UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA SUBESTACIONES EN ALTA
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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMÓN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
SUBESTACIONES EN ALTA Y EXTRA ALTA TENSION Jornadas Académicas del 01 al 06 de octubre del 2018
Ing. José Ferrufino O. Jefe Dpto. de Subestaciones ENDE Transmisión S.A.
CONTENIDO
I.
Estructura del sector eléctrico boliviano
XIII. Puesta a tierra de subestaciones
II.
Consideraciones generales para el diseño de subestaciones
XIV.Barras colectoras XV. Servicios auxiliares
III. Configuración de barras
XVI.Sistemas de control
IV. Coordinación del aislamiento
XVII.Sistemas de protección
V.
XVIII.Pórticos y soportes
Distancias mínimas en aire y distancias de seguridad
VI. Apantallamiento en subestaciones VII. Transformadores de potencia
XIX.Obras civiles y complementarias XX. Subestaciones aisladas en gas SF6
VIII. Transformadores de medida
XXI.Nuevas tecnologías en el equipamiento de subestaciones
IX. Interruptores de potencia
XXII.Montaje de subestaciones
X.
XI. Pararrayos
XXIII.Pruebas de recepción y puesta en servicio
XII. Equipos de compensación
XXIV.Disposición física de subestaciones
Seccionadores
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I. ESTRUCTURA DEL SECTOR ELÉCTRICO BOLIVIANO
El sector está organizado por: Un ente normador: el Viceministerio de Electricidad y Energías Alternativas Un regulador: La Autoridad de Fiscalización y Control Social de Electricidad. Un ente Planificador, Administrador y Operador: El Comité Nacional de Despacho de carga. Empresas generadoras, transmisoras, distribuidoras y consumidores no regulados. FCyT - UMSS
Viceministerio de Electricidad y Energías Alternativas
Autoridad de Fiscalización y Control Social de Electricidad (AE)
Comité Nacional de Despacho de Carga (CNDC)
Generadoras
•COBEE •EGSA •CORANI •VHE •CECBB •ERESA •HB •SYNERGIA •SDB •GBE •ENDE ANDINA
Transmisoras
•ENDE Transmisión •ISA •SCTESA •ENDE
Distribuidoras
•CRE •DELAPAZ •ELFEC •ELFEO •CESSA •SEPSA •COSERELEC •ENDE
Consumidores no regulados •EMIRSA •EMVINTO •COBOCE •EMSC •IAGSA
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II. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES
Una subestación se define como el conjunto de equipos y circuitos de una instalación, que nos permiten modificar parámetros eléctricos (tensión, corriente, etc.) y/o modificar la configuración del sistema eléctrico. Niveles de tensión
Media Tensión (MT) Alta Tensión (AT) Extra Alta Tensión (EAT) Ultra Alta Tensión (UAT).
Clasificación de las S/E
Según su función Según tipo constructivo Según su configuración de barras. FCyT - UMSS
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II. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES Consideraciones generales para el diseño de subestaciones
El proceso de diseño de una subestación consta de tres etapas que van desde la concepción del proyecto hasta la especificación en detalle: Ingeniera conceptual: Estudios de planificación y de sistemas de potencia Estudio ambiental Ubicación del sitio, servidumbres y accesos Selección de la configuración de barras Definición de protección, control y medida Tipo de subestación Etapas de equipamiento (numero de circuitos iníciales y futuros) Equipos de transformación y/o compensación requeridos Servicios auxiliares.
Ingeniería básica: Se prepara la documentación necesaria para el diseño final de la subestación. Se estudian diferentes opciones de diseño y especificación de equipos. FCyT - UMSS
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II. CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO DE SUBESTACIONES Consideraciones generales para el diseño de subestaciones
Ingeniería de detalle: Coordinación y definición de los niveles de aislamiento Disposición general de equipos Elaboración de planos electromecánicos Elaboración de planos de protección, control y medición Elaboración de planos de servicios auxiliares Especificación de equipos y materiales Procedimiento para la telecomunicación, teleprotección, telecontrol y telemedida. Diseños y planos de ingeniería civil y arquitectura Especificaciones de obras civiles Especificaciones de montaje electromecánico Memorias descriptivas y cálculos Elaboración de cronogramas
Estimación del presupuesto Documentos de licitación.
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III. CONFIGURACIÓN DE BARRAS
Es el modo de conexión entre los elementos principales de una subestación con el sistema al cual pertenece.
Para la selección de la configuración de barras se deben tomar en cuenta los siguientes criterios: Seguridad de servicio Flexibilidad de la configuración Confiabilidad de servicio Importancia de la subestación Simplicidad operacional Espacio ocupado Costo FCyT - UMSS
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III. CONFIGURACIÓN DE BARRAS
Barra simple con by-pass
Barra principal con barra de transferencia
Barra principal Barra de transferencia
Interruptor de transferencia
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III. CONFIGURACIÓN DE BARRAS
Barra doble con seccionador de tranferencia
Barra doble con seccionador by-pass
Barra 1
Barra 1 Barra 2
Barra 2
Interruptor de acople
Interruptor de acople
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III. CONFIGURACIÓN DE BARRAS
Anillo
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Interruptor y Medio
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IV. COORDINACIÓN DEL AISLAMIENTO
Las redes eléctricas están sometidas frecuentemente a sobretensiones, predecir el origen, estimar su valor y características; es muy importante para realizar una adecuada coordinación del aislamiento y de los medios para protegerlos. Tensiones normales
Son tensiones a frecuencia industrial que los equipos soportan en forma permanente. Tensión nominal, con la cual el sistema ha sido diseñado y al cual se refieren sus
características de operación. Tensión máxima, más elevada que se presenta en cualquier momento y punto del sistema (5 a 10% UN). Sobretensiones
Son tensiones anormales y dependientes del tiempo, cuyo valor es superior al valor de Umax del sistema. Sobretensiones de origen interno
Sobretensiones de origen externo. FCyT - UMSS
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IV. COORDINACIÓN DEL AISLAMIENTO
Coordinación del aislamiento
La coordinación del aislamiento, garantiza que el nivel de tensión soportado por un equipo o instalación sea mayor a las que puedan presentarse como resultado de las sobretensiones, una vez que hayan sido limitadas por los pararrayos. Corrección atmosférica
Corrección por densidad de aire:
Corrección por altura:
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V. DISTANCIAS MÍNIMAS EN AIRE Y DISTANCIAS DE SEGURIDAD
Son las distancias que deben considerarse en subestaciones, con el fin de garantizar un adecuado y seguro nivel de aislamiento. Distancias mínimas en aire
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Tensión soportada al impulso tipo rayo (BIL) [kVp]
Distancia mínima [mm] Fase-tierra punta-estructura
Fase-tierra conductor-estructura
Fase-fase conductor-conductor
Fase-fase punta-conductor
20
60
-
-
-
40 60 75 95 125 145 170 250 325 450 550 650 750 850 950 1050
60 90 120 160 220 270 320 480 630 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100
1600 1700 1900
1700 1900 2100
1700 1900 2100
IEC 60071-1
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V. DISTANCIAS MÍNIMAS EN AIRE Y DISTANCIAS DE SEGURIDAD Distancias de seguridad
Son espacios que permiten la circulación del personal y efectuar maniobras de operación y mantenimiento en la subestación. Distancia de seguridad = valor básico + zona de seguridad. Circulación del personal
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VI. APANTALLAMIENTO DE SUBESTACIONES
Las subestaciones a la intemperie deben protegerse contra los rayos, las zonas a proteger deben incluir a todos los componentes de la subestación. Nivel ceráunico
Se define como el número promedio de días al año en los que se presentan descargas atmosféricas en una región. Los promedios anuales para nuestro país pueden ser consultados en el mapa de niveles isoceráunicos. FCyT - UMSS
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VI. APANTALLAMIENTO DE SUBESTACIONES
Método gráfico
Supone que cuando una guía de rayo se acerca a tierra y se encuentra a una distancia igual al doble de la altura del hilo de guardia, la descarga se efectuará sobre estos o el suelo, por ser los puntos más cercanos a la guía de rayo.
Hilo de guardia
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VII. TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Se constituyen en el equipo más importante de la subestación, que tiene como función principal cambiar la magnitud de las tensiones y por ende corrientes, bajo el principio de inducción electromagnética. Están formados por una parte activa, parte pasiva y accesorios
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VII. TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Autotransformadores
Son similares a los transformadores, con la diferencia que estos tienen un solo devanado, con un punto de conexión común entre el primario y secundario. Se considera debido a sus ventajas de costo, siempre y cuando la relación de transformación no exceda a tres (k = 3).
En nuestro país es usual utilizar autotransformadores en la relación de 230/115 kV y 230/69 kV. Sistemas de refrigeración
ONAN (Oil Natural circulation Air Natural circulation) ONAF (Oil Natural circulation Air Forced circulation) OFAF (Oil Forced circulation Air Forced circulation) ODAF (Oil forced circulation Directed Air Forced).
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VII. TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Conexión de los transformadores
Delta – estrella [Dyn], en subestaciones de rebaje al final de un línea de AT. Estrella – delta [YNd], en subestaciones elevadoras de MT a AT. Estrella – estrella [YNyn], en subestaciones de rebaje de AT a MT. Estrella – estrella mas terciario accesible [YNyn(d)], para alimentar SSAA. Autotrafo en estrella más terciario accesible [YN(d)], para interconexión de AT.
Pruebas de los transformadores
Pruebas de rutina Pruebas en vacio
Pruebas en cortocircuito Pruebas de tensión aplicada Pruebas de tensión inducida.
Pruebas de campo Pruebas de resistencia del aislamiento Pruebas de relación del transformación Pruebas fisicoquímicas del aceite, análisis de gases disueltos, etc. FCyT - UMSS
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Reducen con precisión magnitudes elevadas de tensión y corriente a valores admisibles para los instrumentos de medición, control y protección. Transformadores de corriente (CT)
Se constituyen, por un devanado primario que se conecta en serie con el circuito de alta tensión y otro secundario que se conecta en serie con bobinas de corriente de los instrumentos. Según su tipo constructivo: Tanque bajo Tanque alto
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Características de los CT‘s
Corrientes nominales Relación de transformación Corriente térmica de cortocircuito Corriente dinámica de cortocircuito Potencia de precisión Clase de precisión Para medida: clase 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1.
Factor de seguridad (FS): 5 – 10. Para protección: clase 5P – 10P.
Factor límite de precisión (ALF): 10 – 20. FCyT - UMSS
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Pruebas de los CT‘s
Pruebas tipo Pruebas de corriente de corta duración Pruebas de elevación de temperatura Pruebas de impulso de rayo y maniobra en el devanado primario. Determinación de errores según clase de precisión.
Pruebas de rutina Verificación de la identificación de terminales Tensión soportada a frecuencia industrial en devanados primarios, secundarios y
entre secciones. Pruebas de descargas parciales
Pruebas especiales Medida de capacidad y del factor de disipación dieléctrica Pruebas mecánicas.
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Transformadores de potencial (PT)
Se constituyen por un devanado primario que se conecta en paralelo con el circuito de alta tensión y otro secundario se conecta en paralelo con las bobinas de tensión de instrumentos. Según su aplicación se pueden clasificar: Transformadores de potencial inductivo Transformadores de potencial capacitivo (CCPD).
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Transformadores de potencial capacitivos (CCPD‘s)
Los PT’s capacitivos se componen de un divisor de tensión capacitivo, que consta de condensadores conectados en serie, con el fin de obtener un borne de tensión intermedia.
Los PT’s capacitivos nos permiten utilizar las líneas en AT para comunicación entre subestaciones, mediante onda portadora (PLC) de alta frecuencia. Se instalan en bahías de salida de líneas de transmisión, trabajan simultáneamente como un PT y un capacitor de acoplamiento para onda portadora. FCyT - UMSS
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VIII. TRANSFORMADORES DE MEDIDA
Características de los PT‘s
Tensiones nominales
Pruebas de los PT‘s
Pruebas tipo Pruebas de elevación de
Relación de transformación Potencia de precisión Factor de tensión nominal Clase de precisión para medida Clase 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1.
Clase de precisión para protección clase 3P – 6P.
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temperatura Tensión de impulso de rayo y maniobra en el devanado primario Determinación de errores según clase de precisión. Pruebas de soporte al cortocircuito. Pruebas de rutina Verificación de la identificación de terminales Tensión soportada a frecuencia industrial en devanados primarios, secundarios y entre secciones Pruebas de descargas parciales.
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IX. INTERRUPTORES DE POTENCIA
Son dispositivos de maniobra cuya función es conducir, interrumpir y establecer corrientes en condiciones normales; así como conducir durante un cierto tiempo, interrumpir y restablecer corrientes en condiciones anormales. Se pueden clasificar en base a los siguientes criterios: Según el diseño externo Según el medio de extinción
Según el mecanismo de operación.
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IX. INTERRUPTORES DE POTENCIA
Características de los interruptores
Pruebas de los interruptores
Pruebas tipo
Tensión nominal
Pruebas dieléctricas Pruebas de radio interferencia
Corriente nominal
Pruebas de elevación de temperatura
Corriente de interrupción simétrica
Corriente de corta duración Corriente de cierre en cortocircuito Tensión Transitoria de Restablecimiento (TTR). Secuencias de operación
Secuencia 1: Secuencia 2: FCyT - UMSS
O – t – CO – t’ – CO CO – t’’ – CO
Pruebas mecánicas y ambientales
Pruebas de interrupción y cierre de
cortocircuito.
Pruebas de prototipo Pruebas de interrupción de fallas evolutivas Pruebas de interrupción de fallas con
operación de interruptores en paralelo Pruebas de apertura de transformador en
vacio.
Pruebas de rutina Pruebas de tensión en circuitos de control y
auxiliares Medida de resistencia sobre circuito
principal Pruebas de operación mecánica. SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
X. SECCIONADORES
Son dispositivos de maniobra, cuya función es conectar y desconectar de forma visible circuitos en tensión, las maniobra deben realizarse en vacio. Según su forma de accionamiento de la parte móvil: Seccionadores de apertura vertical Seccionadores de rotación central Seccionadores de apertura central Seccionadores pantógrafo.
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X. SECCIONADORES
Características de los seccionadores
Tensión nominal Corriente nominal Corriente de corta duración Corriente de cortocircuito admisible. Cuchilla de puesta a tierra
Conectan a tierra parte de un circuito por ambos extremos, luego de la apertura de las cuchillas principales. Se instalan del lado de la línea y se conectan a tierra, para realizar labores de mantenimiento.
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X. SECCIONADORES
Pruebas de los seccionadores
Pruebas tipo Medida de tensión de radio interferencia Medida de la resistencia de los circuitos Prueba de incremento de temperatura Prueba de soportabilidad a la corriente de corta duración Verificación del grado de protección Pruebas de estanqueidad Pruebas de desempeño mecánico Pruebas para verificar la operación indicador de posición Pruebas de maniobras de corrientes en transferencias de barras.
Pruebas de rutina Pruebas dieléctricas
Pruebas dieléctricos de circuitos auxiliares y de comando Chequeo visual.
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XI. PARARRAYOS
Son dispositivos destinados a la protección de equipos, limitan las amplitudes de las sobretensiones originadas por descargas atmosféricas, maniobras de interruptores o desbalance de sistemas. Existen dos tipos de elementos de protección: Pararrayos convencionales Pararrayos de Oxido de Zinc
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XI. PARARRAYOS
Características de los pararrayos
Tensión de operación continua (MCOV): Tensión nominal: Corriente nominal de descarga Tensión residual Clase de descarga de línea
Margen de protección Distancia máxima de protección
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XI. PARARRAYOS
Pruebas de los pararrayos
Pruebas tipo Pruebas de aislamiento Pruebas de tensión residual Pruebas de resistencia a los impulsos de corriente de larga duración Pruebas de funcionamiento Pruebas del dispositivo de alivio de presión Pruebas de descargas parciales Pruebas de estanqueidad Pruebas de distribución de corrientes.
Pruebas de rutina Medida de la tensión de referencia Pruebas de verificación de la tensión residual
Verificación de ausencia de descargas parciales y de ruido de contacto Pruebas de estanqueidad de la porcelana.
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
La mayoría de los componentes del sistema así como las cargas demandan de una cierta cantidad de energía reactiva que debe ser generada y transmitida. Una solución es contar con equipos adecuados de generación y compensación reactiva, para una operación eficiente y confiable del sistema. Capacitores
Existen tres tecnologías de unidades capacitivas empleadas en los bancos de capacitores:
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Capacitores
El banco de capacitores en derivación, proporciona compensación reactiva capacitiva al sistema, en nodos donde operativamente presentan problemas de baja tensión. En subestaciones los bancos de capacitores en derivación son conectados en doble estrella y con unidades fuseless.
El banco de capacitores en serie, compensa la reactancia inductiva de la línea, mejorando su capacidad de transmisión. Una desventaja de la compensación serie es la complejidad de su esquema de protección y la rapidez que requieren para desviar las corrientes de falla. FCyT - UMSS
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Pruebas de los capacitores
Pruebas tipo Prueba de impulso entre terminales y contenedor Prueba de estabilidad térmica Prueba de descarga de cortocircuito Prueba de tensión entre terminales y contenedor Prueba de pérdidas activas a elevada temperatura.
Pruebas de rutina Medición de capacitancia Prueba de fuga Medida de las pérdidas activas en el capacitor Prueba de tensión entre terminales Prueba de tensión entre terminales y contenedor
Prueba de dispositivo interno de descarga.
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Reactores
Son similares en diseño y aislamiento al devanado de transformadores, pero cuentan con un sólo devanado. Los reactores en derivación, limitan los incrementos de tensión en extremos de las líneas de gran longitud cuando la condición de carga es ligera. Los reactores absorben excedentes reactivos capacitivos de la línea, incrementan la potencia reactiva inductiva de la misma.
Los reactores en serie, son empleados principalmente para limitar corrientes de cortocircuito y disminuir la capacidad interruptiva de los interruptores y equipos, también disminuyen su costo. FCyT - UMSS
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Reactores
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XII. EQUIPOS DE COMPENSACIÓN
Pruebas de los reactores
Pruebas tipo Elevación de temperatura Medida de corrientes, inductancia y reactancia Pruebas de linealidad Medición del nivel de ruido Análisis de gases disueltos.
Pruebas de rutina Pruebas de impulso Pruebas de tensión aplicada Pruebas de tensión inducida Prueba de resistencia del aislamiento Prueba de fuga de aceite Prueba de resistencia del devanado
Medida de pérdidas totales Pruebas de vacio interno Medida de las vibraciones del tanque. FCyT - UMSS
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XIII. PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES
Establece un camino de baja impedancia para la circulación de corrientes, con el fin de brindar protección al personal y a equipos, en el interior o en cercanías de la subestación. La Puesta a Tierra se define como la conexión intencional franca y directa, sin valor de impedancia, entre puntos de un sistema eléctrico y la masa terrestre. Componentes de un sistema de puesta a tierra
El terreno: Naturaleza del terreno Humedad Temperatura Salinidad
Estratigrafía Compactación Variaciones estacionales.
Dispersores y conductores de tierra Conectores. FCyT - UMSS
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XIII. PUESTA A TIERRA DE SUBESTACIONES
Diseño de una malla de tierra (IEEE Std 80-2000)
Selección de conductor:
Resistencia de tierra: Corriente máxima de malla: Cálculo de máximas tensiones tolerables:
Elevación de potencial de tierra: Tensiones críticas de diseño Tensión de malla:
Máxima tensión de paso:
Longitud mínima del conductor enterrado: FCyT - UMSS
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XIV. BARRAS COLECTORAS
Son el conjunto de conductores, aisladores y conectores utilizados para la conexión común y soporte de los diferentes circuitos que se conectan o derivan de la misma. Cálculo de esfuerzos electromecánicos
Esfuerzos debido a cortocircuitos: Esfuerzos debido al viento: Esfuerzos debido al hielo: Esfuerzos debido a sismos: Deflexión:
Esfuerzos mecánicos: Efectos térmicos: Corriente nominal: Corriente de cortocircuito: FCyT - UMSS
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XIV. BARRAS COLECTORAS
Conectores
Son utilizados para la conexión de diferentes tramos de conductores, conexión entre los conductores y derivaciones a los equipos.
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XV. SERVICIOS AUXILIARES
Son el conjunto de instalaciones en baja tensión, formadas por fuentes de corriente continua y de corriente alterna, cuya función es energizar sistemas de control, protección, motores de interruptores, señalización, etc. Según el tiempo en el cual deben estar funcionando sin interrupción: Servicios auxiliares esenciales Servicios auxiliares no esenciales.
Fuentes de alimentación de los servicios auxiliares
Las fuentes de alimentación principales se toman en los niveles de media tensión de corriente alterna, los cuales provienen: Devanado terciario de un transformador Transformador de distribución Líneas de distribución Grupo electrógeno.
Si salen de operación las fuentes principales de corriente alterna, se tiene como fuente de respaldo al banco de baterías. FCyT - UMSS
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XV. SERVICIOS AUXILIARES
Baterias
La función principal de las baterías, es el almacenamiento de energía confiable en caso de falla de los servicios auxiliares en corriente alterna. PLOMO ÁCIDO
Las baterías en una subestación pueden ser: Baterías de plomo-ácido Baterías alcalinas.
Abiertas (Electrólito líquido)
Libre Mantenimiento
Bajo Mantenimiento
Plomo-calcio
Plomo-Selenio
Selladas (Válvula regulada)
Electrólito Absorbido (AGM)
Electrólito en GEL
Cargador de baterias
Son dispositivos que reciben tensión en corriente alterna y lo rectifican, se instalan en un ambiente cercano a la sala de baterías, y tienen un conmutador de tres posiciones: Flotación Igualación
Carga manual profunda. FCyT - UMSS
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XVI. SISTEMAS DE CONTROL
El conjunto formado por dispositivos o funciones de medida, indicación, registro, señalización, regulación, control de equipos y relés de protección, los cuales verifican, protegen y ayudan a gobernar el sistema. Según su ubicación física el sistema de control se puede clasificar en: Sistema de control centralizado Sistema de control distribuido.
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XVI. SISTEMAS DE CONTROL
Sistema de control convencional
Realiza funciones de control y supervisión mediante dispositivos que intercambian información entre sí de manera cableada, están constituido por: Unidades terminales remotas (RTU) Tablero mímico Sistema de protección y alarmas Mando y señalización de los equipos
Transductores, indicadores y medidores Sistemas de cableado de enclavamientos Equipos de comunicación Servicios auxiliares.
Su arquitectura es jerarquizada, es decir, con niveles de control y tipos de equipos según el nivel y función. Nivel 2
Sistemas remotos de información Elementos de control convencionales como anunciadores
Interface de operación local
de alarmas, conmutadores (switches), pulsadores, etc.
(básica) mímico
Nivel 1 Nivel 0
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Equipos de patio
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XVI. SISTEMAS DE CONTROL
Sistema Automatizado de Subestaciones (SAS)
Se basa en el uso de IED’s, que son dispositivos autónomos e independientes con facilidades de comunicación e integración mediante protocolos normalizados. Implementar un sistema SAS permite prescindir de una gran cantidad de dispositivos independientes como: RTU´s Tableros mímicos y anunciadores de alarmas Registradores de secuencia de eventos Reducción en el cableado y espacio de tableros Reducción en el tamaño de la sala de control.
La arquitectura del sistema SAS, será : Nivel 3
Sistema remotos de información Sistema de procesamiento
Almacenamiento de datos
Interface de operación-
del nivel 2
históricos y de tiempo real
controlador de subestación HMI
Nivel 2
Interface de operación local (básica) Nivel 1
Controladores de bahía Despliegues en controladores de bahía
Nivel 0
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Equipos de patio
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XVI. SISTEMAS DE CONTROL
Funciones adicionales que incorporan los sistemas SAS
Las funciones adicionales nivel 1 son las siguientes: Supervisión de protecciones Secuencias automáticas de control Marcación de eventos y alarmas Comunicación con la red de área local Autochequeo y autodiagnóstico.
En la interface de operación del nivel 2: Control de equipos
Manejo de datos históricos Respaldo en medio masivo Reportes Curvas de tendencias
Parametrización de protecciones y visualización de oscilografías.
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XVI. SISTEMAS DE CONTROL
Comunicación de los sistemas SAS
Los protocolos de comunicación, son un conjunto de reglas y procedimientos que se usan en una red para comunicarse entre diferentes puntos del sistema.
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XVII. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
El conjunto de equipos necesarios para detección, localización y despeje de cualquier tipo de fallas, que permiten aislar la zona o elemento en falla del resto del sistema. El objetivo, consiste en reducir la influencia de una falla, hasta tal punto que no se afecte su funcionamiento o produzca daños relativamente importantes en el sistema. Protección de transformadores
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XVII. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Protección de reactores en derivación
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XVII. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Protección del banco de capacitores
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XVII. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Protección de barras
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XVII. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
Protección de líneas
Protecciones complementarias
Relé de verificación de sincronismo (25)
Relé de disparo y bloqueo (86) Relé de supervisión de circuito de disparo (74) Protección falla interruptor (50 BF). FCyT - UMSS
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XVIII. PÓRTICOS Y SOPORTES
Son estructuras formadas por columnas y vigas cuya función es soportar conductores aéreos, equipos y a los esfuerzos provocados por éstos. En la construcción de estructuras para pórticos: La madera El hormigón El acero.
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XVIII. PÓRTICOS Y SOPORTES
Condiciones críticas para el diseño
Se deben tomar en cuenta todos los esfuerzos a la que se encuentran sometidos en forma permanente y/o instantánea: Tensión Electrodinámicos Peso propio Viento Sismos Hielo Operación y mantenimiento.
Las cargas a la que son sometidas las estructuras, se descomponen en: Carga vertical Carga transversal Carga longitudinal.
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XIX. OBRAS CIVILES Y COMPLEMENTARIAS
Las obras civiles deriva de características del diseño eléctrico y se complementan con diseños técnicos bajo criterios de seguridad y ornamentación. Los principales aspectos a considerar, en todo proyecto de diseño: Adecuación del sitio Disposición general de la subestación Drenajes de patios y áreas generales Malla de tierra Vías de acceso y vías internas Fundaciones Carriles Fosos colectores y tanques de aceite Muros cortafuego Zanjas y ductos Sala de control
Alumbrado Cerco de la subestación. FCyT - UMSS
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XX. SUBESTACIONES AISLADAS EN GAS SF6 (GIS)
Son equipos de maniobra y medida, se construyen con módulos individuales de interruptores, seccionadores, transformadores de corriente, transformadores de potencial y terminales de cables. El gas de SF6 se prefiere por sus propiedades óptimas; ya que es un gas no tóxico, muy estable, no inflamable, además de inodoro e incoloro a condiciones normales de presión y temperatura. Las razones para utilizar las GIS, son: Requerimientos de espacio Condiciones ambientales existentes Mínimo impacto ambiental Requerimientos de seguridad.
Las GIS presentan un menor índice de fallas que una subestación convencional y en cualquier circunstancia las consecuencias de una falla son mínimas. FCyT - UMSS
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XX. SUBESTACIONES AISLADAS EN GAS SF6 (GIS)
Tecnología de las GIS
Insensibles a los efectos atmosféricos Son muy flexibles en el armado de las configuraciones de barras Seguridad continuamente mejorada Ligereza de las estructuras Excelente hermeticidad Facilidad de montaje Obras civiles reducidas Funcionamiento seguro y casi libre de mantenimiento Posibilidad de ampliación.
Equipos
Los equipos, incluyendo las barras se encuentran encapsulados independientemente en un compartimiento metálico provisto de un ambiente de gas SF6. Los módulos individuales se interconectan mecánica y eléctricamente entre sí para formar distintas configuraciones de barras de la subestación. FCyT - UMSS
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XX. SUBESTACIONES AISLADAS EN GAS SF6 (GIS)
Disposición física de una GIS
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XX. SUBESTACIONES AISLADAS EN GAS SF6 (GIS)
Disposición física de una GIS
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XX. SUBESTACIONES AISLADAS EN GAS SF6 (GIS)
Disposición física de una GIS
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XXI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN EL EQUIPAMIENTO DE SUBESTACIONES
Avances e innovaciones tecnológicas condujeron al lanzamiento de la GIS, reducen las dimensiones de las subestaciones convencionales en casi un 90%. Actualmente existen subestaciones, con equipamiento modular y prefabricadas en distintas configuraciones, resultante de la combinación de las dos tecnologías. Subestaciones compactas
Combinan beneficios de una subestación convencional con un diseño compacto que permite, planificar, construir y mantener una subestación con un mínimo de ingeniería y costos de obras civiles.
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XXI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN EL EQUIPAMIENTO DE SUBESTACIONES Subestaciones compactas
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SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN EL EQUIPAMIENTO DE SUBESTACIONES Subestaciones híbridas
Se desarrollan con el objeto de aprovechar las ventajas técnicas que ofrecen la GIS y el costo de las subestaciones convencionales. Las barras siguen estando aisladas en aire, pero el equipamiento está integrado en módulos aislados en gas tipo GIS. ABB desarrolló el módulo PASS que integra y combina varias funciones, solo requiere de conexiones habituales ya que vienen conectados de fábrica. Los módulos PASS M0 se disponen para las distintas configuraciones de barras.
SBB FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXI. NUEVAS TECNOLOGÍAS EN EL EQUIPAMIENTO DE SUBESTACIONES Subestaciones híbridas
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SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXII. MONTAJE DE SUBESTACIONES
Se explica de manera resumida procedimientos de construcción y supervisión que deben ser aplicados, en ejecución del montaje electromecánico de subestaciones. Se deberá estudiar las instrucciones de montaje del fabricante previo a la ejecución de montaje de cualquier equipo. Se debe disponer de todo los materiales y accesorios técnicamente aceptables para la construcción de acuerdo a lo indicado en planos de ingeniería de detalle. Instalación del sistema de puesta a tierra Estructuras metálicas, soportes de barras y equipos
Barras flexibles y barras rígidas Transformadores, autotransformadores y reactores Interruptores y seccionadores de potencia Capacitores en derivación Transformadores de medida Pararrayos Trampas de onda Servicios auxiliares Tableros y conexionado de interconexión. FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXIII. PRUEBAS DE RECEPCIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
Las pruebas de campo o en sitio, consisten en una serie de verificaciones que se realiza a los diferentes componentes, luego de su montaje e instalación, antes de la energización. Las pruebas determinan la condición operativa de equipos, correcto funcionamiento y el adecuado procedimiento de montaje de la subestación que garanticen la calidad y el cumplimiento de especificaciones. Los resultados deben establecer parámetros que permitirán determinar el deterioro de un equipo o sistema a lo largo de la vida útil de la subestación. Pruebas de servicios auxiliares
Se realizan las pruebas individuales a todos los equipos que conforman los servicios auxiliares. El grupo electrógeno, los cargadores de batería e inversores, generalmente son calibrados en sitio por el fabricante o suministrador. Las baterías deben ser sometidos al proceso de carga/descarga con el fin de garantizar el correcto funcionamiento de los mismos. FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXIII. PRUEBAS DE RECEPCIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
Pruebas individuales de equipos de alta tensión
Se realizan con el objeto de verificar, si los equipos sufrieron algún daño durante su etapa de transporte y/o montaje, y dependen de los requerimientos del proyecto. Para trasformadores, autotransformadores y reactores de potencia son: Factor de potencia Relación de transformación Resistencia de devanados Corrientes de excitación
Reactancia de dispersión Análisis de respuesta a barrido de frecuencia Resistencia de aislamiento Pruebas en los transformadores de corriente Pruebas en las guardas del transformador Pruebas fisicoquímicas del aceite Cromatografía de gases disueltos Contenido de compuestos furánicos. FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XXIII. PRUEBAS DE RECEPCIÓN Y PUESTA EN SERVICIO
Pruebas individuales de sistemas de protección
Se realizan con el fin de conocer las curvas de operación reales de los elementos de protección y así comparar el desempeño de los equipos contra curvas de operación teóricas. El procedimiento varia según el tipo y principio de operación para cada protección, la ejecución debe seguir el procedimiento detallado en el protocolo de pruebas realizado para cada uno. Pruebas relés de sobrecorriente: Función de medida instantánea Características de operación de fase y de tierra Característica de direccionalidad para relés direccionales Tiempos de operación
Puntos de arranque y operación (puntos varios) Prueba de entradas Prueba de contactos de salida (acciones de protecciones). FCyT - UMSS
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XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
Es el ordenamiento de los diferentes equipos y barras que componen el patio de una subestación. Se realiza la descripción de los principales tipos de disposición física empleadas en nuestro país. Selección de la disposición física
Configuración de barras seleccionada Equipos de patio Corrientes nominales y corrientes de cortocircuitos Disposición física a utilizar Distancias mínimas y de seguridad Área disponible, acceso y posibles orientaciones de las líneas Costos del predio y su adecuación de estructuras metálicas y de equipos Facilidades de mantenimiento y para las futuras ampliaciones Otros aspectos: como impacto ambiental, tradición de la empresa dueña. FCyT - UMSS
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XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
Barra simple con by-pass
115 / 24,9 kV Dyn11 A SUBESTACIÓN DE 24,9 kV (FUTURO)
LÍNEA AÉREA 2
115 / 24,9 kV Dyn11 LÍNEA AÉREA 1
FCyT - UMSS
A SUBESTACIÓN DE 24,9 kV
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES 34,00
17,00
3,50
4,50
4,00
4,00
4,50
4,50
4,00
4,00
4,50
4,50
2,50
3,50
12,00
LÍNEA AÉREA 1
3,50
A SUBESTACIÓN DE 24,9 kV
2,50
2,50
3,50
12,00
LÍNEA AÉREA 2
3,50
A SUBESTACIÓN DE 24,9 kV (FUTURO)
2,50
2,50
3,50
17,00
FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
3,00 3,00
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES B3
4,00 4,00
B3
B2
A7 2,00 2,00
A7 A10
A7
A10
A7
A4 A9
A8
A5
A2
A9
A8
A5
A4 6,00 6,00
A2
A6
A2
A6
A2
A3 A3
A1
2,25 2,25
8,00 8,00
11,0011,00
15,0015,00
3,00 3,00
B2
A1 3,50
3,50
4,50
4,00
4,00
3,50
3,50
4,50
4,00
4,00
9,00 9,00
1,50
3,00
3,00
1,50
1,50
3,00CORTE A-A3,00
1,50
4,00
4,00
4,50
4,50
4,00
4,00
4,50
4,50
CORTE A-A
B1 B1
A9
A2
A6
2,50
2,50
3,50
3,50
2,50
2,50
3,50
3,50
2,50
2,50
2,50
3,50 CORTE B-B 3,50
2,50
2,50
3,50 CORTE C-C 3,50
2,50
CORTE B-B
FCyT - UMSS
A2
A6
A9
CORTE C-C
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
Barra Principal con barra de transferencia BP
BT
LÍNEA AÉREA 2
LÍNEA AÉREA 3
LÍNEA AÉREA 1
FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES LÍNEA AÉREA 3
PARARRAYOS
TRANSFORMADOR CAPACITIVO DE POTENCIAL CON TRAMPA DE ONDA
3,20 3,80
2,80
3,20
TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
2,00
14,00
AISLADOR DE TIPO POSTE BARRA DE TRANSFERENCIA
3,20
4,50
3,80
AISLADOR DE TIPO POSTE
3,50
2,00
SECCIONADOR
11,00 3,50
SECCIONADOR CON CUCHILLA DE PUESTA A TIERRA
9,00
3,50
ESTRUCTURA
3,20
3,50
INTERRUPTOR
3,80
4,50
SECCIONADOR
2,00
14,00
AISLADOR DE TIPO POSTE BARRA PRINCIPAL
3,80
3,80
3,20
6,00
3,80
AISLADOR DE TIPO POSTE
3,50
TRANFORMADORES DE CORRIENTE
3,50
TRANSFORMADOR CAPACITIVO DE POTENCIAL CON TRAMPA DE ONDA
3,50
3,50
PARARRAYOS
LÍNEA AÉREA 1
FCyT - UMSS
LÍNEA AÉREA 2
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
4,50
1,50
B4
B2 B3
BARRA PRINCIPAL
BARRA DE TRANSFERENCIA
12,00
A7
A2 A5
A6
B1
B1
A4
B1
A4
A3
B1
2,30
A1
3,50
3,50
6,00
2,00
4,50
3,50
3,50
3,50
7,00
3,50
3,50
4,50
9,00
2,00
9,00
6,00
3,00
CORTE A-A
BARRA PRINCIPAL
BARRA DE TRANSFERENCIA
8,00
A2 B1
6,00
B1
2,00
14,00
B1
A4
4,50
3,50
3,50
A4
7,00
11,00
4,50
B1
2,00
B1
6,00
14,00
CORTE B-B
FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
Barra Doble con seccionador de transferencia
FUTURO
230 / 10,5 kV YNd11
FUTURO
G3
LÍNEA AÉREA 2
LÍNEA AÉREA 1
FCyT - UMSS
230 / 10,5 kV YNd11
G2
230 / 10,5 kV YNd11
G1
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
18,00
18,00 4,00
5,00
18,00 5,00
4,00
18,00 4,00
LÍNEA AÉREA 1
18,00
18,00
18,00
18,00
4,00 FUTURO
LÍNEA AÉREA 2
4,00
PARARRAYOS
4,00
TRANSFORMADOR CAPACITIVO DE POTENCIAL CON TRAMPA DE ONDA
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
5,00 6,00
5,00
16,00 4,00
4,00
AISLADOR TIPO POSTE
4,00
AISLADOR TIPO POSTE
4,00
4,00
SECCIONADOR
5,00
ESTRUCTURA
4,00
3,00
SECCIONADOR
4,00
5,00
16,00
AISLADOR TIPO POSTE SECCIONADOR
5,00
5,00
SECCIONADOR
11,00
7,00
6,00
INTERRUPTOR
2,00
4,00
AISLADORES TIPO POSTE
4,00
ESTRUCTURA - PARARRAYOS
TRANSFORMADOR DE 10,5/230 kV
FCyT - UMSS
TRANSFORMADOR DE 10,5/230 kV
TRANSFORMADOR (FUTURO)
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES B4
B4
B4
B4
B4
B4 B3
B3
B3
B3
B3
B3
B2
B2
B2
B1
B1
B1
A5
A5
A5
B1
B1 A6
A6
B1
A6 A3
Espacio para circulación vehicular
B1
A3
B1 B1 A3 A2 Espacio para
A2
Espacio para A2 circulación vehicular
circulación vehicular
5,00 7,00
5,00
7,00 4,00
7,00 5,00
4,00
4,00
5,00 7,0016,00
7,00
7,00 5,00
16,00
16,00
5,00
5,00
5,00 5,00 16,00 CORTE A-A
16,00
6,00
4,00
4,00
4,00
CORTE D-D
4,00
CORTE D-D
CORTE D-D
4,00 11,00
CORTE E-E
CORTE E-E
CORTE E-E
11,00
11,00
CORTE A-A
CORTE A-A
6,00 4,00
A2
A1
5,00
5,00 6,00 16,00
A2
A1
A1 5,00
A2
A8
A8
A8
B4
B4
B4
B3
B3
B3
B2
B2
B2
B2
B2
B2
A9
A9
A9
A5
A2 A2
A8
A2
A7
A4
A7 A5
A5 A8
A7
A8
B1
B1
B1
A5
A5
A5
A6
A6
4,00
4,00
4,00
5,00
4,00
4,00
5,00
5,00 9,00
9,00
9,00
9,00
9,00 4,00
9,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
4,00
5,00 7,00
5,00
7,00
7,00 3,00
3,00
3,00
CORTE B-B
48,00
48,00
4,00
4,00 5,00 48,00
Espacio para circulación vehicular
Espacio para circulación vehicular
Espacio para circulación vehicular
4,00
A4A3
A4 A3
A6 A3
CORTE B-B
CORTE B-B
B4
B4
B4 B3 B3
B3 B2
B2
B2
A4
B1
B1 A6
A6
Espacio para circulación vehicular 5,00 5,00
5,00
16,00
16,00
16,00
4,00 48,00
CORTE C-C
FCyT - UMSS
4,00
4,00
4,00
4,00
48,00
4,00
4,00 5,00 48,00
A4A3
B1 A4 A3
A6 A3
4,00
4,00
5,00 7,00
Espacio para circulación vehicular
Espacio para circulación vehicular
5,00
7,00 3,00
7,00
3,00
3,00
CORTE C-C
CORTE C-C
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
Anillo FUTURO
115 / 69 / 24,9 kV YN0(d)
LÍNEA AÉREA 2
A SUBESTACIÓN DE 69 kV
LÍNEA AÉREA 1
LÍNEA AÉREA 3
FUTURO
FCyT - UMSS
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
FCyT - UMSS PARARRAYOS
LÍNEA AÉREA 3
3,00
3,50
TRANSFORMADOR CAPACITIVO DE POTENCIAL CON TRAMPA DE ONDA
3,50
3,50
5,00
5,00
7,00
7,00
3,20
3,80
1,30
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
3,50
ESTRUCTURA - SECCIONADOR CON CUCHILLA DE PUESTA A TIERRA
3,50
AISLADOR TIPO POSTE
4,80 14,00
AISLADOR TIPO POSTE
1,00
3,50 13,00
SECCIONADOR
14,00
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
40,00
INTERRUPTOR
26,00
SECCIONADOR
3,00
SECCIONADOR
3,50
INTERRUPTOR
3,70
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
3,50
SECCIONADOR
3,20
3,50
AISLADOR TIPO POSTE
7,00
3,80
4,00
AISLADOR TIPO POSTE
5,00
14,00
LÍNEA AÉREA 2
3,80
3,50
AISLADOR TIPO POSTE
3,50
3,20
3,50
ESTRUCTURA - SECCIONADOR CON CUCHILLA DE PUESTA A TIERRA
3,50
LÍNEA AÉREA 1
8,00
3,50
TRANSFORMADOR DE CORRIENTE
TRANSFORMADOR CAPACITIVO DE POTENCIAL CON TRAMPA DE ONDA
PARARRAYOS
14,00
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES
40,00
FUTURO
13,00
PARARRAYOS A SUBESTACIÓN DE 69 kV
AUTOTRANSFORMADOR DE POTENCIA
PARARRAYOS
FUTURO
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
XIV. DISPOSICIÓN FÍSICA DE SUBESTACIONES B4
B2
B4
B2
B4
B4
4,00
B2
1,00
B5
B3 B5
4,00 10,00
B4 A6
B2A5
A6 B4
A7
A8
A7
A2
1,00
B5
B3 3,50
3,00
B2
B4
3,50
15,30
3,50
3,50
B4 4,80
3,50
3,50
3,00
A4
A6
4,00
3,50
B3
A6
A7
A6
3,50
3,50 A7
3,70
A6
CORTE A-A
3,50
3,70
3,50
3,50
3,50
3,50
A5
A7
A8 A9
A7 3,50
3,50
A2
A4
3,00
A6
3,50
15,30
3,50
3,50
A6
3,50
4,80
3,50
A7 3,50
3,00
3,70
A6
3,50
A5
3,50
4,00
3,50
A8
A2
40,00
CORTE A-A 3,50
4,00
A6
A7
40,00
4,00
3,50
40,00
A4 A8
3,50
A4
40,00
A8
A9
B2
3,70 B4
3,50
3,00
3,50
15,30
3,50
B5
3,50
3,50
4,80
3,50
3,00
40,00
3,50
3,70
3,50
3,50
4,00
3,50
3,50
3,50
40,00
CORTE A-A
B2
10,00
B4 3,70
3,50
2,30
3,50
2,30
B2 4,00
4,00 14,00
B2
A6B4
A7
14,00
B4A6
10,00
B2
A4
2,30
A8
1,00 14,00
A9 A4
B4
B2
B4
B4
B2
B4
B3 B5 A9
A9 A4
A2
A8
A5B2
A7
B4A6
A4 B2
A6B4
A7
B5
B4 A6
A7
B2 A5
A6 B4
A7
A8
A2
B3 A9
B2
3,50
3,50
3,50
4,00
3,50
B4 3,70
3,50
3,50
3,00
B4
3,50
B2 15,30
B4
15,30
3,50
A4
40,00
A8
A2
A9
A5
A7
A6
3,50
A8
3,50 A7
3,50
4,00
A5
3,50
A6
A7
A6
3,50
3,50 A7
3,70
3,00
3,50
3,70 B4
A9
B2 3,50
3,50
4,00
3,50
3,50
40,00
B3
A6
CORTE B-B
A6
A7
A4 A2
3,00
3,50
A4
A5
A7
A8 A9
A7 3,50
3,50
A2
A4 A6
3,50
15,30
A6
15,30
3,50
40,00
3,00
A7 3,50
3,70
A6
3,50
3,50
4,00
3,50 A5
A8
A2
40,00
CORTE B-B 3,50
3,50
3,50
4,00
3,50
3,50
3,70
3,50
3,00
3,50
15,30
15,30
3,50
40,00
3,00
3,50
3,70
3,50
3,50
4,00
3,50
3,50
3,50
40,00
CORTE B-B
A1
A4
A3
3,80
A1
3,20
A7
B1
A2
7,00
5,00
A3 A1
FCyT - UMSS
A3
3,00
3,50
3,90
8,00
CORTE C-C
B1
A2
3,50
A4
14,00
B1
A6
A7
3,80 14,00
B1
A6
A4 3,80
3,20 A2
7,00
5,00 B1 14,00
3,50
3,00A7 8,00
3,50 A6
3,90
3,80 B1 14,00
SUBESTACIONES ELÉCTRICAS