Equipos de puesta a tierra y cortocircuito Subestaciones ...
Subestaciones y Sistemas de Puesta a Tierra
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8/18/2019 Subestaciones y Sistemas de Puesta a Tierra
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SUBESTACIONES ELECTRICAS Y SISTEMAS DE CUESTA A TIERRA
CRISTYAN DAVID OLIVEROS
PABLO JOSE TAPIAS
HARLEY MONTERO RAMOS
NESSITH CANEDO
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA
SISTEMA DE POTENCIA
VALLEDUPAR CESAR
2012
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SUBESTACIONES ELECTRICAS Y SISTEMAS DE CUESTA A TIERRA
CRISTYAN DAVID OLIVEROS
PABLO JOSE TAPIAS
HARLEY MONTERO RAMOS
NESSITH CANEDO
SANDRA MOLINA
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS
PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA
SISTEMA DE POTENCIA
VALLEDUPAR CESAR
2012
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INTRODUCCIÓN
Desde los comienzos del hombre en el uso de la maquinas eléctricas se tuvo la
gran problemática en cuanto al trasporte de esta puesto que es algo complicado
transportar la energía AC que la DC, para esto se implemento desde un método de
transporte al implementar un cableado desde un punto a otro. Para este método
se pensó en las subestaciones eléctricas, a continuación se inormara acerca de
esta ! todas sus características, es decir, sus topologías o distribuciones de
barra"es, !a que nos muestran la manera más optima de poder estructurar una
subestación de acuerdo a su aplicación.
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SUBESTACIONES ELECTRICAS
#na subestación es un con"unto de máquinas, aparatos ! circuitos, que tienen la
unción de modiicar los parámetros de la potencia eléctrica, permitiendo el control
del lu"o de energía, brindando seguridad para el sistema eléctrico, para los
mismos equipos ! para el personal de operación ! mantenimiento. $u equipo
principal es el transormador .
Las subesa!"#$es se %ue&e$ !'as"("!a) !#*# s"+ue,
• $ubestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas.
• $ubestaciones receptoras primarias.
• $ubestaciones receptoras secundarias.
Subesa!"#$es e$ 'as %'a$as +e$e)a)as # !e$)a'es e'-!)"!as./ %stas se
encuentran en las centrales eléctricas o plantas generadoras de electricidad, paramodiicar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores,
permitiendo así la transmisión en alta tensión en las líneas de transmisión. &os
generadores pueden suministrar la potencia entre ' ! (' )* ! la transmisión
depende del volumen, la energía ! la distancia.
http://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformador
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Subesa!"#$es )e!e%#)as %)"*a)"as./ $e alimentan directamente de las líneas
de transmisión, ! reducen la tensión a valores menores para la alimentación de los
sistemas de sub transmisión o redes de distribución, de manera que, dependiendo
de la tensión de transmisión pueden tener en su secundario tensiones de ++', - !
eventualmente /.', +.(, .- o /.+ )*.
Subesa!"#$es )e!e%#)as se!u$&a)"as./ 0eneralmente estas están
alimentadas por las redes de sub transmisión, ! suministran la energía eléctrica a
las redes de distribución a tensiones entre /.' ! .- )*.
&as subestaciones, también se pueden clasiicar por el tipo de instalación, por
e"emplo1
• $ubestaciones tipo intemperie.
• $ubestaciones de tipo interior.
• $ubestaciones tipo blindado.
Subesa!"#$es "%# "$e*%e)"e./ 0eneralmente se constru!en en terrenos
e2puestos a la intemperie, ! requiere de un dise3o, aparatos ! máquinas capaces
de soportar el uncionamiento ba"o condiciones atmoséricas adversas 4lluvia,
viento, nieve, etc.5 por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensión.
Subesa!"#$es "%# "$e)"#)./ %n este tipo de subestaciones los aparatos !
máquinas están dise3ados para operar en interiores, son pocos los tipos de
subestaciones tipo interior ! generalmente son usados en las industrias.
Subesa!"#$es "%# b'"$&a./ %n estas subestaciones los aparatos ! las
máquinas están bien protegidos, ! el espacio necesario es mu! reducido,
generalmente se utilizan en ábricas, hospitales, auditorios, ediicios ! centros
comerciales que requieran poco espacio para su instalación, generalmente se
utilizan en tensiones de distribución ! utilización.
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&a razón técnica que e2plica por qué el transporte ! la distribución en energía
eléctrica se realizan a tensiones elevadas, ! en consecuencia, por qué son
necesarias las subestaciones eléctricas es la siguiente1
• &as pérdidas de potencia que se producen en un conductor por el que
circula una corriente eléctrica, debido al %ecto 6oule, son directamente
proporcionales al valor de esta 4 5.
• &a potencia eléctrica transportada en una red es directamente proporcional
al valor de su tensión ! al de su intensidad 4 5.
Por tanto, cuanto ma!or sea el valor de la tensión, menor deberá ser el de
intensidad para transmitir la misma potencia !, en consecuencia, menores serán
las pérdidas por eecto 6oule.
Además de transormadores, las subestaciones eléctricas están dotadas de
elementos de maniobra 4interruptores, seccionadores, etc. ! protección usibles,
interruptores automáticos, etc. que desempe3an un papel undamental en los
procesos de mantenimiento ! operación de las redes de distribución ! transporte.
CLASIFICACION DE SUBESTACIONES ELECTRICASCLASIFICACIÓN DE LAS SUBESTACIONES.
Las subestaciones se clasifcan de acuerdo a su nivel detensión, de acuerdo a su confguración y de acuerdo a suunción. De acuerdo al Nivel de Tensión: De Ultra Alta tensión(Un>!! "#.$, De %&tra Alta Tensión ('!! "#. Un))! "#.$,De Alta Tensión ()*"#Un'!! "#.$, De Distribución (+.+
"#Un "#.$ y De -aa Tensión.
De acuerdo a la confguración: De -arra /encilla, De Doble-arra, De doble -arra 01s -y 2ass, De Doble -arra 01s/eccionador de Transerencia, De doble -arra 01s -arra de
Transerencia, 3nterru4tor y 5edio, %n Anillo, Doble Anillo y2ir10ide.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Seccionadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fusibles&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Seccionadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fusibles&action=edit&redlink=1
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De acuerdo a su unción: De 6eneración, De Transor0ación,5i&ta (6eneración y Transor0ación$ y De 7o04ensación(7a4acitiva /erie y 7a4acitiva$
TIPOS DE SUBESTACIONESUna subestación de distribución o centro de transor0ación esel conunto de instalaciones y e8ui4os el9ctricos encargado derealiar la transor0ación de niveles de alta, 0edia o baatensión a niveles adecuados 4ara la distribución de energ;ael9ctrica, o4eradores de
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industriales o residenciales de estratos ,* y '. La subestacióna9rea est1 conor0ada 4or un transor0ador redistribución,aco04aBado de su res4ectiva 4rotección contra sobretensión(Descargadores de sobretensión D/T$ y 4rotección contrasobre corriente (cortacircuitos$, co0o ta0bi9n de algunosaccesorios indis4ensables 4ara su 0ontae co0o a4oyos,aisladores y Cerraes. Los transor0adores utiliados en esteti4o de subestación 4ueden ser 0ono1sicos o tri1sicos y losabricantes orecen transor0adores de distribución con4otencias no0inales nor0aliadas 8ue no e&ceden los )!"#A, cuando la 4otencia no0inal e&cede los *.)#A o el4eso del transor0ador sobre4asa los+)!"g, se re8uiereutiliar 4ara su instalación una estructura ti4o E. La estructurati4o E se co04one de dos a4oyos (4ostes$.La ali0entación de
los transor0adores 8ue conor0an una subestación a9rea4uede Cacerse 4or red a9rea subterr1nea
SUBESTACIÓN DE PISO:La subestación de 4iso se utilia en onas urbanas, 4ara4restar el servicio a usuarios industriales, co0erciales,alu0brado 4blico y residencial. Las subestaciones de 4iso4resentan variantes 8ue deter0inan su clasifcación en:subestación ti4o 4atio, subestación ti4o 4edestal o 4ad
0ounted y subestación ca4sulada.
SUBESTACIONES TIPO PATIO:Las subestaciones ti4o 4atio son e04leadas a la inte04erieen algunas industrias, Cabitual0ente son ali0entadas 4orredes subterr1neas a ',) "# y en el lado de baa tensión se4ueden 0anear niveles detención segn la necesidad delusuario.
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SUBESTACIÓN PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN): La subestación 4edestal o 4ad 0ounted (ti4o ard;n$ 4uedeser utiliada a la inte04erie o al interior de edifcios, orecenseguridad 4ara ser instalada en lugares en 8ue e&iste 4aso de4ersonas co0o en 4ar8ues o avenidas. La subestación de4edestal est1 conor0ada 4or dos gabinetes, uno en el 8ue se
encuentra aloado el transor0ador el cual lleva sus4rotecciones internas y otro 4ara la caa de 0aniobras, estosgabinetes cuentan con cerradura 8ue i04iden el ingreso de4ersonal no autoriado. La subestación de 4edestal debecontar con una 4uesta tierra a la 8ue se conectan las 4artes0et1licas de la subestación, al neutro del transor0ador y latierra de los descargadores de sobretensión.
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SUBESTACIONES CAPSULADAS: Las subestaciones o centros de transor0ación ca4suladas,son a8uellas en las 8ue e&iste un recinto cerrado en el cual seencuentran aloadas varias celdas, una de ellas destinada4ara el transor0ador de distribución, una celda 4ara ele8ui4o de 4rotección y 0aniobra, es decir el seccionadortri4olar de trabao bao carga con nivel de aisla0iento de )"#F otra celda alberga el gru4o de 0edida co04uesto 4or lostransor0adores de 4otencial y de corriente.
SUBESTACIONES TIPO LOCAL
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Las subestaciones ti4o local en la actualidad no son4er0itidas, debido al 4eligro latente al 8ue est1 e&4uestoel4ersonal, ya 8ue tanto el transor0ador de distribución, losseccionadores de o4eración bao carga o elbarrae, seencuentran a la vista en el interior de un recinto cerrado de'.)G*.)G' 0
SUBESTACIÓN SUBTERRÁNEALa subestación subterr1nea se instala bao el nivel del 4iso enandenes, onas verdes, o en un 4redio 4articular, est1nconor0adas 4or dos bóvedas una 4ara el transor0ador yotra 4ara el seccionador de 0aniobras, estas se encuentranunidas 4or un banco de ductos. %l seccionador debe ser deti4o inundable de o4eración bao carga de *!! A, debe contarcon codos 4re 0oldeados sin 4artes vivas e&4uestas, 4ara lacone&ión de los ter0inales de 0edia tensión %l transor0ador4uede ser su0ergible u ocasional0ente su0ergible deca4acidad Casta *!! "#A, con la 4ro4iedad de 4er0anecerCasta tres Coras en agua, si el transor0ador no cuenta con elconunto de 4rotección y secciona0iento interno, se debeninstalar seccionadores inde4endientes en aceite o en/H+su0ergiblesF los bornes de cone&ión de baa tensióndeben ser aislados y los de alta deben ser codos 4re
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0oldeados resistentes a la Cu0edadF entre el tan8ue deltransor0ador y el 4iso de la bóveda debe e&istir unadistancia su4erior a cent;0etros. La bóveda deltransor0ador debe dis4oner de una cubierta re0ovible en la4arte su4erior 8ue 4er0ita el acceso a los usibles internos ylos bues de 0edia y alta tensión del transor0ador sin tener8ue ingresar a la bóveda.
ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN
&os elementos que constitu!en una subestación se pueden clasiicar en elementos
principales ! elementos secundarios.
ELEMENTOS PRINCIPALES
+. 7ransormador.
(. 8nterruptor de potencia.
. 9estaurador.
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SUBESTACION
ELECTRICA
corriente decorto
circuito
tension enla 8ue
traba.a lainstalacion
corriente deservicio a0a&i0a4otencia
nivel deaisla0iento(seguridad$
Como en el planteamiento ! pro!ección de las subestaciones eléctricas, los
parámetros desde el punto de vista eléctrico son undamentales porque sobre los
cuales se da la actividad de la selección, aplicación de las particularidades
constructivas e instalación de subestaciones como de sus equipos, aparatos. Así
siendo los parámetros1
Cuando subestaciones conectados a las plantas generadoras prevén
generalmente dos sistemas, una que unciona a tensión de generación para luego
transormarlas en tensiones necesarias en los servicios au2iliares de la planta, ! el
otro sistema operará a las tensiones de transmisión usados en las subestaciones
secundarias, receptoras. $e deinen las tensiones de operación en el lado de
transmisión por la tensión usada en las líneas ! en el otro lado por los valores
usados para la distribución, no se debe olvidar que en algunos casos se presentan
subestaciones eléctricas que pueden requerir dos tensiones secundarias, en tal
caso es normal utilizar transormadores con devanados terciarios.
OPERACIÓN DE SUBESTACIONES
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$on toda clase acciones o pasos realizados para >umplir determinado
procedimiento en una subestación o quipo, las ha! de mantenimiento, de
reparación ! de puesta en marcha.
Ma$"#b)as &e *a$e$"*"e$#, $on las que se realizan periódicamente para
mantener en correcto uncionamiento a un quipo o subestación, mediante
termograía se hacen algunas revisiones para saber qué elementos están por
quedar uera de servicio, para de esta orma anticipar el da3o ! cambiar la pieza
que allara en alg?n momento.
Ma$"#b)as &e )e%a)a!"$, $on la que se realizan cuando alguno de los
elementos se da3a o no unciona bien, suelen presentarse cuando se presenta
una sobretensión, un cortocircuito o una sobrecarga. %n estas se puede dar el
caso que se tenga que sacar o aislar una parte de la subestación para realizar la
maniobra de reparación.
Ma$"#b)as &e %uesa e$ *a)!3a, $on las que se realizan para poner enuncionamiento a una subestación o equipo, en el caso de subestaciones, no
suelen realizarse con recuencia !a que una vez puesta en uncionamiento la
subestación, son las maniobras de mantenimiento las encargadas de hacer que no
se presenten allas graves que saquen de uncionamiento a la subestación.
@ $eguridad1 %ste criterio mide la propiedad de la subestación para orecer servicio
continuo a pesar de la presencia de allas en alguno de los equipos.
NIVELES DE VOLTAJE.
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&as necesidades del sistema comprenden la selección de niveles óptimos de
volta"e, que dependen de las necesidades de carga ! distancia de línea de
transmisión implicada. uchas grandes plantas termoeléctricas ! nucleares están
ubicadas a grandes distancias de los centros de carga para aprovechar menor
costo de los terrenos, abundancia de agua para enriamiento, abastecimiento
económico de combustible ! consideraciones ambientales menos estrictas. Por
estas razones, el uso de volta"es de transmisión de hasta :')* se vuelve más
com?n.
&as subestaciones utilizadas en los sistemas de distribución operan en clases de
volta"e de +.; a - Bva. &as subestaciones de transmisión, que dan servicio a
uentes de energía eléctrica en masa, operan de - a :')*. &as clases de volta"e
utilizados en %stados #nidos para subestaciones grandes inclu!en las de -, ++',
+;, ++, (= ! (;: Bva. 4Considerando alto volta"e o clase
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Cuando las estructuras son de acero o aluminio requieren cimientos de concreto,
sin embargo, cuando son de madera no se requieren estos cimientos.
%l dise3o de las estructuras de soporte se ve aectado por las separaciones entre
ases ! la altura libre ba"o los hilos que se requieren, por los tipos de aisladores,
por la longitud ! peso de las barras ! otros equipos, ! por el viento ! la carga de
hielo
%n las subestaciones se requieren otros traba"os estructurales concretos que
comprenden la selección ! preparación del terreno, caminos, salas de control,
registros, conductos, ductos, drena"es, diques ! cercas.
SELECCIÓN DEL TERRENO.
%stos traba"os comprenden un estudio de topograía ! la tra!ectoria de
escurrimientos de la zona, "unto con la investigación del subsuelo
TOPOLOGIA DE LAS SUBESTACIONES
%n las subestaciones e2isten dierentes coniguraciones para los barra"es, estas
dependen del n?mero de equipos disponibles ! de la propia ubicación de la
subestación en un sistema interconectado. A continuación se dará una breve
e2plicación de cada una de las posibles coniguraciones1
%n los diagramas se muestra el equipo de corte con la siguiente se3alización una
425 para los interruptores ! un 4F5 para los seccionador
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• Ba))a4e se$!"''#, %n esta coniguración
se tiene un ?nico barra"e al que llegan
cada una de las líneas provenientes de
un quipo de generación o de otra
subestación de potencia, cada línea
cuenta con un interruptor acompa3ado
de sus respectivos seccionadores uno
en cada e2tremo, además de dos
transormadores conectados al barra"e cada uno con su respectivo
interruptor ! seccionador, desde los cuales puede circular corriente a media
tensión o a alta tensión en el caso de trasmisión desde un central de
generación. &a coniguración es la más económica posible !a que contiene
el menor n?mero de equipos.
Des5e$a4as,
@ &a alla o mantenimiento de un interruptor pone uera de servicio al circuito
completo que presenta la anomalía.
@ #n mantenimiento en el barra"e de"a uera de servicio a toda la subestación.
@ Cuando se presenta una alla en el barra"e salen de uncionamiento todos los
circuitos debido a que se disparan todos los interruptores de los circuitos.
Ba))a4e se$!"''# se!!"#$a, %sta coniguración es similar a la anterior con la
?nica dierencia que se le ha agregado un interruptor en la parte media del barra"e
con sus seccionadores llamado campo de seccionamiento, con el aumento de
quipo aumentan los costos de la coniguración pero gracias a esto ha! ganancia
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en la le2ibilidad ! en la continuidad del servicio de la subestación. Aectando solo
el '=G de su uncionamiento.
Ve$a4as,
@ Cuando se presenta una alla en el barra"e o en el interruptor, seccionador de un
circuito se dispara la protección dierencial, "unto con el interruptor del campo de
seccionamiento, esto hace que independicen cada una de las zonas permitiendo
de esta manera aislar la zona que se encuentra en alla ! poder realizar el
respectivo mantenimiento o reparación. $e utiliza para acoplar el sistema de sub
transmisión con el de distribución.
Des5e$a4as,
@ %l mantenimiento de interruptor de pone uera de circulación dicho circuito.
@ %l mantenimiento al campo de seccionamiento o a uno de los barra"es pone uera
de servicio el '=G de la subestación en la zona aectada.
• Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Y T)a$s(e)e$!"a, %sta coniguración incorpora
aun ma!or cantidad de elementos que las anteriores por lo que es más
costosa ! ocupa ma!or área, entre estos elementos encontramos dos
barra"es uno principal ! uno llamado de transerencia, un interruptor ! dos
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aumentada en orma transversal. $u utilización depende del área disponible para
la subestación.
1.6.7 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Se!!"#$a Y T)a$s(e)e$!"a, %sta coniguraciónes una variante de la Iarra"e doble principal ! transerencia solo que en esta se a
adicionado un campo de seccionamiento en el barra"e principal ! con este logar
mantener un '=G de la subestación en uncionamiento en caso de alla, solo que
para au2iliar uno de los circuitos &+, &( ! 7( es necesario el campo de
seccionamiento del barra"e principal se encuentre en uncionamiento.
1.6.8 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Y Rese)5a, %sta coniguración tiene también dos
barra"es como la anterior, solo que en esta todos los circuitos pueden ser
transeridos de un barra"e a otro, por lo que el diámetro de los conductores del
barra"e es igual. %sta coniguración adiciona un seccionador de b!FPass a cada
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circuito para en dado caso poder realizar mantenimiento al interruptor de línea o
transormador, también tiene dos seccionadores selectores de barra"e ! un
interruptor acoplador de barra"es, este ultimo puede remplazar cualquiera de los
interruptores de los circuitos de línea o transormador, pero solo a uno de estos no
se puede dar el caso de remplazar a dos circuitos, ! cuando una barra"e alla se
disparan los seccionadores del barra"e en alla.
&a ubicación de este tipo
de subestación, aunque
su costo es más elevado que las
anteriores, es en sistemas
interconectados por su gran le2ibilidad en operación ! por presentar ma!or
continuidad del servicio.
1.6.9 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Se!!"#$a Y Rese)5a, %sta coniguración es
similar a la anterior solo que se ha agregado el campo de seccionamiento del
barra"e principal para hacer la protección selectiva, en este caso para remplazar
un interruptor de las líneas &, &/, 7( con el campo acoplador de barras debe
estar cerrado ! en uncionamiento para poder realizar el reemplazo.
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1.6.: Ba))a4e e$ a$"''#,
%sta coniguración, como su
nombre lo indica, está en orma de
anillo. %l barra"e se encuentra
seccionado en varias partes, cada
circuito de línea o transormador
posee dos seccionadores de
barra"e a cada lado lo que llegado el caso permite que dicho circuito se alimentado
por cualquiera de los seccionadores ad!acentes de barra"e. Para su
uncionamiento es necesario que todos los seccionadores de barra"e se
encuentren cerrados.
Ve$a4as ; &es5e$a4as,
@ Cuando se presenta una alla en el barra"e o en uno de los seccionadores de
barra"e, esto hará que se dispararen todos los interruptores de los circuitos de
línea ! de transormador, poniendo uera de servicio a la subestación, aunque es
posible volverla a poner en servicio una vez que se ha detectado el circuito en
alla, !a que este puede ser aislado de los demás abriendo los seccionadores de
barra"es ad!acentes.
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@ &a cantidad de seccionadores de barra"e puede hacer que sea ma!or la
posibilidad de allas, para el mantenimiento de un circuito se deben abrir cada uno
de los seccionadores ad!acentes de barra"e ! des energizar el circuito.
• Ba))a4e e$ *a''a,
%n esta coniguración el barra"e se encuentra seccionado, tanto con
seccionadores, como con interruptores, cada circuito de línea o transormador
tiene dos interruptores ad!acentes con sus respectivos seccionadores desde
donde puede ser alimentado, para su normal uncionamiento todos los
seccionadores e interruptores deben estar cerrados. %stas características
hacen de esta coniguración una de las que más garantiza la continuidad del
servicio ! le2ibilidad en su operación por lo que se utiliza en sistemas
interconectados.
Ve$a4as ; &es5e$a4as,
@ Como los circuitos son alimentados por dos dierentes puntos por lo que es
posible realizar un mantenimiento a un interruptor sin necesidad de interrumpir el
servicio.
@ #na alla en barra"e hace disparar los circuitos ad!acentes por lo que solo hace
salir de servicio a uno de los circuitos ! no ha todos como es el caso de otras
coniguraciones.
I$e))u%#) ; *e&"#,
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%n esta coniguración nuevamente se
tienen dos barra"es ! además dispone
de tres interruptores por cada dos
circuitos. Cada circuito puedes ser
alimentado por cualquiera de los
barra"es, por lo que estos deben ser
dise3ados para soportar la carga de todos los circuitos. %ste esquema es mu!
le2ible en operación ! la continuidad del servicio le permite ser instalada cerca a
una central generadora o en aquellas donde el lu"o de potencia sea considerado.
D#b'e ba))a4e b'e "$e))u%#),
%sta coniguración es la
más coniable ! costosa
de todas las anteriores,
posee dos barra"es
dise3ados para soportar a
todos los circuitos ! cada circuito es alimentado por dos interruptores uno en cada
barra por lo que en caso de alla en un interruptor el circuito puede ser conectado
al otro barra"e con el otro interruptor. 7odas estas características hacen de esta
coniguración la más coniable pero la cantidad de elementos también la hacen
mu! costosa, puede ser ubicada en una central de generación en donde la
continuidad del servicio sea lo primordial.
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SEGURIDAD HACIA LAS PERSONAS
%l riesgo de muerte de una persona que ha surido contacto con alg?n elemento
energizado, depende de1Jrecuencia.agnitud.Duración de la circulación de corriente a través del cuerpo humano.
%l tiempo que una persona puede soportar la circulación de una corriente eléctrica
a través de su cuerpo, sin surir da3o corporal 4ibrilación ventricular5, es bastante
corto ! puede ser determinada mediante una ecuación e2perimental dada en la
ecuación
Donde1
8)1 *alor eicaz má2imo de la corriente a través del cuerpo humano 4A5
t1 7iempo de duración del contacto 4seg.5
=.++1 Constante empírica
%sta ecuación permite determinar el potencial má2imo al que puede quedar
sometido una persona cuando queda sometida a una dierencia de potencial.
&a AK$8L8%%% ha propuesto en su orma st.;=, una serie de e2presiones para el
cálculo apro2imado de la solicitaciones de volta"e en el interior ! contorno de una
malla a tierra. %stas e2presiones se basan en una modelación simpliicada de una
malla, complementada con estudios e2perimentales realizados en modelos 4cuba
electrolítica5. &as proposiciones iníciales se han ido modiicando en las nuevas
versiones de la norma, en la medida que los métodos más e2actos disponibles,
han indicado dierencias importantes con los valores obtenidos de este método
apro2imado.
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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA
%stos sistemas son la unión de todos elementos metálicos que, mediante cables
de sección suiciente entre las partes de una instalación ! un con"unto de
electrodos, permite la desviación de corrientes de alla o de las descargas de tipo
atmosérico, ! consigue que no se pueda dar una dierencia de potencial peligrosa
en los ediicios, instalaciones ! supericie pró2ima al terreno .
ELEMENTOS
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• L=$ea &e e$'a!e !#$ "e))a1 Conductor conectado a los electrodos
• B#)$es &e %uesa a "e))a, cone2ión entre la línea de enlace ! los distintos
conductores de protección
• C#$&u!#)es &e %)#e!!"$, unen los distintos puntos de la instalación
con la línea de enlace.
EL OBJETIVO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.
%l de brindar seguridad a las personas.
Proteger las instalaciones, equipos ! bienes en general, al acilitar !
garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.
%stablecer la permanencia, de un potencial de reerencia, al estabilizar
la tensión eléctrica a tierra, ba"o condiciones normales de operación.
DIFERENCIA ENTRE NEUTRO Y TIERRA.
&a dierencia de estos dos elementos es
que el neutro lo usamos como regreso de
nuestra línea de alimentación o en otras
palabras es por donde pasa la corriente de
regreso a los postes de suministro
eléctrico.
Por otro lado la cone2ión a tierra, es la
cone2ión que usamos para que circule la
corriente no deseada o descargas
eléctricas hacia tierra para evitar que da3en a equipos eléctricos, electrónicos e
incluso a personas, e2plicado de otra orma es la cone2ión que usamos para la
protección personal ! de equipos contra sobre tensiones o descargas eléctricas de
cualquier tipo.
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TIPOS.
%n una instalación podrá e2istir una puesta a tierra de servicio ! una puesta atierra de protección.
&a tierra de servicio es la malla de tierra donde se conecta el punto neutro de un
transormador de potencia o de una máquina eléctrica. &a resistencia de la malla
de servicio depende e2clusivamente del valor de corriente de alla monoásica que
se desea tener en el sistema.
&a tierra de protección es la malla de tierra donde se conectan todas las partesmetálicas de los equipos que conorman un sistema eléctrico, que normalmente no
están energizados, pero que en caso de allas pueden quedar sometidos a la
tensión del sistema. &os valores de resistencia de la malla de protección están
limitados por condiciones de seguridad de los equipos ! de las personas que
operan el sistema de potencia. &as tensiones de paso, de contacto ! de malla
má2imas deinidas por normas internacionales, deinen el valor de la resistencia
de la malla.
%s com?n usar la misma malla de tierra de una subestación tanto como malla de
servicio como malla de protección. %n la medida que se cumplan las condiciones
de seguridad esto no es problema. Ko está permitido conectar a la misma malla
sistemas de tensiones dierentes.
SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA.
&os sistemas eléctricos de potencia, desde el punto de vista de su cone2ión con
respecto a tierra, pueden clasiicarse en1
$istemas aislados.
$istemas aterrizados.
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Sistemas aislados.
&os sistemas aislados no tienen una cone2ión intencional a tierra. Cabe destacar que la cone2ión a tierra en sistemas aislados se hace a través de caminos de alta
impedancia, como son las capacidades distribuidas de los alimentadores 4cables !
líneas aéreas5 ! a través de las impedancias de los pararra!os. &a principal
característica de este tipo de sistema son las ba"ísimas corrientes de cortocircuito
monoásico que presentan, en caso de e2istir una alla en el sistema. Por esta
razón es necesario disponer de protecciones especiales, mu! sensibles que
puedan detectar la presencia de una alla monoásica del orden de miliamperes. %l
retorno de la corriente de alla monoásica en sistemas aislados se produce a
través de capacidades distribuidas de los cables ! de las líneas.
&a principal venta"a de estos sistemas, es la ma!or continuidad de servicio que se
logra, !a que pueden seguir operando en la presencia de una alla monoásica. $in
embargo, son más las desventa"as que presentan los sistemas aislados, razón por
la cual son poco utilizados en la actualidad. Desde el punto de vista de la
continuidad de servicio, los sistemas aislados no
presentan más venta"a que los sistemas aterrizados a través de alta resistencia,
con la dierencia que en estos ?ltimos, las tensiones pueden limitarse.
#na orma de detectar la e2istencia de allas monoásicas en sistemas aislados, es
conectando voltímetros entre ase ! tierra. %stos dispositivos son capaces de
detectar la ase da3ada, pero no de ubicar el punto de alla.
Sistemas aterrizados.
&os sistemas aterrizados se caracterizan por tener el neutro de los
transormadores o generadores conectados a tierra. %stos sistemas no presentan
el inconveniente de sobretensiones mencionado en el sistema aislado, !a que
cuando se produce un cortocircuito monoásico, éste es detectado inmediatamente
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por las protecciones de sobre corriente residual ! por lo tanto, despe"ado
rápidamente.
&a cone2ión a tierra puede realizarse de distintas maneras, distinguiéndose
principalmente las siguientes1
$ólidamente aterrizados.
9esistencia de ba"o valor.
9esistencia de alto valor.
9eactor.
Iobina Petersen.
&os sistemas aterrizados, protegen la vida ?til de la aislación de motores,
transormadores ! otros componentes de un sistema. &os sistemas aterrizados, al
garantizar una corriente de alla elevada permiten utilizar protecciones rápidas !
seguras que despe"en las allas a tierra en un tiempo no ma!or a ' seg. &a
resistencia del neutro, tiene limitada su capacidad de corriente, deinida por el
tiempo que dura la corriente que pasa por ella, siendo su má2imo de += segundos.
&a tensión de resistencia corresponde a la tensión entre ase ! neutro del sistema.
&a corriente corresponde al valor de corriente que luirá por la resistencia durante
el cortocircuito con la tensión nominal aplicada.
MALLAS DE TIERRA.
&a malla de tierra es un con"unto de conductores desnudos que permiten conectar
los equipos que componen una instalación a un medio de reerencia, en este caso
la tierra. 7res componentes constitu!en la resistencia de la malla de tierra1
&a resistencia del conductor que conecta los equipos a la malla de tierra.
&a resistencia de contacto entre la malla ! el terreno.
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&a resistencia del terreno donde se ubica la malla.
#na malla de tierra puede estar ormada por distintos elementos1
#na o más barras enterradas.
Conductores instalados horizontalmente ormando diversas coniguraciones.
#n reticulado instalado en orma horizontal que puede tener o no barras
conectadas en orma vertical en algunos puntos de ella.
&as barras verticales utilizadas en la construcción de las mallas de tierra reciben
el nombre de barras copperMeld ! están construidas con alma de acero revestidas
en cobre. %l valor de la resistencia de una malla de tierra depende entre otros
parámetros de la resistividad del terreno. %l método más usado para determinar la
resistividad del terreno es el de $chlumberger, el cual permite determinar las
capas que componen el terreno, como también la proundidad ! la resistividad de
cada uno de ellos.
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OBJETIVOS DE UNA MALLA.
&os ob"etivos undamentales de una malla de tierra son1
%vitar tensiones peligrosas entre estructuras, equipos ! el terreno durantecortocircuitos a tierra o en condiciones normales de operación.
%vitar descargas eléctricas peligrosas en las personas, durante condiciones
normales de uncionamiento.
Proporcionar un camino a tierra para las corrientes inducidas. %ste camino debe
ser lo más corto posible.
TIPOS DE MALLAS.
$e deben distinguir dos tipos de mallas en una instalación eléctrica que son1
Ma''as &e a'a e$s"$.
Ma''as &e ba4a e$s"$.
Ambas mallas deben estar separadas de modo que la inducción de volta"es de la malla de
alta en la de ba"a sea a +(' *, a menos que la resistencia de cada una de ellas, en orma
separada, sea inerior a + , en este caso pueden las mallas conectarse entre sí.
&a resistencia de una malla de ba"a tensión, seg?n la norma editada por la $uperintendencia
de $ervicios %léctricos ! Combustibles 4$%C5 queda limitada como se muestra en la
e2presión1
R=65
2.5∗ I
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Donde1
'1 *alor de tensión má2imo a que puede quedar sometida una persona cuando sucede un
cortocircuito a tierra.
81 Corriente de operación de la protección del circuito o del equipo protegido por la puesta a
tierra.
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CONCLUSIONES
$e pudo conocer a ondo la subestación eléctrica, que hace un traba"o mu!
importante al regular ! repartir la electricidad hacia lugares o puntos deseados
para que un transormador nos convierte la energía eléctrica hasta la deseada !
utilizada, además que recuentemente las subestaciones que requieren alta
eiciencia ! coniabilidad, pueden tener sus componentes seleccionados
estrictamente sobre un punto de vista de tipo ! sistema de barra ! operación !
parámetros eléctricosE por lo tanto, &as subestaciones enteras como un con"unto
de los componentes como estructuras, equipos, protección, etc. son
imprescindibles que progresivamente deben tener un gran desempe3o para que
puedan dar un resultado esperado así todos nosotros tengamos una vida me"or
gracias a el proceso de trasporte de la energía desde que se genera hasta que la
utilizamos en nuestras casas desde las redes p?blicas.
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BIBLIOGRAFIA
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• Duncan 0lover, ulu)utla $. $arma, $istemas de Potencia1 análisis !
dise3o. %diciones de ingeniería ! Ciencia. ra ed.• Apuntes de la #niversidad Distrital de la acultad 7ecnológica en 8ngeniería
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