tipo de función:

•S/E variadora de tensión (elevar - reducir) •S/E de maniobras o seccionadora de circuitos •S/E mixta (mezcla de las anteriores)

•Según la tensión que manejan:

•S/E de transmisión (desde 500 a 110 kV) •S/E de subtransmisión (desde 110 a 32 kV) •S/E de distribución (desde 32 kV a 400 V)

•De acuerdo al tipo de construcción:

•S/E a la intemperie (en o sobre la superficie del terreno) •S/E subterránea (bajo la superficie del terreno) •S/E encapsulada (elementos dentro de protección)

CARACTERÍSTICAS DE LAS SS/EE. Una S/E queda caracterizada cuando se definen los siguientes

parámetros:

•Localización geográfica y superficie del terreno. Determina método

de construcción, equipamiento y malla de tierra. •Capacidad (kVA ó MVA) a transferir. Determina dimensiones de los

equipos y sistema de protecciones. •Nivel(es) de tensión. Determina dimensionamiento de las aislaciones,

equipamiento y protecciones. • Operaciones a efectuar. Determina cantidad y tipos de algunos

equipos de maniobras.

EQUIPOS PRIMARIOS DE LAS SS/EE. Son los dispositivos y equipos que se encuentran instalados en las SS/EE,

y que son los:

•Transformadores de Potencia. Se utilizan para transmisión y

substransmisión de energía eléctrica en extra AT, AT y MT. Son de

aplicación en centrales de generación, subestaciones transformadoras y

en grandes usuarios.

•Transformadores de Instrumentación

•De Corriente (TT/CC): se utilizan para tomar muestras de corriente de la

línea y reducirla a un nivel seguro y medible.

•De Potencial (TT/PP): con un primario de alto voltaje y un secundario de

baja tensión. Su único objetivo es suministrar una muestra de voltaje del

sistema de potencia.

•Interruptores de Poder. Son aparatos de corte de energía bajo carga,

que permiten efectuar maniobras automáticas o manuales de apertura y

cierre de circuitos o equipos.

•Bancos de Condensadores y Reactores. Son equipos destinados a

compensar la potencia reactiva de la red, ya sea inyectando o retirando la

cantidad necesaria para obtener los niveles deseados de tensión en

barra.

•Fusibles Dispositivos de protección contra sobrecorriente por

sobrecarga o cortocircuito.

•Desconectadores. También llamados seccionadores, son dispositivos

de desconexión de componentes sin carga, a excepción de aquellos que

tienen una pequeña cámara de extinción de gas.

•Pararrayos. Dispositivos que limitan las sobretensiones originadas por

descargas atmosféricas, por maniobras o por desbalance del sistema.

•Sistemas de Protección Es el conjunto de sistemas que mantienen

vigilancia permanente del funcionamiento de la S/E, cuya fin principal es

eliminar o disminuir los daños que puede sufrir el equipamiento eléctrico

en presencia de una falla o perturbación del sistema.

•Sistemas de Control y Supervisión. Es el conjunto de instalaciones en

BT, que permite efectuar maniobras manuales y/o automáticas en las

instalaciones de la S/E, y también poder visualizar los valores de los

parámetros eléctricos de la red.

•Local o Remoto (SCADA)

ASPECTOS TÉCNICOS DE LAS SS/EE DE DISTRIBUCIÓN.

Objetivos: Analizar aspectos técnicos que rigen a las subestaciones

de distribución con sus restricciones.

Exigencias comunes a todos los tipos.

•Cada transformador deberá contar, en su lado primario, con una

protección de cortocircuito, cuya capacidad nominal no sea superior a

2.5 veces la corriente nominal.

•Cada transformador deberá contar con un desconectador o interruptor

que lo permita separar de la alimentación primaria.

•Las protecciones , en todo momento, deberán garantizar una adecuada

protección y correcta coordinación con las demás protecciones.

•Desde el punto de vista de seguridad de las personas deberán respetarse

las Normas de distancias mínimas, proteger las partes energizadas,

proveer a la S/E de un sistema de puesta a tierra seguro, niveles de

iluminación adecuados y no usar el recinto para otro fin.

Exigencias específicas para cada tipo.

•Para SS/EE a la intemperie •Aéreas •El peso máximo tolerado para un transformador montado en un poste es

de 650 kg (50 kVA), y de 2000 kg (300 kVA) si está montado en dos postes.

•En estos casos, por la forma constructiva, se considera separación

(aislamiento de las personas) suficiente de modo que no es necesario

construir cierre adicional. •A nivel de suelo

•A construirse sobre una base de concreto, de tal forma que todas sus

partes energizadas queden dentro encerradas por un muro o bien por una

reja. •Si lo anterior no se puede cumplir, la altura mínima para las partes activas

es de 5,0 m sobre el suelo.

•Para SS/EE Bajo Techo •Exigencias Comunes

•Accesibilidad a la S/E: El diseño deberá contemplar los adecuados

accesos, espacios de trabajo y puertas de amplitud suficientes como para

permitir el ingreso o salida del más voluminoso de los equipos y permitir la

rápida y expedita salida de personas en caso de peligro.

•Los materiales empleados en la construcción deben ser resistentes al

fuego. •Si el transformador es refrigerado por aceite, deberá contemplar la

construcción de un foso o cubas colectoras para recibir el líquido en

caso de rotura del estanque.

•Ventilación de la S/E: el calor producido por las pérdidas en los

transformadores como por el funcionamiento de todo el equipo eléctrico,

debe ser evacuado convenientemente de tal forma de permitir el

funcionamiento eficiente. Esto se puede lograr con circulación normal

(convección) o forzada (ventiladores y/o extractores).

• S/E en recintos techados de uso general

•Acceso expedito a la S/E desde el exterior •Materiales de construcción resistentes al fuego. •Transformadores separados por muros de altura mínima de 2.5 m. •Transformadores con detectores de sobre temperatura y/o sobre

presión. •Transformadores de medida e interruptores serán del tipo seco (en

aire) o de muy pequeño volumen de aceite.

•S/E en recintos techados de uso exclusivo •Materiales de construcción resistentes al fuego. •En caso que el recinto esté adosado a otro edificio, el espesor del muro

divisorio debe cumplir con la norma (concreto= 10 cm, albañilería= 20

cm) y no debe haber comunicación entre ellos.

•Para SS/EE en Bóvedas o Subterráneas

• Se considerará subterránea o en bóveda si la excavación es bajo el

nivel del suelo y el techo no sobresale más de 80 cm de éste.

•Los muros y las losas deben ser impermeables. En todo caso debe

contar con drenajes o medio de evacuación del agua que pudiera

penetrar.

•Las aberturas de ventilación deben ir en el techo o muros para

circulación natural del aire.

Que dice la normativa Chilena…?????

ESTUDIAR.. Nseg.5.7.1.- Capítulo 5 “Centrales y Subestaciones” Desde Art.36° a Art. 85°.

Muchas gracias por vuestra atención