diseño se 34,5kv

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DISEO E INSTALACIN DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5kV.

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO

DE INGENIERO ELECTRICISTA

P R E S E N T A:

L V A R O V I E Y R A C O L N A L E X I S MANUEL D E O L M O S R A M R E Z

ASESORES

Ing. Daniel Antonio Mata Jimenez. Ing. Israel Camacho Rodriguez.

Mxico, D. F. 06 de Febrero de 2013

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL ZACATENCO

DISEO E INSTALACIN DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5kV

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INDICE

DISEO E INSTALACIN DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5kV PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA JUSTIFICACIN OBJETIVOS INTRODUCCIN

4 5 5 6

CONTENIDO

I. GENERALIDADES

8

1.1.- SISTEMA ELCTRICO DE POTENCIA (SEP) 8 1.1.1 Generacin

1.1.2 Lnea de Transmisin 1.1.3 Subestaciones elctricas 1.1.4 Distribucin

8 9 10 11

1.1.4.1 Clasificacin de los sistemas elctricos de distribucin

1.1.4.2 Principales componentes de los sistemas de distribucin

1.1.4.3 Alimentadores primarios de distribucin 1.1.4.4 Transformadores de distribucin 1.1.4.5 Elementos secundarios de los sistemas de

distribucin

11 13 13 14 18

1.1.5 Demanda 18 1.2 INDICES DE CALIDAD DE ENERGA 19 1.3 CONCEPTOS GENERALES DE SUBESTACIONES ELCTRICAS 20 1.3.1 Subestacin elctrica definicin

1.3.2 Clasificacin de las subestaciones elctricas. 1.3.2.1 Subestacin en las plantas generadoras o

centrales elctricas 1.3.2.2 Subestaciones receptoras primarias 1.3.2.3 Subestaciones receptoras secundarias 1.3.3 Esquemas bsicos de subestaciones

20 21 21 21 22 24

II. ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5 kV

26

2.1 Principales elementos de la subestacin elctrica 2.1.1 El Transformador de potencia 2.1.2 Interruptores 2.1.3 Seccionadores 2.1.3.1 Tipos de seccionador 2.1.4 Transformador de potencial y transformador de corriente (TP y TC) 2.1.4.1 Transformador de potencia (TP) 2.1.4.2 Transformadores de corriente (TC) 2.1.5 Sistemas de control y medicin 2.2.- Configuracin de barras 2.2.1 Configuracin de barras con barra principal Y barra de transferencia. 2.2.2 Configuracin de barras de interruptor y medio.

26 27 27 29 29 29 29 30 31 32 35

III.- DISEO DE LA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5KV

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3.1.- ESPECIFICACIN TABLEROS BLINDADOS (METAL CLAD) PARA 34.5 kV

39


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3.1.1 Campo de aplicacin 3.1.2 Normas que aplican 3.1.3 Alcance

39 39 39

3.2.- CONDICIONES DE SERVICIO 26 3.2.1 Temperatura ambiente

3.2.2 Altitud de operacin 3.2.3 Diseo por sismo 3.2.4 Tipo de servicio

40 40 40 40

3.3.- CORRIENTE MOMENTNEA 41 3.4.- LMITE DE ELEVACIN DE TEMPERATURA 41 3.5.- TENSIN NOMINAL (TABLERO Y EQUIPO AUXILIAR) 41 3.5.1 Tensin Nominal (Tablero y equipo auxiliar)

41

3.6.NIVELES DE AISLAMIENTO Y VALORES DE PRUEBAS DIELCTRICAS 41 3.7. NIVELES DE AISLAMIENTO A LA ALTITUD ESPECIFICADA 41 3.8. SECCIONES TIPO DEL TABLERO 42 3.8.1 Seccin de interruptor Generador-Transformador

3.8,2 Seccin de interruptor para lnea de distribucin 3.8.3 Seccin de interruptor de Transformador de auxiliares. 3.8.4 Seccin con Interruptor (Reserva) 3.8.5 Cubculo para Transformadores de potencial de barras. 3.8.6 Partes o elementos comunes a todo tipo de seccin 3.8.7 Seccin de interruptor de enlace.

42 42 43 43 43 43 43

3.9. RELEVADORES DE PROTECCIN 43 3.10. EQUIPO DE MEDICIN 43 3.11. CARACTERSTICAS DE FABRICACIN 50 3.12. PRUEBAS DE RUTINA 67 3.12. CUCHILLAS DE PUESTA A TIERRA IV.- INSTALACIN DE LA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5KV

33

4.1.1 INSTALACIN Y OPERACIN 71 4.2. CONDICIONES OPERATIVAS 4.2.1 Motor de carga del mecanismo de acumulacin de Energa por resorte. 4.2.2 Desenganches/bloqueo magntico/sensores

74 74

4.3. DIMENSIONES 82 4.4. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO 4.4.1 Estructura de los polos del interruptor 4.4.2 Estructura de los mecanismos de maniobra 4.4.3 Variantes en el equipo del mecanismo de maniobra

90 90 90 91

V.- CONCLUSIONES

101

VI.- ANEXOS 102

VI.- BIBLIOGRAFA 103


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INDICE DE FIGURAS

1.0 Sistema de suministro elctrico

1.1 Subestacin unitaria en plantas generadoras 1.2 Subestacin tipo interperie 1.3 Subestacin tipo interior 1.4 Subestacin tipo blindado 2.1 Transformador de potencia sumergido en aceite 2.2 Interruptor de potencia 2.3 Esquema con barra principal y barra de transferencia 2.4 Esquema de barra partida con interruptor de transferencia 2.5 Esquema de barras de interruptor y medio 4.1 a Interruptor de vaco tipo VD4 X, con polos encapsulados, vista del mecnismo. 4.1 b Interruptor de vaco tipo VD4 X, con polos encapsulados, vista de los polos 4.2 a Interruptor de vaco tipo VD4 X, vista del mecanismo 4.2 b Interruptor de vaci tipo VD4 X, vista de los polos. Variante de diseo para conexin a barras: Sistema ZX2 4.3 A,B,C y D Diagrama cantidad permitida de ciclos maniobra n de las ampollas de vaco como funcin de la corriente de apertura. 4.4 Dimensiones del gabinete 4.5 Terminal para barra conductora 4.6 Terminal delantero para barra conductora Sensor de presin para el compartimiento del interruptor 4.7 Plano dimensional del interruptor VD4 X, 12kV24kV, 1250 A 4.8 Plano dimensional 4.9 Plano dimensional del interruptor tipo VD4 X, 12 kV40,5kV,1250 A 4.10 Plano dimensional 4.11 Plano dimensional del interruptor tipo VD4 X, 12kV49,5kV,2500 A 4.12 Seccin del interruptor de vaco tipo VD4 X. 4.13 Interruptor diagrama esquemtico 4.14 Seccin parcial de la ampolla de vaco, diagrama esquemtico simplificado. 4.15 Interruptor de vaco tipo VD4 X 4.16 Mecnismo de maniobra de acumulacin de energa por resortes con equipamiento auxiliar. 4.17 Mecnismo de maniobra de acumulacin de energa por resortes con equipamiento auxiliar. 4.18 Mecnismo de maniobra de acumulacin de energa por resortes con equipamiento auxiliar. 4.19 Operacin manual de emergencia del interruptor 4.20 Diagrama de equipamiento para interruptores motorizados.

9 21 22 23 24 27 28 34 34 36 76 76 77 77 81 82 83 83 85 86 87 88 89 94 95 95 96 96 97 97 98 98


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En el presente trabajo se plantea desarrollar el diseo e instalacin de una subestacin unitaria elctrica de 34.5.kV para una central de combustin interna, esto es con la finalidad de poder distribuir la potencia elctrica generada de la central. Por ello es importante conocer los elementos que componen a una subestacin y los dispositivos que se requieren y de los equipos que depende la subestacin para poder operar de manera segura y eficaz. Pero antes de comenzar hare la siguiente pregunta, el Por qu realizar el diseo de la subestacin electrica? Cul es su finalidad de su existencia para la central de combustin interna?


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OBJETIVO

Efectuar el diseo e instalacin de una Subestacin Unitaria de 34.5 kV para

una Central de Combustin interna ubicada en Baja California Sur, con la

finalidad de recibir y distribuir la potencia elctrica generada de la Central,

llevando a cabo la normatividad necesaria para su operacin.

JUSTIFICACIN

El desarrollo de este tema est dirigido a la obtencin de informacin y

desarrollo de una subestacin elctrica, la operacin de la misma y

descripcin, los operadores de control, al momento de ejecutar maniobras

en los diferentes circuitos elctricos.


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Introduccin

Se sabe que una de las fuentes principales para impulsar el desarrollo de las industrias, comercios de una ciudad, y del bienestar de los usuarios, para poder disfrutar las comodidades en el hogar son muy importantes, una de ellas es la energa elctrica, que proviene desde los centros de generacin, pasan a su vez, a las subestaciones instaladas estratgicamente para de ah por medio de circuitos elctricos distribuirse hacia los puntos de consumo. Debido al crecimiento de las redes elctricas y el desarrollo tecnolgico, se ha acrecentado la necesidad de subestaciones que forman parte de un sistema de distribucin, por medio de las cuales fluye la energa elctrica hacia las ciudades, industrias y centros de consumo. Antes de que existieran algunos equipos primarios para un buen funcionamiento de una subestacin, cuando exista una falla en algn punto de un circuito y quedaba abierto algn equipo, se quedaba sin energa una ciudad, pueblo o comunidad, debido a que dichos equipos a veces se encuentran alejados, motivo por el cual los trabajadores tardaban mucho en llegar a ellos para restablecer el servicio. Actualmente, esto ha quedado atrs ya que ahora se cuenta con un equipo con la modalidad de poder operar por medio de control HMI (Interfaz Hombre Mquina), logrando as restablecer el sistema en poco tiempo cuando se presenta una eventualidad.


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CAPITULO I

GENERALIDADES


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1.0 Generalidades

De todas las formas de energa conocidas en la actualidad, la que ms se emplea para la economa de cualquier nacin, es la energa elctrica.

La posibilidad de explotar distintos tipos de fuentes de energa como corrientes de ros, combustleo, gas, Uranio, carbn, la fuerza de los mares y vientos, giser, etc. de sitios alejados de los centros de consumo, hace posible que la energa elctrica se transmita a grandes distancias, lo que resulta relativamente econmico, ya que es necesaria en la gran mayora de procesos de produccin de la sociedad actual.

Las bases de la energa elctrica fueron cimentadas a medidos del siglo XIX, cuando el cientfico ingls, Michael Faraday, en el ao de 1831, descubri el fenmeno de la induccin electromagntica. Las posteriores investigaciones de la interaccin de los conductores de corriente elctrica con el campo electromagntico posibilitaron la creacin de generadores elctricos, que transforman la energa mecnica del movimiento giratorio en energa elctrica, lo que formo la base de un Sistema Elctrico de Potencia (SEP). 1.1 Sistema Elctrico de Potencia (SEP)

Un Sistema Elctrico de Potencia (SEP), es el conjunto de centrales generadoras, de lneas de transmisin interconectadas entre s y de sistemas de distribucin esenciales para el consumo de energa elctrica.

El Sistema Elctrico de Potencia (SEP) est formado por tres partes principales: generacin, transmisin y distribucin; siendo:

1.1 - La Generacin, es donde se produce la energa elctrica, por medio de las centrales generadoras, las que representan el centro de produccin, y dependiendo de la fuente primaria de energa, se pueden clasificar en:

* CENTRALES HIDROELCTRICAS

* CENTRALES TERMOELCTRICAS

* CENTRALES GEOTERMOELCTRICAS

* CENTRALES NUCLEOELCTRICAS

* CENTRALES DE CICLO COMBINADO

* CENTRALES DE TURBO-GAS

* CENTRALES ELICAS

* CENTRALES SOLARES Las centrales generadoras se construyen de tal forma, que por las


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caractersticas del terreno se adaptan para su mejor funcionamiento, rendimiento y rentabilidad.

En rgimen normal, todas las unidades generadoras del sistema se encuentran en " sincronismo ", es decir, mantienen ngulos de cargas constantes. En este rgimen, la frecuencia debe ser nominal ( 60 Hz. ) o muy cercana a sta. Los voltajes de generacin varan de 2.4 a 24 kV. , dependiendo del tipo de central.

Las caractersticas de las centrales elctricas se relacionan con la subestacin y la lnea de transmisin en funcin de la potencia, la distancia a que se transmite y al rea por servir.

1.1.2 Lneas de Transmisin, son los elementos encargados de transmitir la energa elctrica, desde los centros de generacin a los centros de consumo, a travs de distintas etapas de transformacin de voltaje; las cuales tambin se interconectan con el sistema elctrico de potencia (SEP).

Figura 1.0 Sistema de suministro elctrico.


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Los voltajes de transmisin utilizadas en este pas son: 115, 230 y 400 kV.

Una de las formas de clasificar las lneas de transmisin, es de acuerdo a su longitud, siendo:

a) Lnea corta de menos de 80 Km.

b) Lnea media de entre 80 y 240 Km.

c) Lnea larga de 240 Km. y ms

1.1.3 - Subestaciones elctricas. en funcin a su diseo son las encargadas en interconectar lneas de transmisin de distintas centrales generadoras, transformar los niveles de voltajes para su transmisin o consumo.

Las subestaciones elctricas por su tipo de servicio se clasifican en:

* SUBESTACIONES ELEVADORAS

* SUBESTACIONES REDUCTORAS

* SUBESTACIONES COMPENSADORAS

* SUBESTACIONES DE MANIOBRA O SWITCHEO

* SUBESTACIN PRINCIPAL DEL SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

* SUBESTACIN DE DISTRIBUCIN

* SUBESTACIONES RECTIFICADORAS

* SUBESTACIONES INVERSORAS

Sin duda la denominacin de una subestacin como transmisin o distribucin es independiente de las tensiones involucradas, y est determinada por el fin a que se destin.

Por otra parte las subestaciones de distribucin deben construirse en funcin del crecimiento de la carga, es decir, deben estar ubicadas en los centros de carga de reas urbanizadas para, de esta forma, asegurar la calidad y continuidad del servicio al usuario.

Los niveles de tensin para su aplicacin e interpretacin se consideran conforme lo indican las tarifas para la venta de energa elctrica en su seccin de aspectos generales, siendo: a) Baja tensin es el servicio que se suministra en niveles de tensin menores o iguales a 1 kV. b) Media tensin en el servicio que se suministra en niveles de tensin mayores a 1 kV, pero menores o iguales a 35 kV.


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c) Alta tensin a nivel subtransmisin es el servicio que se suministra en niveles de tensin mayor a 35 kV, pero menores a 220 kV. d) Alta tensin a nivel transmisin es el servicio que se suministra en niveles de tensin iguales o mayores a 220 kV. Actualmente en nuestro pas, la industria elctrica est incrementando da con da su actividad, ya que tiene que satisfacer la demanda de su gran poblacin. Es por esto, que el Sector Elctrico tiene que desarrollar nuevas tcnicas y mtodos para su utilizacin en el suministro de energa elctrica; ya que al haber ms actividad, es inminente la urgencia de una mejor optimizacin de los sistemas elctricos. 1.1.4 Distribucin Qu es lo que en realidad significa el trmino sistemas de distribucin? Tal vez no est perfectamente definido internacionalmente; sin embargo, comnmente se acepta que es el conjunto de instalaciones desde 120 Volts hasta tensiones de 34.5 kV encargadas de entregar la energa elctrica a los usuarios a los niveles de tensin normalizados y en las condiciones de seguridad exigidas por los reglamentos. En el nivel de baja tensin por lo general hay confusiones con las instalaciones internas o cableados de predios comerciales o grandes industrias y en tensiones mayores de los 34.5 kV como es el caso de cables de subtransmisin de 85 kV que se traslapan con tensiones mayores, especialmente en pases industrializados en que la poblacin urbana es alta, y se consideran estas tensiones como de distribucin. Los sistemas de distribucin, ya sea que pertenezcan a empresas privadas o estatales, deben proyectarse de modo que puedan ser ampliados progresivamente, con escasos cambios en las construcciones existentes tomando en cuenta ciertos principios econmicos, con el fin de asegurar un servicio adecuado y continuo para la carga presente y futura al mnimo costo de operacin. 1.1.4.1 Clasificacin de los sistemas elctricos de distribucin. En funcin de su construccin estos se pueden clasificar en: - Sistemas areos. - Sistemas subterrneos. - Sistemas mixtos. - Sistemas areos, estos sistemas por su construccin se caracterizan por su sencillez y economa, razn por la cual su utilizacin est muy generalizada. Se emplean principalmente para:


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1.- Zonas urbanas con: a) carga residencial b) carga comercial c) carga industrial 2- Zonas rurales con: a) carga domstica b) carga de pequeas industrias (bombas de agua, molinos, etc.) Los sistemas areos estn constituidos por transformadores, cuchillas, apartarrayos, cortacircuitos fusibles, cables desnudos, etc.: los que se instalan en postes o estructuras de distintos materiales. La configuracin mas sencilla para los sistemas areos es del tipo arbolar, la cual consiste en conductores desnudos de calibre grueso en el principio de la lnea y de menor calibre en las derivaciones a servicios o al final de la lnea.

- Sistemas subterrneos, estos sistemas se construyen en zonas urbanas con alta densidad de carga y fuertes tendencias de crecimiento, debido a la confiabilidad de servicio y la limpieza que estas instalaciones proporcionan al paisaje. Naturalmente, este aumento en la confiabilidad y en la esttica involucra un incremento en el costo de las instalaciones y en la especializacin del personal encargado de construir y operar este tipo de sistema.

Los sistemas subterrneos estn constituidos por transformadores tipo interior o sumergibles, cajas de conexin, interruptores de seccionamiento, interruptores de seccionamiento y proteccin, cables aislados, etc.: los que se instalan en locales en interior de edificios o en bvedas, registros y pozos construidos en banquetas. Los principales factores que se deben analizar al disear un sistema subterrneo son : * Densidad de carga * Costo de la instalacin * Grado de confiabilidad * Facilidad de operacin * Seguridad

- Sistemas mixtos, este sistema es muy parecido al sistema areo, siendo diferente nicamente en que los cables desnudos sufren una transicin a cables aislados. Dicha transicin se realiza en la parte alta del poste y el cable aislado es alojado en el interior de ductos para bajar del poste hacia un registro o pozo y conectarse con el servicio requerido.


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Este tipo de sistema tiene la ventaja de eliminar una gran cantidad de conductores, favoreciendo la esttica del conjunto, disminuyendo notablemente el nmero de fallas en el sistema de distribucin y por ende aumentando la confiabilidad del mismo. 1.1.4.2 Principales componentes de los sistemas de distribucin. Los principales elementos componentes de un sistema de distribucin son : a) Alimentadores primarios de distribucin. b) Transformadores de distribucin. c) Alimentadores secundarios. d) Acometidas. e) Equipo de medicin. 1.1.4.3 Alimentadores primarios de distribucin: Son los encargados de llevar la energa elctrica desde las subestaciones de potencia hasta los transformadores de distribucin. Los conductores van soportados en poste cuando se trata de instalaciones areas y en ductos cuando se trata de instalaciones subterrneas. Los componentes de un alimentador primario son: * Troncal. * Ramal. * Troncal, es el tramo de mayor capacidad del alimentador que transmite la energa elctrica desde la subestacin de potencia a los ramales. En los sistemas de distribucin estos conductores son de calibres gruesos 336, 556 y hasta 795 MCM, ACSR (calibre de aluminio con alma de acero), dependiendo del valor de la densidad de carga. * Ramal, es la parte del alimentador primario energizado a travs de un troncal, en el cual van conectados los transformadores de distribucin y servicios particulares suministrados en media tensin. Normalmente son de calibre menor al troncal. Los alimentadores primarios normalmente se estructuran en forma radial, en un sistema de este tipo la forma geomtrica del alimentador semeja la de un rbol, donde por el grueso del tronco, el mayor flujo de la energa elctrica se transmite por toda una troncal, derivndose a la carga a lo largo de los ramales. Los alimentadores primarios por el nmero de fases e hilos se pueden clasificar en: - Trifsicos tres hilos. - Trifsicos cuatro hilos. - Monofsicos dos hilos.


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- Monofsicos un hilo.

- Los alimentadores primarios trifsicos con tres hilos requieren una menor inversin inicial, en lo que a material del alimentador se refiere, sin embargo debido a que estos sistemas de distribucin tienen un coeficiente de aterrizamiento mayor que uno trifsico cuatro hilos, permiten que los equipos que se instalen en estos sistemas de distribucin tengan niveles de aislamiento mayores con costos mayores. Una caracterstica adicional de estos sistemas es que los transformadores de distribucin conectados a estos alimentadores son de neutro flotante en el lado primario.

Por lo que se refiere a deteccin de fallas de fase a tierra en estos sistemas de distribucin es ms difcil detectar estas corrientes, en comparacin con los sistemas trifsicos cuatro hilos ya que al ser mayor la impedancia de secuencia cero de los alimentadores, las corrientes de falla son menores. Estos alimentadores se utilizan en zonas urbanas.

- Los alimentadores primarios trifsicos con cuatro hilos requieren una mayor inversin inicial, ya que se agrega el costo del cuarto hilo (neutro) al de los tres hilos de fase, sin embargo debido a que estos sistemas de distribucin tienen un coeficiente de aterrizamiento menor de la unidad, los equipos que se conecten a estos alimentadores requieren de un menor nivel de aislamiento con menor costo de inversin. Estos sistemas se caracterizan por que a ellos se conectan transformadores con el neutro aterrizado a tierra en el devanado primario y transformadores monofsicos cuya tensin primaria es la de fase neutro.

En estos sistemas de distribucin es ms fcil detectar las corrientes de falla de fase a tierra ya que estos pueden regresar por el hilo neutro. Estos alimentadores se utilizan en zonas urbanas.

- Los alimentadores primarios monofsicos de dos hilos se originan de sistemas de distribucin trifsicos, de hecho son derivaciones de alimentadores trifsicos tres hilos que sirven para alimentar transformadores monofsicos que reciben la tensin entre fases en el devanado primario. Este sistema de distribucin es usado en zonas rurales o en zonas de baja densidad.

- Los alimentadores primarios monofsicos de un hilo son derivaciones de

sistemas trifsicos que permiten alimentar transformadores monofsicos usndose estos alimentadores en zonas rurales, debido a la economa que representa en costo.


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1.1.4.4 Transformadores de distribucin: Los transformadores de distribucin son los equipos encargados de cambiar la tensin 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 distribucin es la liga entre los alimentadores primarios y los alimentadores secundarios. La capacidad del transformador se selecciona en funcin de la magnitud de la carga, debindose tener especial cuidado en considerar los factores que influyen en ella, tales como el factor de demanda y el factor de coincidencia. El nmero de fases del transformador es funcin del nmero de fases de la alimentacin primaria y del nmero de fases de los elementos que componen la carga. En muchas ocasiones la poltica de seleccin del nmero de fases de los transformadores de distribucin que decida emplear una compaa, seala el nmero de fases que deben tener los motores que se conecten en el lado secundario de los transformadores, dictando as una poltica de desarrollo de fabricacin de motores en una cierta zona de un pas o en un pas entero. La magnitud del porciento de impedancia de un transformador afecta la regulacin de la tensin y el valor de las corrientes de corto circuito que fluyen por los devanados ante fallas en los alimentadores secundarios. A menores valores de impedancia mayores valores de regulacin y de corriente de corto circuito; es por ello que el valor del porciento de impedancia se debe seleccionar tratando de encontrar un punto econmico de estos dos factores, debindose tomar en cuenta que la calidad de tensin que se entrega a los usuarios se puede variar con los cambiadores de derivacin de que normalmente se provee a un transformador. La conexin del transformador trifsico es uno de los puntos de mayor inters cuando se trata de seleccionar un transformador para un sistema de distribucin de energa elctrica. Las opciones que se le presentan al ingeniero que diseara dicho sistema, son en forma general entre seleccionar transformadores con neutro flotante o con neutro aterrizado. El transformador con neutro flotante es una necesidad cuando el sistema primario es trifsico tres hilos y el de neutro aterrizado cuando se trata de un sistema trifsico cuatro hilos. Al utilizar transformadores conectados en delta en el lado primario se disminuye el riesgo de introducir corrientes armnicas (magnitud sinusoidal de frecuencia mltiplo de la frecuencia fundamental de la corriente o de la tensin) de orden impar (especialmente en tercer orden) a los alimentadores primarios y se incrementa el riesgo de tener sobretensiones por fenmenos de ferrorresonancia (efecto producido en el ncleo cuando la fuerza electromotriz tiene una frecuencia muy prxima a las oscilaciones libres que se producen en el mismo) en el transformador. Estas sobretensiones se vuelven especialmente crticas en sistemas subterrneos de distribucin. Al seleccionar transformadores conectados en estrella con neutro aterrizado, se introducen corrientes armnicas de orden impar en los circuitos primarios y se


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disminuye grandemente la posibilidad de que se presenten sobretensiones por fenmenos de ferrorresonancia. Respecto a la conexin T-T de los transformadores trifsicos, que an cuando no se trata de un transformador trifsico en s, se aplica en sistemas primarios trifsicos, para substituir a los trifsicos convencionales. Este tipo de transformador consta de dos devanados primarios y dos secundarios. Tanto primario como el secundario se forman conectando un devanado principal con una derivacin central a un devanado secundario (con menor nmero de vueltas) de tal manera que se forme una T. Estos transformadores normalmente tienen menos peso al tener solo dos devanados, tienen menos prdidas, menos porciento de impedancia y deben tener menor costo tambin. Sin embargo su punto crtico lo presentan al tener bajos valores de porciento de impedancia ya que mecnicamente deben ser ms fuertes para resistir los esfuerzos producidos por las corrientes de corto circuito. La implantacin de estos transformadores en un sistema de distribucin debe hacerse despus de aplicar pruebas de corto circuito en laboratorio y supervisar zonas piloto electrificadas con estos equipos. Por lo que se refiere a las conexiones en el lado secundario de los transformadores trifsicos, normalmente son estrella con neutro aterrizado y cuatro hilos de salida. Esto permite tener dos niveles de tensin para alimentar cargas de fuerza y alumbrado, detectar las corrientes de falla de fase a tierra, equilibrar las tensiones al neutro ante cargas desbalanceadas y como una medida de seguridad al interconectarse con el tanque del transformador. Las conexiones con neutro aislado en los devanados de baja tensin de los transformadores trifsicos no es muy favorecida por las sobretensiones que se presentan al tener dos fallas en dos fases diferentes en el circuito de baja tensin. Alimentadores secundarios: Los alimentadores secundarios distribuyen la energa desde los transformadores de distribucin hasta las acometidas a los usuarios. En la mayora de los casos estos alimentadores secundarios son circuitos radiales, salvo en los casos de las estructuras subterrneas malladas (comnmente conocidas como redes automticas) en las que el flujo de energa no siempre sigue la misma direccin. Los alimentadores secundarios de distribucin, por el nmero de hilos, se pueden clasificar en: 1- Monofsico dos hilos. 2- Monofsico tres hilos. 3- Trifsico cuatro hilos. Para conocer las ventajas tcnicas y econmicas inherentes a los alimentadores secundarios de distribucin se deben realizar estudios comparativos que esclarezcan estos mritos y permitan seleccionar el sistema de distribucin ms adecuado a las necesidades del caso.


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1- Sistema monofsico dos hilos, este sistema se alimenta de un

transformador monofsico, con un secundario de solo dos hilos.

2- Sistema monofsico tres hilos, este sistema se alimenta de un

transformador monofsico con un devanado secundario del que salen tres hilos, con el hilo neutro derivndose del centro del devanado.

3- Sistema trifsico cuatro hilos, este sistema se alimenta de un transformador trifsico con un devanado secundario del que salen cuatro hilos, con el hilo neutro derivndose del punto de conexin de los devanados.

Acometidas:

Las acometidas son las partes que ligan al sistema de distribucin de la empresa suministradora con las instalaciones del usuario. Las acometidas se pueden proporcionar a la tensin primaria (media tensin) o la tensin secundaria (baja tensin), esto depende de la magnitud de la carga que el usuario requiera ante la empresa suministradora. Medicin: La medicin puede ser en media tensin o en baja tensin dependiendo del tipo de acometida de servicio que requiera el usuario. 1.1.4.5 Elementos secundarios de los sistemas de distribucin. Entre los elementos secundarios de una red de distribucin se tienen: 1- Cuchillas. 2- Reactores. 3- Interruptores. 4- Capacitadores. 5- Fusibles. 6- Restauradores. 7- Seccionadores. 1.5 Demanda. La demanda de una instalacin o sistema de distribucin es la carga en las terminales receptoras tomadas en un valor medio en determinado intervalo, con esta definicin se entiende por carga la que se mide en trminos de potencia (aparente, activa, reactiva o compleja) o de intensidad de corriente. El perodo durante el cual se toma el valor medio se denomina intervalo de demanda y es establecido por la aplicacin especifica que se considere, la cual se puede


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determinar por la constante trmica de los aparatos o por la duracin de la carga. La carga puede ser instantnea, como cargas de soldadoras o corrientes de arranque de motores. Sin embargo los aparatos pueden tener una constante trmica en un tiempo determinado, de tal manera que los intervalos de demanda pueden ser de 15, 30, 60 o ms minutos, dependiendo del equipo de que se trate, se puede afirmar entonces que al definir una demanda es requisito indispensable indicar el intervalo de demanda ya que sin esto el valor que se establezca no tendr ningn sentido prctico. Por ejemplo, si se requiere establecer el valor de demanda en amperes para la seleccin o ajuste de fusibles o interruptores se deben utilizar valores instantneos de corriente de demanda, sin embargo, esta situacin no se presenta en la mayora de los equipos elctricos, ya que su diseo en cuanto a capacidad de carga se basa en la elevacin de temperatura que pueden alcanzar dentro de los mrgenes de seguridad, y este cambio de temperatura no es instantneo ni depende simplemente de la carga que se aplique sino tambin del tiempo. Si la carga consiste principalmente de un motor de induccin el valor instantneo de la corriente de arranque ser cinco veces la corriente normal de plena carga y probablemente muchas veces mayor que la corriente que por lo regular tome el transformador que lo alimente: sin embargo, se sabe que durar un intervalo muy pequeo, usualmente menor que un segundo. Dado que la capacidad de carga de un transformador se basa en la elevacin de temperatura con carga continua, y esta ltima est determinada por energa calorfica que se puede medir en watt-hora o kilowatt-hora, los valores altos de corriente de corta duracin no producirn elevaciones de temperatura considerables y consecuentemente ser antieconmico determinar la capacidad del transformador que se requiere debido a estas altas corrientes de corta duracin.

1.2 ndices de Calidad de energa Los estndares actuales de calidad de la CFE estn centrados bsicamente en un par de aspectos, la calidad en el servicio y la calidad del suministro, evaluando a travs de indicadores el desempeo de la empresa. En la Tabla 1 se muestra los indicadores y los valores histricos, desde el ao 1999 al primer trimestre del ao 2008.


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Tabla 1. Indicadores y los valores histricos de calidad de CFE.

Una vez teniendo en cuenta los conceptos anteriores ahora hablaremos a de talle del objetivo de este trabajo que son las Subestaciones unitarias.

1.3 Conceptos generales de subestaciones elctricas 1.- Diseo conceptual. 2.- Diseo de detalle. Durante la fase de planeacin, los estudios que se han realizado deben probar que el diseo es ptimo y que son prcticos para construir y operar. El diseo de subestaciones elctricas, la ingeniera bsica o diseo conceptual deben estar familiarizados con los estudios de corotocircuito del sistema, la proteccin, los estudios de flujos de carga, los estudios de estabilidad dinmica y de estado estacionario. Tambin para el diseo de las subestaciones de tipo industrial, se deben tener conocimineots elementales de loas necesidades de distintos tipos de cargas y procesos, tales com los que se tienen en las industrias: papelera, metalrgica, cementera, petrolera, petroqumica, electroqumica, etc. En este tipo de industrias o procesos significa que se debe tener conocimiento de los requerimientos de cargas especiales. 1.3.1 Subestacin elctrica definicin En toda instalacin industrial o comercial es indispensable el uso de la energa, la continuidad de servicio y calidad de la energa consumida por los diferentes

DISEO E INSTALACIN DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE 34.5KV

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equipos, as como la requerida para la iluminacin, es por esto que las subestaciones elctricas son necesarias para lograr una mayoe productividad. Una subestacin es un conjunto de mquinas, aparatos y circuitos, que tienen la funcin de modificar los parmetros de la potencia elctrica, permitiendo el control del flujo de energa, brindando seguridad para el sistema elctrico, para los mismos equipos y para el personal de operacin y mantenimiento. Otra definicin nos dice que es un conjunto de elementos o dispositivos los cuales intervienen en el proceso de generacin- consumo de energa elctrica de una manera que nos permiten cambiar las caractersticas de energa elctrica (voltaje, corriente, frecuencia, etc.9, tipo (c.a. o c.c.) o bien conservarle dentro de ciertas caractersticas. Se da el nombre de subestacin elctrica al conjunto de elementos que sirven para alimentar el servicio elctrico de alta tensin a un local con una demanda grande de energa para obtener luz, fuerza, calefaccin, y otros servicios. El uso de las subestaciones elctricas es de vital importancia en la industria, ya que nos permiten el control del flujo de la energa necesaria para llevar a cabo los procesos. 1.3.2 Clasificacin de las subestaciones elctricas. Las subestaciones se pueden clasificar segn su funcin:

Subestaciones elevadora en las plantas generadoras o centrales elctricas.

Subestaciones receptoras (reductoras) primarias. Subestaciones receptoras (reductoras) secundarias.

1.3.2.1 Subestaciones en las plantas generadoras o centrales elctricas. Estas se encuentran en las centrales elctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parmetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo as la transmisin en alta tensin en las lneas de transmisin. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV y la transmisin depende del volumen, la energa y la distancia.


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Figura. 1.1 Subestacin unitaria en plantas generadoras.

1.3.2.2 Subestaciones receptoras primarias. Se alimentan directamente de las lneas de transmisin, y reducen la tensin a valores menores para la alimentacin de los sistemas de subtransmisin o redes de distribucin, de manera que, dependiendo de la tensin de transmisin pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.2, 6.9 4.16 kV. 1.3.2.3 Subestaciones receptoras secundarias. Generalmente estn alimentadas por las redes de subtransmisin, y suministran la energa elctrica a las redes de distribucin a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV. Las subestaciones, tambin se pueden clasificar por el tipo de instalacin:

Subestaciones tipo interperie. Subestaciones de tipo interior. Subestaciones tipo blindado.

Subestaciones tipo interperie. Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la interperie, y requiere de un diseo, aparatos y mquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosfricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensin.


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Fig. 1.2 Subestacin Tipo intemperie.

Subestaciones tipo interior.

Este tipo de subestaciones los aparatos y mquinas estn diseados para operar en interiores, son pocos los tios de subestaciones tipo interior. Operan con potencias relativamente bajas y generalmente son usados en las industrias o comercios.

Fig. 1.3 Subestacin Tipo interior.

Subestaciones tipo blindado. En estas subestaciones los aparatos y las mquinas estn bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se


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utilizan en fbricas, hospitales, auditorios, edificios y centros comerciales que requieran poco espacio para su instalacin, generalmente se utilizan en tensiones de distribucin. Normalmente estn aisladas con un gas que est a la presin atmosfrica conocido como Hexafloruro de azufre (SF6).

Las subestaciones Elctricas aisladas en gas usan este fluido para el aislamiento elctrico de sus distintos componentes maniobra, medicin, barras, etc. de alta tensin.

Cuando se trata de alta tensin su denominacin comn es GIS (Gas- Insulated Switchgear). En media tensin se denominan MV-GIS (Medium Voltage-Gas Insulated Switchgear). Las subestaciones GIS tienen sus partes bajo tensin aisladas en gas hexafloruro de azufre (SF6), en lugar de aislar en aire como en las subestaciones AIS. Cada equipo de alta tensin, incluyendo las barras principales o colectoras, est encapsulado independientemente en un compartimiento metlico provisto de un ambiente de gas SF6 a presin mayor que la atmesfrica. Se forman as mdulos individuales por equipo, que luego se interconectan mecnica y elctricamente entre s para formar distintas configuraciones. Estas configuraciones tienen enclavamientos riguros que impiden el acceso accidental a las partes energizadas. Esta disposicin es bastante compacta, y minimiza los riesgos de fallas y de accidentes, pero requiere caractersticas especiales de aislamiento, lo que la hace mucho mas cara que la tipo intemperie, se usa por ello slo donde las restricciones de espacio o de ambiente la hacen indispensable. Por su alta complejidad de construccin, slo los grandes proveedores las distribuyen.

Figura 1.4 Subestacin tipo blindado.


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1.3.3 Esquemas bsicos de subestaciones Formas de operacin y estudios.

Para la planeacin y proyecto de una subestacin se debe tener en cuenta la polticas de operacin establecida para el sistema elctrico de que se trate. Lo que implica tener en cuenta las siguientes consideraciones:

Si se va a conectar nueva generacin a un sistema existente. Si va a proveer una nueva o una capacidad adicional entre dos

sistemas diferentes niveles de voltaje. Si va a alimentar a grandes cargas concentradas.

Esquemas tpicos Los principales componentes de una subestacin elctrica tipo interperie son:

Transformadores de potencia ( o bien autotransformadores). Interruptores. Cuchillas desconectadoras. Transformadores de potencial y dispositivos de potencial. Transformadores de corriente. Pararrayos. Trampas de onda y equipo de comunicacin. Aisladores y herrajes. Sistemas de barras y estructuras de soporte. Red de tierras. Trincheras, ductos y drenajes. Caseta de control en donde se localizan los tableros de

control, proteccin y sealizacin. Alumbrado normal y de emergencia en la Subestacin. Sistema de alimentacin con corriente continua para

proteccin y auxiliares. Equipo de tratamiento de aceite (para los transformadores de

potencia y de instrumento, eventualmente tambin para interruptores que usan aceite).

Sistema de aire comprimido (cuando es necesario para interruptores neumticos y cuchillas desconectadoras con accionamiento neumtico.


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CAPITULO II

ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE

34.5kV


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2.1 Principales elementos de la subestacin elctrica. En una subestacin elctrica se encuentran muchos dispositivos, los cuales cumplen funciones distintas. A continuacin se mencionarn los equipos ms importantes de la subestacin. 2.1.1 El Transformador de potencia Es el elemento ms importante de la subestacin ya que es el encargado de elevar o disminuir los niveles de tensin. En la siguiente figura se muestra un transformador de potencia.

Figura 2.1 Transformador de potencia sumergido en aceite. Estas mquinas presentan un pequeo porcentaje de prdidas, por lo que la potencia que entra a la mquina es mayor a la que sale de ella. Los transformdores usados en las subestaciones son los sumergidos en aceite mineral; los transformadores secos no son utilizados como transformadores de potencia ya que generalmente se fabrican para tensiones que no son utilizados como transformadores de potencia ya que generalmente se fabrican para tensiones que no exceden los 15 kV. Los tranformadores de potencia son fabricados con capacidades por encima de los 500 kV. Las relaciones de transformacin tpicas de los transformadores de potencia son de 230 kV/ 34.5 kV, 138 kV/ 34.5 kV, etc. 2.1.2 Interruptores Son de suma importancia en la subestacin ya que deben operar parala desconexin de carga, para la interrupcin de corrientes de falla, para cierre con corriente de falla, etc. Los interruptores constan de muchos elementos como los aisladores terminales donde generalmente se encuentran los transformadores de corriente (TC), vlvulas para el llenado, descarga y muestreo del fluido aislante de los


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dispositivos, conectores a tierra, placa de datos, el gabinete que es donde estn los dispositivos mecnicos como el compresor, resortes, bobinas de disparo y los equipos de control, proteccin y medicin. En la siguiente figura se muestra un interruptor de potencia.

Figura 2.2 Interruptor de potencia Su maniobra puede ser local o remota. Por si no se puede operar, sobre el actan, por medio de un conjunto de entradas y salidas, las unidades de control y proteccin. Ya que operan bajo carga necesitan una cmara de extincin de arco elctrico; los medios de extincin de arco ms utilizados son el aceite y el SF6 (Hexafluoruro de Azufre) soplado a alta presin. Si los interruptores estn ubicados en un mdulo de lnea, es comn que sean de accionamiento monopolar, esto para permitir apertura y recierre en una sola fase.


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2.1.3 Seccionadores Son usados para maniobra sin carga en la subestacin. Poseen una capacidad de interrupcin del arco elctrico casi nula, por lo que se podran destruir de inmediato con una falla por arco elctrico. Su aplicacin tpica es ubicarlas a ambos lados de un interruptor para aislarlo, una vez que el interruptor est abierto. Su accionamiento puede ser manual o motorizado. 2.1.3.1 Tipos de seccionador

Seccionador de lnea: Se usa para aislar la lnea de transmisin de los interruptores para que de esta manera no haya presencia de tensin en la lnea del cul forma parte. Si el mdulo es de transformador, en la notacin antes mencionada se la cambia la letra L, por una T.

Seccionador de barra: Se ubica entre la barra y el interruptor de barra. Aisla elctricamente al interruptor de la barra, se le denota con el nombre x89L-2 para mdulo de lnea. Si el mdulo es de transformador, en la notacin antes mencionada se le cambia la letra L, por una T.

Seccionador de puesta a tierra: Se encuentran nicamente en mdulos de lnea y generalmente forma parte del seccionador de lnea. Su funcin es no permitir que la lnea tenga presencia de tensin por induccin una vez que est aislada.

Seccionador de derivacin: Usado en el esquema de barra partida con interruptor de reserva. Cuando un mdulo sale de operacin, se utiliza un mdulo de reserva para sustituirlo y as mantener la continuidad del servicio. Como este seccionador es comn a todos los mdulos de la subestacin, la transferencia de disparos de las protecciones se hace atravs de este seccionador.

Seccionador de medio dimetro: Utilizado en el esquema de doble barra con interruptor y medio. Se ubican en ambos lados del interruptor de medio dimetro. Se denotan con los nombres de 89M-3 y 89M-2.

2.1.4 Transformador de potenical y transformador de corriente (TP y TC) 2.1.4.1 Transformadores de potencia (TP) Reduce la tensin de la lnea del orden de los kV a niveles bajos de tensin para alimentar equipos de control y medicin, este nivel de tensin es generalmente 120V. Hay dos tipos de TP, los inductivos y capacitivos. Los de tipo inductivo responden muy rpidamente a cambios de tensin, esta caracterstica lo


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hace ideal para ser utilizado en el esquema de proteccin. El de tipo capacitivo es apto para teleproteccin, debido a que permite filtrar y sintonizar determinadas frecuencias, este tipo de TP no es el adecuado para el esquema de proteccin debido a que no detecta rpidamente los cambios de tensin. Los parmetros ms importantes de los TP son:

Tensin Primaria: Se usa el voltaje estndar inmediato superior al de la lnea en que se conectar.

Tensin secundaria: Generalmente es de 120 V. Carga: Es la cantidad de dispositivos conectados al TP para ser

alimentados en baja tensin. Precisin:

Tabla 2.1 Precisiones para transformadores de potencial.

Precisin (%)

Utilizacin

0,1 Aparatos de medicin y calibracin de laboratorio

0,2 a 0,3 Mediciones de laboratorio, vatmetros y alimentacin de wathormetros de sistemas de potencia y distribucin.

0,5 a 0,6 Alimentacin de wathormetros de facturacin en circuitos de distribucin e industriales.

1,2 Alimentacin de bobinas de potencial de los aparatos de medicin, indicadores o registradores.

3 a 5 Alimentacin a las bobinas de relevadores de tensin, frecuenciometros y sincronoscopios.

2.1.4.2 Transformadores de corriente (TC) Transforma niveles altos de corriente a valores pequeos para alimentar equipos de medicin y control, generalmente el valor para alimentar estos equipos es de 5 A. Se da un pequeo desfase entre la corriente del primario con respecto a la del secundario. Se caracterizan por tener tensin variable, la carga del secundario aumenta cuando aumenta la impedancia en el circuito secundario (mayor cantidad de equipos).


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Hay varios tipos:

TC para medicin: La precisin para estos efectos debe estar garantizada desde el 10% de la corriente nominal hasta un 120% del valor de la misma, esto debido a que se deben saturar para valores altos de corriente para proteger a los equipos.

TC para proteccin: Deben tener precisin de hasta 20 veces la corriente nominal, esto debido a que debe operar bajo falla ( No debe saturarse en valores altos de corriente)

TC para proteccin y medicin: El diseo es una combinacin de los TC para proteccin y medicin, los ncleos son de alta precisin en cuanto a los niveles de saturacin.

Algunas caractersitcas importantes son:

Corriente primaria: Las corrientes del circuito primario estn normalizadas con ANSI C 57. Se usa la corriente normalizada superior a la corriente circulante en este circuito.

Carga en el secundario: Suma de la impedancia total en el secundario que ser la suma de los dispositivos y alimentadores.

Precisin:

Tabla 2.2 Precisiones para transformadores de corriente Precisin

(%) Utilizacin

0,1 Aparatos de medicin y calibracin de laboratorio 0,2 a 0,3 Mediciones de laboratorio, alimentaciones para los wathormetros

de alimentadores de potencia. 0,5 a 0,6 Alimentacin de wathormetros de facturacin en circuitos de

distribucin e industriales. 1,2 Alimentacin de bobinas de corriente de los aparatos de

medicin, indicadores o registradores y a los relevadores de las protecciones diferencial de impedancia y de distancia.

3 a 5 Alimentacin a las protecciones de sobrecorriente 2.1.5 Sistemas de control y medicin son utilizados para maniobras en el sistema de la subestacin. Hay dos tipos de control bsicamente:

Control local: Es el control que ejerce el operario manualmente a sistemas autorizados de control y medicin.


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Control remoto: El control de la subestacin se delega, en el caso de esta central de combustin interna.

El sistema de control se divide de la siguiente manera:

1. Equipos que sern controlados, por ejemplo los interruptores, las cuchillas con interbloqueos para evitar una maniobra bajo carga, cambiadores automticos de derivacin de transformadores bajo carga.

Otra clasificacin de los circuitos y mecanismos de control son las protecciones, en donde se comprende los TC y TP, los relevadores de proteccin y auxiliares y equipos de comunicacin. Cabe mencionar dentro de todas estas clasificaciones, a los equipos de medicin como los ampermetros, voltmetros, vatimetros, varmetros, sincronoscopios, adems de todos los equipos de alarma, el equipo de registro de eventos secuenciales como disturbios dentro de la subestacin o fuera de ella o secuencia de los interruptores o relevadores, el oscilopertubgrafo que registra informacin valiosa de los disturbios del sistema y los valores de tensin y corriente en cada momento adems de dar informacin del tiempo de disparo de las protecciones, etc. 2.2 Configuracin de barras Hay muchas configuraciones de barras que se han diseado para mejorar la operacin de los sistemas as como para aumentar la facilidad de mantenimiento, se mencionar con nfasis la configuracin de interruptor y medio, la de barra de transferencia slo ser mencionada para efectos de comparacin. 2.2.1 Configuracin de barras con barra principal y barra de transferencia Es un esquema que se usa para colocar la subestacin cerca de plantas generadoras donde el flujo de potencia es considerable, por lo que la hace ser un esquema usado en subestaciones crticas. Las subestaciones crticas son las que deben liberar las fallas en tiempos muy pequeos, ya que de los contrario se puede perder sincronismo en el sistema. Este esquema consiste de 2 barras totalmente independientes. La barra principal est energizada siempre y todos los circuitos se alimentan de ella, la barra de transferencia es el punto importante de esta configuracin por que por medio de ella se puede sustituir cualquier interruptor del sistema para su mantenimiento, usando un interruptor de transferencia. Para sustituir cualquier interruptor se hace una maniobra, la cual consiste en cerrar los seccionadores del circuito de transferencia, el interruptor de transferencia debe estar abierto. Luego se cierra el interruptor de transferencia para energizar la barra auxiliar, con esta maniobra se puede abrir el interruptor que saldr de operacin y despus de esto se abren las seccionadoras


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adjuntas a dicho interruptor. Con esto el circuito donde se hace la maniobra no pierde el servicio y el interruptor que sali de operacin queda correctamente aislado. El esquema tpico de una subestacin de este tipo se muestra a continuacin:

Figura 2.3 Esquema con barra principal y barra de transferencia


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Figura 2.4 Esquema de barra partida con interruptor de transferencia Cada circuito necesita su propia baha por lo que una subestacin de este tipo abarca mucho terreno. Si no hay suficiente espacio entre bahas las operaciones de mantenimiento se complican bastante. Entre las principales ventajas de esta configuracin esta en donde se pueden sacar interruptores a mantenimiento sin perder la proteccin de la lnea ni el servicio, su costo es razonable, se puede expandir fcilmente. Las maniobras son complicadas, una falla en la barra principal causara la prdida total de la subestacin. Lo que se hace para disminuir ese riesgo es dividir la barra principal en dos secciones por medio de un interruptor, esto lo que provoca es que se pierda slo la mitad de la subestacin. Se forman 2 zonas de proteccin de barras. Por las debilidades antes mencionadas, es sumamente superior el sistema de doble barra con interruptor y medio, ya que aunque se pierda una barra, la subestacin puede seguir operando, ya que tiene 2 barras energizadas, asegurando as que todos los circuitos concectados a la subestacin sigan alimentados.


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2.2.2 Configuracin de barras de interruptor y medio Al igual que el esquema anterior se usa para subestaciones crticas. Este esquema se puede usar para subestaciones de 230 kV y para subestaciones de 138 kV. Es una configuracin con dos barras principales energizadas e independientes. Las barras estn conectadas por un circuito de 3 interruptores y entre cada par de interruptores una salida como se muestra en la siguiente figura:

Figura 2.5 Esquema de barras de interruptor y medio

A este circuito con 3 interruptores y 2 salidas se le conoce como dimetro. En este arreglo se tiene 1.5 interruptores por circuito, de aqu su nombre. Se puede sacar a mantenimiento cualquier interruptor sin que se pierda el servicio de un circuito, slo una a la vez. Si una u otra barra falla, no habr prdida de servicio en los circuitos ya que cada circuito se puede alimentar por cualquiera de las 2 barras. Si hay falla en el interruptor de medio dimetro se pierden los dos circuitos concectados a l. Generalmente si la subestacin no es muy grande y para planes futuros est contemplada una expansin generalemnte la subestacin empezar con una


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configuracin de anillo que luego ser ampliada a una de interruptor y medio para as tener la flexibilidad requerida con los circuitos adicionales. Debe haber un adecuado espaciamiento entre los mdulos de lnea para no tener problemas de mantenimiento y por seguridad. Entre sus principales ventajas est la gran flexibilidad de operacin, alta confiabilidad, se puede sacar a mantenimiento una u otra barra sin perde el servicio, se puede sacar de operacin cualquier interruptor sin perder el suministro de energa, la falla en una barra no provoca la prdida del suministro, siempre y cuando no falle la otra barra, la operacin de este esquema es con las 2 barras energizadas y con todos los interruptores cerrados. Entre sus principales desventajas est en la que se ocupan 1.5 interruptores por circuito, lo que la hace una configuracin bastante elevada en costo. Debe seleccionarse el adecuado sistema de proteccin por que de lo contrario la confiabilidad de la subestacin puede disminuir.


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CAPITULO III

DISEO DE UNA SUBESTACIN UNITARIA DE

34.5kV


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3.1 Especificacin Tableros blindados (Metal Clad) para 34.5kV. 3.1.1 Campo de aplicacin Se tiene por objeto establecer las carctersticas tcnicas, de aseguramiento de calidad que deben cumplir los tableros metlicos blindados (Metal Clad) de distribucin para tensiones nominales de 34.5 kV y sus auxiliares, para servicio interior, autocontenidos, frecuencia de 60 Hz y que sern utilizados en la subestacin elevadora como equipo primario. 3.1.2 Normas que aplican ANSI C37.09 Standard Test Procedure for AC High-Voltaje Circuit Breakers Rated on a Symetrical Basis, Supplement C39.09E, Supplement C37.09G. ANSI C37.20.1 Metal Enclosed Low-Voltage Power Circuit Breaker Swithgear (R 1992). ANSI C37.20.2 Metal-Clad ans Station Ttype Cubicle Switchgear. ANSI C57.13 Standard Requeriment for Instrument Transformers. IEC 60044-1-1996 Instrument Transformers Part 1: Current Transformers. IEC 60044-2-1997 Instrument Transformers Part 2: Inductive Voltage. 3.1.3 Alcance

Subestacin compacta (tablero blindado para tensin nominal de 34.5 kV). Equipo de medicin de energa elctrica (medicin local). Interruptores en SF6 o vacio para tableros blindados (Metal Clad) de 34.5

kV. Transformadores de corriente y potencial. Equipos de proteccin multifuncin para los diferentes alimentadores. Alimentos de fuerza y control para todas las secciones. Cuchillas de puesta a tierra. Aisladores soporte columna. Pruebas de campo.

Se implementar un esquema por medio de los equipos de protecciones multifuncin por comunicacin directa de relevador o por lgica alambrada, tal que permita el disparo rpido en los buses de 34.5 kV y que evite daos en los


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generadores y dems equipos asociados. La coordinacin de este esquema debe ser selectiva, tal que permita el libramiento de las fallas que se presenten en los buses de 34.5 kV, el arreglo de es independiente a las protecciones primarias de los equipos multifuncin de cada uno de los circuitos derivados. 3.2 Condiciones de Servicio 3.2.1 Temperatura Ambiente El tablero metlico blindado y el equipo deben disearse para operar en un rango de temperatura ambiente mxima de verano de 45 C y mnima de invierno de menos 5C, de acuerdo a los siguientes datos: 3.2.2 Altitud de operacin El tablero metlico blindado se diseara para operar a una altitud de 1000 msnm. 3.2.3 Diseo por sismo El tablero metlico blindado debe disearse para soportar la aceleracin del Sitio de 0.96 g. Siendo g la aceleracin de la gravedad (9,8 m/ seg 2 ) 3.2.4 Tipo de servicio Los tableros metlicos blindados son para servicio interior y deben ser a prueba de alta contaminacin salina o ara climas de alta humedad y alta temperatura, con las siguientes caractersticas: Nmero de Fases 3 Frecuencia Nominal 60 Hz Conexin a tierra del sistema : Con neutro slidamente conectado a tierra. Corrientes Nominales 630 A Estas corrientes estn dadas por el valor eficaz (rmc) de la corriente, que las barras son capaces de conducir a la frecuencia nominal sin exceder un incremento de temperatura de 65C sobre una temperatura ambiente de 40C, considerando que las uniones son con cuperficies plateadas. La corriente nominal de las barras en dereivacin que se conectan a interruptores debe ser igual o superior a la corriente nominal de interruptor a las que estn asociadas. 3.3 Corriente Momentnea El valor de la corriente momentnea se expresa en valor eficaz e incluye la componente de corriente directa del pico mximo. Dicha corriente es determinada por la envolvente de la onda de la corriente de prueba durante un perodo de por lo menos 10 ciclos que debe soportar el tablero.


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3.4 Lmite de Elevacin de Temperatura 65C Sobre una temperatura ambiente de 40C para las barras, conexiones, derivaciones y otras partes conductoras del tablero. Los lmites de elevacin de temperatura para otros equipos deben ser los indicados en las normas correspondientes a dichos equipos. 3.5 Tensin Nominal (Tablero y equipo auxiliar) Tabla 1 Tensiones nominales y valores de pruebas elctrica.

Tensiones Valores de Pruebas Tensin nominal rmc (k

V) Tensin mxima de

diseo (kV) Tensin de Aguante a 60 Hz

(1 min) (kV) Al impulso con onda

completa (kV) 34.5 38 70 200

3.5.1 Tensin Mxima de Diseo La tensin mxima para el tablero y su equipo auxiliar debe corresponder a la tensin mxima del sistema y se indica en la tabla anterior. 3.6 Niveles de Aislamiento y valores de Pruebas Dielctricas Impulso de Onda completa El nivel de aislamiento al impulso con onda completa esta dado por la tensin de prueba y que corresponde a los indicado en la tabla 1 y debe corresponder a la tensin nominal. Tensin de aguante de 60 Hz El nivel de aislamiento a tensin de 60 Hz est dado por el valor de prueba a tensin de aguante y que corresponde a os indicado en la tabla 1. 3.7 Niveles de Aislamiento a la Altitud Especificada Los niveles de aislamiento tanto como para impulso como para tensin de aguante que se indica en la tabla 1, deben garantizarse a la altitud especificada para cada lote. Los valores de prueba deben corregirse para verificar el cumplimiento de este requisito. Tensiones de Alimentacin de Auxiliares Las tensiones de alimentacin para servicios auxiliares de los tableros blindados son los sigientes:


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125 VCD, 2 hilos para control, sealizacin y proteccin. 220 VCA 3 fases, 4 hilos para fuerzas, calefaccin alumbrado.

3.8 Secciones tipo del tablero De acuerdo con el diagrma unifilar E-01 y tabla 1 A continuacin, se mencionan los principaes tipos de secciones que forman el tablero. 3.8.1 Seccin de interruptor Generador-Transformador. La seccin de Interruptor Generador Transformador debe cumplir con la Tabla 1 y diagrama unifilar E-01 3.8.2 Seccin de interruptor para Lnea de distribucin. La seccin de Interruptor para Lnea de Distribucin debe cumplir con la Tabla 1 y el diagrama unifilar E-01 Relevador multifuncin de sobrecorriente direccional que incluya los siguientes elementos: Elementos direccionales de fase que proporcionan control direccional a los elementos de sobrecorriente de fase (67) o usarse como elementos independientes de control direccional hacia delante y hacia atrs.

Elementos direccionales de falla a tierra que puedan proporcionar

control direccional a los elementos de sobrecorriente de falla a tierra (67N) o usarse como elementos independientes de control direccional hacia delante y hacia atrs. Elementos de alto y bajo voltaje (59/27) .

Funcin de supervisin de bobinas de disparo

Localizador de fallas (para lneas de ms de 10 km.)

Recierre automtico (79)

Registrador de fallas con capacidad de ciclos de prefalla, falla y postfalla, oscilografa. 3.8.9 Seccin de Interruptor de Transformador de auxiliares. La seccin de Interruptor de Transformador de servicios debe cumplir con lo indicado en la Tabla 1 y Diagrama Unifilar E-01


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3.8.10 Seccin con Interruptor (Reserva) La seccin de Interruptor (reserva) debe cumplir con lo indicado en la Tabla 1 y Diagrama Unifilar E-01. 3.8.11 Cubculo Para Transformadores De Potencial de Barras. El cubculo para Transformadores de Potencial de Barras debe cumplir con lo indicado en la Tabla 1 y Diagrama Unifilar E-01 3.8.12 Partes o elementos comunes a todo tipo de seccin Cada seccin que forma parte del tablero debe cumplir con lo descrito en la tabla 1 y diagrama unifilar E-01 3.8.13 Seccin de interruptor de enlace La seccin de Interruptor de enlace debe cumplir con lo indicado en la tabla del 1 y diagrama unifilar E-01 3.9 Relevadores de Proteccin. Deben ser de tipo esttico, independientes, mono o multifuncin, siempre y cuando para la proteccin a tierra su conexin sea a travs de los transformadores de corriente de secuencia cero o de los neutros del transformador. Tipo semiembutido a prueba de polvo y humedad con bastidor y componentes integrantes del relevador, los rels pueden ser totalmente extrables con puenteo automtico de los TCs o semiextraible el cual es extrable en la parte electrnica del relevador, los transductores de corriente no lo son y quedan integrados en la caja, deben poder probarse con una computadora porttil a travs del puerto serie RS-232 localizado en la parte frontal del relevador o con contactos de prueba para recibir clavija de prueba tipo insercin. Los relevadores auxiliares deben ser del tipo no extrable de su caja y no requerirn contactos de prueba. 3.10 Equipo de medicin Se deben considerar transformadores de corriente y potencial, para el equipo de medicin de balance de energa. Por cada transformador principal se deben incluir tres (3) transformadores de potencial inductivo y tres (3) transformadores de corriente, as como un (1) equipo de medicin, tal como se describe a continuacin: Tres(3) Transformadores de potencial inductivo para sistema con tensin nominal 34,5 kV, relacin de transformacin 36/3-115/3-115/3, conexin de


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fase a tierra, clase y potencia de exactitud 0,2B1.8; W,X,Y,Z; con 2 devanados secundarios de las mismas caractersticas los cuales deben de estar protegidos con fusibles tipo botella, cada uno con su caja y block de conexiones independiente con facilidad para instalar sellos de seguridad, servicio intemperie. Tres (3) Transformadores de corriente para sistemas con tensin nominal de 34,5 kV, relacin de transformacin 200/5-5 A, clase y potencia de exactitud 0,2 B 0.1, 0.2, 0.5,1.0, 2.0, con dos devanados secundarios de las mismas caractersticas, cada uno con su caja y block de conexiones independientes con facilidad de instalar sellos de seguridad, servicio intemperie. Un (1) Equipo de medicin multifuncin completo conectados en lnea, con accesorios, software actualizado y protocolos de comunicacin, cuyas caractersticas son:

1. Caractersticas Particulares requeridas para los Medidores Multifuncin. Medidor electrnico multifuncin de 2,5 clase 10 20 Amperes o de 5 clase 10 Amperes, 3 fases, 4 hilos, 3 elementos, 120 volts, conexin estrella, instalado en un gabinete exclusivo tipo nema 12, con dimensiones mximas de 900 mm de frente, 2300 mm de altura y 700 mm de profundidad, base tipo Tablero con memoria y calidad de energa, debiendo cumplir con lo siguiente:

Clase de exactitud de 0,2% de acuerdo a la Especificacin. Medicin bidireccional. Programable por software para operar tanto en circuitos 3F-3H-2E Delta

como en circuitos 3F-4H-3E Estrella. Con interfase de puerto ptico tipo 2 en la parte frontal del medidor,

para programar, interrogar y obtener todos los datos del medidor. Con interfase de puerto serie RS 232 y con puerto serie RS 485

Con el protocolo de comunicaciones DNP 3.0 va el puerto serie RS 232 y RS 485, debiendo proporcionar el programa para configurar dicho protocolo.

El medidor debe tener la capacidad de aceptar la sincrona de tiempo por DNP 3.0 y de tal manera que cualquiera que sea el modo de sincrona, la estampa de tiempo sea la misma por DNP3.0, display y software propietario.

El medidor debe incluir un modem interno para acceso remoto con rango de 1200 BAUDS mnimo, con capacidad de realizar conexiones sucesivas e ininterrumpidas hasta con ocho medidores iguales.

El medidor debe poseer la capacidad de atender las acciones de acceso de comunicacin a travs de sus puertos de forma simultnea, continua y sin interferencia, operando a su mxima velocidad de transferencia de datos.

Batera de respaldo para el reloj y la memoria masiva con vida til mnima de 5 aos y capacidad mnima para 30 das continuos 365 das acumulables.


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Compatible con computadora personal porttil Con memoria no voltil para almacenar los datos de programacin, configuracin y en su caso de tarifas horarias.

Programables para que cada fin de mes y estacin realicen un restablecimiento de demanda, reteniendo en memoria las lecturas que se seleccionen (congelamiento de lecturas), para su acceso tanto en pantalla, como mediante el software propietario.

El firmware debe residir en memoria flash, para actualizaciones inmediatas requeridas.

Constante de energa (ke) programable. Capacidad para colocar el medidor en modo de prueba, ya sea por software o hardware indicando que est operando en este modo. Pantalla para que mediante un dispositivo muestre en forma cclica la informacin del modo normal, modo alterno y modo de prueba. De energas y demandas en valores primarios o secundarios, mostrndolos en Mega, Kilo o Unidades.

Manuales de hardware y software, en disco compacto o papel. Como parte del equipo se debe proporcionar el software, para que a

travs de una computadora personal porttil, se tengan las opciones siguientes:

- Programar, interrogar y obtener todos los datos de la memoria masiva en Sitio por el puerto ptico. - Programar, interrogar y obtener todos los datos de la memoria masiva en forma remota mediante lnea telefnica a travs del mdem interno y puerto serie. - Programacin de los parmetros a grabar en memoria masiva, as como del tamao del intervalo. - Lectura directa de los datos almacenados en los equipos - Explotacin de los datos en unidades de ingeniera y/o pulsos grabados intervalo por intervalo. - Programacin de los parmetros con tarifas horarias, para valores de:

4 diferentes tarifas (precios), 4 diferentes das, 4 diferentes horarios, 4 estaciones y cambio de horario de verano.

Demanda rolada en intervalos de 15 minutos y subintervalos de 5 minutos.

Consumo de energa activa y reactiva para cada tarifa. Valores totales por tarifa y total de totales.

Como parte del equipo se debe proporcionar al menos 4 licencias del software para programacin e interrogacin de los valores actuales y congelados va el puerto ptico, utilizando una terminal porttil (Hand Held) y una Lap Top, la grabacin de la informacin debe ser del tipo abierto, proporcionando el formato de grabacin y el protocolo de comunicaciones. Asimismo, proporcionar el formato de los archivos que contengan los datos creados por el sistema a nivel de la terminal porttil (Hand Held) y de la Lap Top.


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- Desbalance de Fases, indicando fecha y hora de ocurrencia, fase involucrada, magnitud y duracin, programacin de umbrales de al menos 1 al 15% del valor actual y duracin mnima de 1 a 3600 segundos

% THD V distorsin armnica y voltaje por fase hasta la 15 ava, armnica, programacin de umbral como mnimo del 1 al 15% de distorsin armnica y duracin mnima de 1 a 3600 segundos.

% THD A distorsin armnica de corriente por fase hasta la 15 ava, armnica, programacin de umbral como mnimo del 1 al 15% de distorsin armnica y duracin mnima de 1 a 3600 segundos.

El Software como parte del equipo debe cumplir con: El software como parte del equipo, entre otros requerimientos, debe

comprender lo referente a que la grabacin de la base de datos en memoria masiva, deben ser del tipo abierto, proporcionando el formato de grabacin y el protocolo de comunicaciones. Asimismo, proporcionar el formato de los archivos que contengan las bases de datos, creados por el sistema a nivel computadora personal.

Memoria masiva para almacenar en dos tamaos de intervalo diferentes:

- Para facturacin o anlisis de circuitos; al menos 6 variables cada 5 minutos un mnimo de 40 das. - Para calidad de la energa, al menos el THD en voltaje y corriente, desbalance de fases y frecuencias.

Medicin de valores integrados de:

- kWh por fase y trifsicos - kW mximos, mnimos, rolados, acumulados, acumulados continuos - kVARh inductivos y capacitivos por fase y trifsicos - V2h Vh por fase y promedio - A2h Ah por fase y promedio - HZh (hertz hora) - Compensacin de prdidas integradas y separadas

Medicin de valores instantneos de:

- Watts por fase y trifsicos - Vars por fase y trifsicos - F.P. por fase y trifsico - Voltaje por fase y trifsico - Corriente por fase y trifsico

Registro de al menos 200 eventos de Calidad de la Energa de:

- Interrupciones de energa, indicando fecha y hora de ocurrencia, fase involucrada, magnitud y duracin. - Disminucin de Voltaje (sags), indicando fecha y hora de ocurrencia, fase involucrada, magnitud y duracin, programacin de umbrales de al menos 1


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al 15% del valor actual y duracin mnima de 1 a 3600 segundos.

- Incremento de Voltaje (swells), indicando fecha y hora de ocurrencia, fase involucrada, magnitud y duracin, programacin de umbrales de al menos 1 al 15% del valor actual y duracin mnima de 1 a 3600 segundos.

- Operar en ambiente Windows versin 95 o superior en espaol

Reportes de: - Voltaje por fase y trifsico

Eventos de calidad de la energa en resumen o detallados Tarifas horarias considerando energas y demandas integradas en perodo de base, intermedia, punta y semipunta, indicando fecha y hora de ocurrencia.

Resumen para comprobacin de integraciones Vaciado de pulsos en forma cronolgica de uno o varios parmetros Vaciado de demandas en corma cronolgica de uno o varios parmetros Vaciado de energias en forma cronolgica de uno o varios parmetros Rutina para la validacin de la integracin de datos

Anlisis de KVAs en forma cronolgica y tabulada, en forma diaria, semanal, mensual y anual. Demandas coincidentes Para diseo del usuario, considerando datos actuales y formulas bsicas (suma, restas, funciones trigonomtricas, etc.)

Grfica de: Comportamiento del perfil de carga diario, semanal, mensual y anual de uno o de varios parmetros.

Anlisis de duracin de carga Anlisis de das tpicos (lunes a viernes, fin de semana, sbado y

domingo) Anlisis de kVAs : Anlisis de sags y swells de magnitud contra duracin en un perodo (da, semana, mes, etc.). Anlisis de espectro entre perodos especficos para contenido de armnicas en las fases A, B, y C de voltaje y corriente hasta la 16 ava, armnica, 4en grfica X Y e histograma.

X Y o histogramas de perfil de voltaje entre perodos especficos

Otras opciones:

Exportacin e importacin de datos actuales e histricos a otro sistema similar. Exportacin de datos de perfil de carga para facturacin a formato hoja de clculo, con seleccin de formato de fecha y hora. Exportacin de datos de perfil de carga para calidad de la energa a formato hoja de clculo, con seleccin de formato de fecha y hora.


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Automatizacin de recopilacin de datos en forma calendarizada Automatizacin de tareas bsicas Edicin de datos mediante das tpicos, datos importados, datos

proporcionados por el usuario, ajuste de consumos y/o demandas a datos especficos, etc.

Edicin de horario respetando datos integrados Sistema de seguridad mnimo dos niveles para condicionar programacin, lectura y acceso al medidor. Anlisis de espectro para contenido de armo nicas fases A, B y C de voltaje y corriente hasta la 15 ava, armnica

El perfil del medidor debe cumplir al menos las siguientes caractersticas:

a) Tabla de implementacin.

Valores Instantneos:


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Variables del medidor: Acumuladores.

3.11 Caractersticas de fabricacin Material El espesor de la lmina de acero para formar la estructura del tablero, puertas, paneles laterales y paneles que alojan los circuitos primarios debe ser no menor de 3,57 mm. Puertas Las puertas deben contar con una manija que asegure que stas permanezcan cerradas y adems debe tener un lmite de apertura entre 140 y 160 e incluir un dispositivo de fijacin cuando la puerta est abierta.


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Ventilas Cada seccin de los tableros debe estar provista, para su ventilacin con persianas o ventanillas las cuales deben estar cubiertas con mallas o filtros. Barreras protectoras Las partes protectoras del circuito primario, tales como: el interruptor, barras colectoras, transformadores de potencial, acometida y cubculo de control secundario, deben estar completamente confinadas por medio de barreras metlicas, formando cubculos o celdas, las cuales deben estar conectadas a tierra. Todos los instrumentos, dispositivos de mando del tablero y el alambrado completo deben estar separados por barreras metlicas, de los elementos del circuito primario, excepto aquellos conductores de trayectorias cortas, tales como: terminales en transformadores de instrumentos. La celda del interruptor debe estar dotada de una cortina metlica, de operacin automtica, para prevenir la exposicin de las partes vivas del circuito, cuando el interruptor removible est en la posicin de prueba, desconectado o removido del tablero. Asmismo, debe inclurse una barrera interior frente al interruptor, con objeto de asegurar que en ninguna parte viva del circuito primario quede expuesto cuando la puerta de la seccin est abierta. Seccin de interruptores Cada seccin alojar un slo interruptor y adems debe cumplir con las siguientes caractersticas: a. Los interruptores que forman parte del tablero metlico blindado deben ser de tipo removible, con un mecanismo para introducirlo y extraerlo manualmente, en tres posiciones definidas: desconectado, conectado y prueba. b. Deben estar equipados con dispositivos desconectadores, auto-alineables y auto- acoplables. c. En posicin de prueba el interruptor debe tener los contactos principales desconectados de la lnea y de la carga y haber accionado la cortina metlica de la celda, cerrando e impidiendo el acceso de la lnea y a la carga. Al mismo tiempo los circuitos secundarios de control deben permanecer conectados. d. En la posicin de prueba, la puerta de la celda debe poder cerrarse. e. Los interruptores deben tener un entrelace mecnico que impida que el interruptor sea extrado de la posicin de insertado, cuando los contactos principales estn cerrados.


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f. Debe contar con un dispositivo que evite el sobre viaje del interruptor al llegar a la posicin de conectado. g. Debe contar con un tope o dispositivo que asegure la posicin de prueba. Compartimiento para alojar cables de fuerza Las secciones estarn previstas para la entrada de los cables de fuerza provenientes de Transformadores principales de servicios, lneas de distribucin y rerserva, por la parte inferior del mdulo. Se suministrar soporte para los cables de fuerza y sus terminales en el interior del mdulo. Estos soportes seran de resina epxica o de algn otro material aislante similar. Los mdulos o compartimientos para cables de fuerza deben ser del tamao adecuado para alojar las terminales del cable. Todas las secciones deben incluir la extensin del mdulo para cables de fuerza. Conectores para cables de potencia Se suministrarn como parte del alcance del suministro todos los conectores terminales para recibir los cables de cobre de fuerza. Las caractersticas de estos conectores sern definidos por el fabricante de acuerdo al calibre indicado en el diagrama unifilar. Barras colectoras y derivaciones El material de las barras colectoras y de sus derivaciones sern de cobre electroltico, excepto temple suave. Las barras colectoras y sus derivaciones, sern de cantos redondeados, lisas y estar libres de escamas o rugosidades. Las uniones entre las barras colectoras y sus derivaciones sern plateadas. Toda la tornillera empleada en las uniones ser de acero de alta resistencia mecnica con recubrimiento compatible con el cobre y con un dimetro no menor de 13 mm. Las tuercas sern aseguradas con roldanas planas y de presin o con cualquier otro medio que garantice la presin de las barras interconectadas. Se emplearn cuatro tornillos en cada conexin. El arreglo corresponde al diagrama unifilar E-01 El incremento de temperatura en el punto ms caliente en las barras colectoras, derivaciones y partes conductoras de corriente, no debe ser mayor de 65 C sobre una temperatura ambiente de 40 C.


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La corriente nominal de las barras colectoras debe ser como mnimo de 630A. Esta corriente est dada por el valor eficaz (rmc) de la corriente y que es capaz de conducir las barras colectoras a la frecuencia nominal sin exceder un incremento de temperatura de 65 C, sobre una temperatura ambiente de 40 C, considerando que las uniones son con superficies plateadas o uniones equivalentes. La corriente nominal de las barras colectoras de las derivaciones a los interruptores, ser igual que la corriente nominal de interruptor asociado a la derivacin. El valor de la corriente momentnea se expresa en valor eficaz e incluye la componente de corriente directa del pico mximo. Dicha corriente es determinada por la envolvente de la onda de la corriente de prueba durante un perodo de por lo menos 10 ciclos que debe soportar el tablero. Este valor de corriente momentnea. Aislamiento Todas las barras colectoras de los buses principales, sus derivaciones y sus conexiones deben estar cubiertas con un material aislante preformado a base de resina epxica o camisas aislantes termotrctiles. El material de este aislamiento no debe ser propagador de incendio. No se aceptan aisladores en las conexiones a base de "compound" y/o cintas aislantes. Arreglo El arreglo de las barras y de sus derivaciones ser: fase A, fase B y fase C; contando del frente hacia atrs; de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, visto desde el frente del tablero. Soportes aislantes de las barras Las barras se soportarn con un material aislante de alta rigidez dielctrica, formados por elementos de porcelana o de resina epxica de alta resistencia mecnica. La separacin de estos soportes aislantes ser tal que, tanto las barras como los soportes puedan resistir, sin sufrir daos ni deformaciones permanentes, los esfuerzos producidos por las corrientes de corta duracin definidas. Se colocarn soportes aislantes en cada transicin de barras de una seccin a otra.


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Barras de conexin a tierra A todo lo largo del tablero se instalar una barra de cobre para conexin a tierra del tablero, de una capacidad no menor a 500 A nominales. Esta barra estar ensamblada en secciones, con uniones donde sean requeridas. Cada cubculo se conectar directamente a esta barra de tierra. La estructura del interruptor se conectar directamente a esta barra por medio de un contacto deslizante que conecte en la posicin de

diseño se 34,5kv

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