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Dispositivos Que Conforman un S.E.P. Joel Santiago Yunga L. [email protected] Abstract. Presently investigative work has been summarized the main characteristics of the so much components in operation, use, connection, connection diagrams and architecture according to the component type. Each one of them used in different transmission fields, generation and distribution. Resumen. En el presente trabajo investigativo se ha resumido las principales características de los componentes tanto en funcionamiento, uso, conexión, diagramas de conexión y arquitectura de acuerdo al tipo de componente. Cada uno de ellos utilizados en distintos campos de transmisión, generación y distribución.

BANCOS DE CONDENSADORES PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los bancos de condensadores son utilizados para aumentar el factor de potencia, generando energía reactiva, cuando se conecta en C.A. lo cual produce una corriente capacitiva adelantándose en 90°, y la corriente inductiva producida por la cargas se retrasan en 90º respecto a la tensión. “Hay diferentes sistemas disponibles para producir energía reactiva, particularmente, adelantadores de fase y Condensadores de derivación (o Condensadores en serie para grandes redes de transportes).” [1] Por la presencia creciente de armónicas en el suministro eléctrico el Condensador se dispone de cinco “tipos” de Condensadores:” [1] • • • • •

Tipo Tipo Tipo Tipo Tipo

estándar H SAH – clase estándar SAH – clase reforzada FH (filtros armónicos)

Figura 1. Elección de condensadores de acuerdo a porcentaje de interferencia en el sistema o red eléctrica. [1]

CONEXIONES Tenemos varios tipos de conexiones, por lo cual con el siguiente diagrama se puede tomar una mejor elección de la conexión. Bancos de condensadores Fijos. La potencia reactiva suministrada por el banco es constante independiente de las variaciones del factor de potencia y de la carga de los equipos. Estos grupos se cierran ya sea de forma manual con un interruptor automático, con un conmutador o de forma semiautomática con un contactor por control remoto. [1]

Figura 3. Banco de condensadores fijos. [1]

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Banco de Condensadores Automáticos. La potencia reactiva suministrada por el banco de Condensadores se puede modificar de acuerdo con las variaciones del factor de potencia y de la carga. Este tipo de grupo se compone de una combinación paralela de pasos del Condensador (paso = capacitor + contactor). Estos se cambian de ON a OFF con un controlador de potencia incorporado. [1]

La compensación automática se utiliza en instalaciones eléctricas de carga variable, compensación de los tableros de control o salidas principales. Compensación de la potencia reactiva. Disponiendo en paralelo con la carga de un banco de condensadores que contraste el efecto de las bobinas, disminuyendo la caída de tensión. [2] Compensación de la reactancia de la línea mediante un banco de condensadores en serie. Si disminuimos la reactancia inductiva disminuirá la caída de tensión [2]. Esta opción tiene una aplicación adicional, la de aumentar el flujo de potencia activa al máximo [5]. REACTORES PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Figura 4. Banco de condensadores automáticos. [1]

Enfocándonos en la materia de líneas de transmisión, se utiliza los bancos de condensadores dinámicos por factores de demanda de energía. Se puede hacer dos tipos de conexiones para compensación de caídas de tensión cuando las líneas son poco cargadas o sin carga. [2] Compensación en Paralelo. “Esta se aplica para compensar los efectos provocados en la tensión por la capacidad paralelo de las líneas…” [4] Compensación en Serie. “La compensación serie reduce la impedancia serie de la línea, principal causa de las caídas de tensión y factor determinante de la máxima potencia activa que la línea puede transmitir.” [4] USOS Generalmente, la compensación fija se utiliza en instalaciones eléctricas de carga constante que operan 24 horas al día, descarga de compensación de los Transformadores, y compensación individual de motores.

Los Reactores de potencia para control de tensión en sistemas de transmisión. Son el medio más compacto y de mejor relación costeeficiencia para compensar la generación capacitiva en líneas de alta tensión de transmisión larga [7], en sistemas de cables de gran longitud, cuando las líneas no están muy cargadas, también en cables submarinos. . “Los reactores shunt son usados para compensar los efectos de la capacitancia de la línea, particularmente para limitar el aumento de voltaje en circuito abierto o altas cargas.” En longitudes mayores a 200Km [8], al referir de tipo Shunt son conectados en Paralelo. Los reactores son de tipo a) acorazado ("Shell" como se conocen), tienen un núcleo de aire en lugar de un núcleo de acero magnético, y un solo devanado a diferencia de los 2 ó 3 que tienen otros transformadores [8]. b) Los reactores Shunt son de tipo secos o inmersos en aceite, [10] son similares en construcción a un transformador, pero poseen un solo devanado (por fase) en un núcleo de hierro con entre hierro, e inmerso en

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aceite,[9] también se encuentran rectores secos con núcleo en aire que van desde baja potencia reactiva (kvar) para limitar corriente en bancos de capacitores o reducción de corrientes de corto circuito en sistemas de distribución. Mientras que los reactores shunt de mayor potencia puede superar los 100Mvar por bobina. [10] CONEXION La configuración básica del reactor seco tipo shunt son de unidades monofásicas, con un arreglo adecuado, respetando distancias entre fases y conectados en estrella, ya sea sólidamente aterrizado o con neutro flotante. De ser requerido, el neutro del banco de reactores shunt en líneas de transmisión puede ser aterrizado por medio de un reactor. [10] Los reactores conectados en paralelo de forma permanente, se utiliza en líneas y cables de alta tensión, donde no es económico comprar un interruptor, además técnicamente se requiere la desconexión y/o un control más fino de voltaje. Un reactor shunt de suficiente tamaño deberá estar permanentemente conectado a la línea para limitar los sobre voltajes temporales de frecuencia fundamental a alrededor de 1.5 p.u. para una duración de menos de un segundo. [9] como se muestra en la Figura 5. o por el devanado terciario de transformadores adyacentes como se muestra en la Figura 6.

Línea y transformador.

Durante condiciones de cargas pesadas algunos de los reactores pueden tener que ser desconectados. Esto es logrado por el suicheo de los reactores usando interruptores. En algunas aplicaciones, reactores con tomas con un sistema de control de voltaje de cambiador de toma bajo carga ha sido usado, como se muestra en la Figura 7, para permitir la variación del valor de la reactancia. [9]

Figura 7. Reactor Shunt con derivaciones.

Para la protección por sobre corriente de fase y tierra para los reactores se observa en las figuras siguientes (8, 9). “Para evitar su operación durante transitorios, el relevador de sobre corriente de tiempo inverso (51) de fase se ajusta al 50% del valor de la corriente nominal del reactor y el relevador de sobre corriente instantáneo (50) al 500%, el relevador 51N puede operar entre 0.1 y 0.5 A. y el50N con una corriente 5 veces mayor. Las dos unidades de tierra se deben ajustar por arriba de la corriente de secuencia cero… ” [11] Este ajuste evita la operación al presentarse oscilaciones por des energización de la línea.

Figura 5. Reactores de línea y barra EHV. XR2: Reactor permanentemente conectado a la línea. XR1, XR3: Reactores suichables conectados a la barra.

Figura 6. Reactores conectados por medio de

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sirven para limitar los sobre voltajes de energización (transitorios de suicheo), con adicionales reactores shunt se puede mantener el voltaje normal bajo condiciones de carga ligeras pudiendo ser conectado a la barra de EHC. [9]

Figura 8. Protecciones de un reactor trifásico o de tres monofásicos conectados en Y, con neutro a tierra.

Figura 9. Protecciones de un reactor trifásico conectado en Y, con variante y con neutro a tierra.

USOS Por definición, los capacitores generan y los reactores (inductores) absorben potencia reactiva cuando están conectados a una fuente de corriente alterna, y son usados con interruptores o conectados permanentemente, para controlar la generación y la absorción VAR desde la transmisión de corriente alterna hasta su llegada a una sub estación.

Los filtros de armónicos más simples están formados por un reactor en serie con un capacitor, a veces también hay un resistor en serie, en otros casos el reactor tiene un resistor en paralelo. [12] Para sistemas con tensiones mayores, se deben de conectar más de dos bobinas en serie. En principio, al conectar varias bobinas en serie, los reactores shunt pudieran ser aplicados en cualquier nivel de tensión. [10]

Figura 10. Reactores de tipo seco conectados en serie, 345KV, 20 MVAR.

Los reactores de potencia son usados en servicio permanente para estabilizar la transmisión de potencia, o conectados solamente en condiciones de carga ligera para control de tensión. [13] STATIC VAR COMPENSATION (SVC) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Los reactores son conectados en paralelo (shunt) al sistema de potencia para compensar la potencia reactiva capacitiva en sistemas de transmisión y distribución y por tanto para mantener los voltajes operativos en niveles admisibles. [8]

El Compensador Estático de Potencia Reactiva o Static Var Compensator (SVC) su funcionamiento se basa en la utilización de tiristores conjuntamente con condensadores y bobinas. [14]

Los reactores conectados a línea

“Todos los diferentes circuitos de

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potencia semiconductores, con su control interno que les permita producir una salida VAR proporcional a la referencia de entrada, son colectivamente llamados Generadores Estáticos de VARs (SVG). Por tanto, un compensador estático de VARs (SVC) es un SVG cuya salida es variada para mantener o controlar parámetros específicos como voltaje, frecuencia.” [15] Los elementos más característicos de un SVC son los condensadores conmutados por tiristores (TSC) y las bobinas conmutadas (TSR) o controladas (TCR) por tiristores, ya que estos dispositivos son los que incluyen la electrónica de potencia. En la figura 11 se muestra un esquema simplificado para un SVC donde se incluyen los elementos anteriormente mencionados. [14]

Figura 11. Esquema simplificado para un SVC.

Consecuentemente, de acuerdo a la definición de la IEEE-CIGRE un generador estático VAR se vuelve un compensador estático VAR (SVC) cuando está equipado con controles especiales externos (o sistemas) que derivan la referencia necesaria para su salida, de los requerimientos de operación y las variables prevalecientes del sistema de potencia, para ejecutar la compensación deseada de la línea de transmisión. Esto significa que diferentes tipos de generadores VAR pueden ser operados con el mismo control externo para proveer substancialmente las mismas funciones de compensación... [15] CONEXIÓN El comportamiento de un SVC como el mostrado en la figura13, se puede aproximar al de una suceptancia variable con un valor que depende del estado de funcionamiento del SVC, o sea, de condensadores conectados y del ángulo del TCR….

[14]

Figura 13. Composición por fase de un SVC.

Dado que un SVC se basa en reactancias controladas por tiristores (TCR), condensadores conmutados por tiristores (TSC) y/o condensadores fijos (FC) sintonizados con filtros. Se muestra las configuraciones SVC usadas para controlar la potencia reactiva en sistemas de transmisión. 1) Un TSC consiste en una batería de condensadores en serie con una válvula de tiristores bidireccionales y una reactancia de amortiguación, que actúa también como un circuito des-sintonizador para evitar la resonancia en paralelo con la red. El tiristor conmutador conecta y desconecta la batería de condensadores durante un número entero de semiciclos de tensión. El TSC no está controlado en fase, es decir, no genera ninguna distorsión armónica. [16]

Figura 13. Configuración TCR

2) Un SVC completo, basado en TCR y TSC, se puede diseñar de diversas formas para satisfacer criterios y requisitos específicos en la red. Además, si es necesario, en los esquemas se puede incorporar fácilmente compensadores lentos de potencia reactiva (por medio de condensadores conmutados mecánicamente (MSC)). [16]

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Figura 14. Configuración TCR-TSC

USOS La utilización del TSC para el control del factor de potencia en aquellas aplicaciones donde se desee minimizar los transitorios de conexión es bastante habitual. El control de estos equipos puede realizarse en bucle abierto midiendo la potencia reactiva consumida por la carga y actuando sobre el SVC o bien en bucle cerrado midiendo la potencia reactiva consumida por el conjunto formado por la carga a compensar y el SVC. [14] Estabilización estática y dinámica de tensión, esto significa que aumenta la capacidad de transferencia de potencia y se reducen las variaciones de tensión. [16] Mejoras de estabilidad síncrona, lo que a su vez lleva a una mayor estabilidad transitoria y a una mejor amortiguación del sistema eléctrico. [16] Equilibrio dinámico asimétricas.

de

cargas

En aplicaciones dentro de la minería e industria del acero, se cita los siguientes ejemplos. [17] “El SVC’s es una tecnología que por concepción puede generar grandes cantidades de potencia reactiva en un período muy corto”… Cuando estos equipos mineros arrancan, ya sean reactores o bancos de condensadores, exigen una gran cantidad de potencia reactiva y, como la subestación no la tiene, la tensión cae y el Compensador reacciona inyectando potencia reactiva a la red; de lo contrario, se pueden producir caídas violentas que originarían incluso paradas de

producción con los elevados costos asociados... Este equipo no sólo se utiliza en plantas mineras o en compañías de transmisión, también tiene una alta demanda en fábricas siderúrgicas donde se utilizan grandes cantidades de potencia activa y reactiva. Adicionalmente, el SVC puede reducir las oscilaciones de potencia activa por medio de la modulación de la amplitud de la tensión. CONDENSADOR SINCRÓNICO PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Se trata realmente de una máquina sincrónica polifásica que actúa como condensador, y se ha venido aplicando para obtener una regulación continua de potencia reactiva, tanto generada como consumida. Contiene un motor síncrono funcionando en vacío. [14] La máquina arranca como motor asíncrono debido a la jaula de ardilla que poseen los polos del rotor. A medida que aumenta la velocidad, la frecuencia del rotor disminuye, por consiguiente disminuye la diferencia de potencial a los bornes de la reactancia hasta que ésta no puede mantener el yugo del relé, ya cercana a la velocidad de sincronismo, y cierra los contactos de él. Al cerrarse este contacto se alimenta la bobina del contacto, quien cierra los interruptores 2 y abre el 3 quedando de esta manera alimentado el rotor por corriente continua y funcionando en sincronismo.

Figura 15. Conexión de un condensador síncrono.

CONEXIÓN

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Las máquinas síncronas son susceptibles de trabajar con potencia reactiva inductiva o capacitiva según el grado de excitación del campo. Si están sobre excitadas se comportan como condensadores. Por el contrario si están sub-excitadas se comportan como inductancias.

Figura 16. Condensador síncrono conectado al final de la línea de transmisión.

Los Condensadores Síncronos se adaptan para operar durante el servicio de sobrecarga para períodos de tiempo variables. Pueden soportar la tensión del sistema de alimentación durante caídas de tensión prolongadas, aumentando la inercia de la red. La energía cinética almacenada en el rotor del condensador contribuye a la inercia total del sistema de energía. [18] USOS La regulación de la potencia reactiva es muy fácil y progresiva, pudiendo compensar tanto cargas inductivas como capacitivas, tanto en régimen estático como transitorio. En vacío, el compensador síncrono absorbe una potencia activa apreciable debido a las pérdidas mecánicas. [14] También pueden ser utilizados como dispositivos de compensación de energía reactiva en situaciones donde la inestabilidad de voltaje se debe evitar a toda costa, [18] y con la energía almacenada en el rotor contribuye a la inercia total del sistema, siendo beneficioso para el control de frecuencia. INTERRUPTOR DE POTENCIA PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Interruptores de potencia son dispositivos destinado al cierre y

apertura de la continuidad del circuito eléctrico bajo carga, en condiciones normales, y esta es su función principal, bajo condiciones de corto circuito. Los interruptores tienen una parte activa: Constituida por las cámaras de extinción que soporta los contactos fijos y el mecanismo de operación que soporta los contactos móviles. Y la parte pasiva: Formado por una estructura que soporta uno o tres dispositivos de aceite, si el interruptor es de aceite, en los que se aloja la parte activa. [19] Los parámetros a tener en cuenta son: [19] Tensión nominal: Es el valor eficaz de la tensión entre fases de sistema en que se instala el interruptor. Tensión máxima: Es el valor máximo de la tensión para la cual está diseñada el interruptor y representa el límite superior de la tensión. Corriente nominal: Es el valor eficaz de la corriente normal máxima que puede circular continuamente a través del interruptor sin exceder los límites recomendables de elevación de temperatura. Corriente de corto circuito inicial: Es el valor pico de la primera semionda de corriente, comprendida en ella la componente transitoria. Corriente de corto circuito: El valor eficaz de la corriente máxima de corto circuito que puede abrir las cámaras de extinción de arco. Las unidades son KA aunque comúnmente se dan en MVA de cortocircuito. Entre otros. Para su clasificación se tiene por Medio de extinción, Tipo de Mecanismo y Por la ubicación de las cámaras, entre elllos: Interruptores (gva) Interruptores aceite (pva) Interruptores azufre (SF6) Interruptores Interruptores

en gran volumen de aceite en pequeño volumen de en

gas

hexafluoruro

de

neumáticos en vacío.

CONEXIÓN La conexión de los distintos tipos de interruptores nos permiten formar distintos tipos de configuraciones de Tendencias Americanas en las cuales los circuitos se conectan a las barras o

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entre ellas, por medio de interruptores: [20] (principalmente)

Figura 17. Configuración en anillo.

Los seccionadores tripolar para operación sin carga están previstos para un accionamiento con pértiga, con tensiones nominales variables de acuerdo a su modelos de fabricación que van desde los 20kV e intensidad nominal de 400A. Los seccionadores tripolar bajo carga permiten maniobrar tensiones con cargas en la redes de distribución como el caso de los transformadores. CONEXIÓN

Figura 18. Configuración en Interruptor y medio.

La conexión en sistemas de disribucion sigen la Tendencia europea Conexión de seccionadores, que son aquellas en las cuales cada circuito tiene un interruptor, con la posibilidad de conectarse a una o más barras por medio de seccionadores. [20] algunos de estas tendencias son:

Figura 19. Configuración en Doble interruptor.

USOS Sirve para insertar o retirar de cualquier circuito energizado, máquinas, aparatos, líneas aéreas o cables. Además, se usa para los distintos tipos de configuraciones como: En Anillo, Anillo cruzado, Interruptor y medio, Interruptor y tres cuartos, Doble interruptor y Malla. [20]

Figura 20. Barra sencilla

SECCIONADOR PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Se llaman también desconectadores y separadores. Se utilizan para unir o separar de forma bien visible, diferentes elementos de una instalación, de forma que no se interrumpa el funcionamiento del resto de la instalación. Las características más importantes que los distingue de los interruptores y disyuntores, es que sus maniobras de conexión y desconexión a la red, deben hacerse en VACÍO. Para operar con carga se tiene, Seccionadores de apertura bajo carga, el cual es capaz de abrir cargas usualmente desde 200A a 600A. [21]

Figura 21. Configuración en H.

Figura 22. Barra principal y de transferencia.

USOS El seccionador tripolar para operación sin carga permite interrumpir y cerrar circuitos de corriente cuando se desee

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desconectar circuitos de corrientes pequeñas y despreciables o cuando no existe una diferencia de tensión digna de medición en circuitos a interrumpir o conectar. [21] El seccionador tripolar bajo carga se emplea para conexión y desconexión de transformadores en vacío y plena carga, líneas aéreas de acometidas privadas, también para conectar condensadores o líneas dispuestas en anillos. [21]

reconectadores se muestran en la Figura 23 y corresponden a las indicadas por las letras: A) En subestaciones, B) Líneas de distribución, C) Ramales principales y D) Ramales lejanos.

En conexiones de Tendencia europea - Conexión de seccionadores las cuales son: Conexión en H, Barra sencilla, Barra principal y de transferencia, Doble barra, Doble barra más seccionador de “by pass” o paso directo, Doble barra más seccionador de transferencia, Doble barra más barra de transferencia. [20]

Figura 23: Diagrama unilineal de un sistema de distribución mostrando aplicaciones de los reconectadores.

RECONECTADORES PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El recloser, reenganchador o reconectador es un dispositivo que interrumpe automáticamente un circuito en el que se produce una falta y lo cierra de nuevo, para probar si la falla ha desaparecido, tras un periodo de espera que puede durar unos segundos que son programados, al igual que los numero de intentos que puede reconectar. Si la falta permanece el reconectador sigue abriendo y cerrando el circuito hasta que al acabo de cierto número de intentos, quedara abierto. Los reconectadores automáticos pueden ser clasificados de diferentes formas, a saber: Monofásicos o trifásicos; con control hidráulico o electrónico o con microprocesador; con interrupción en aceite o en vacío, con aislación de aire o aceite. [22] Dentro de las principales características tenemos; sistema de operación, número total de aperturas, tiempo de reconexión, tiempo de reposición, corriente mínima de operación. CONEXIÓN La conexión y ubicación lógica para

Para la correcta aplicación de los reconectadores, se deben considerar los siguientes factores: La tensión nominal del sistema debe ser igual o menor a la tensión de diseño del reconectador. La corriente máxima permanente de carga en el punto del sistema donde se ubicará, debe ser menor o igual a la corriente nominal de reconectador. Debe tener una capacidad de ruptura mayor o igual, a la corriente máxima de falla en el punto de aplicación. La corriente mínima de operación debe escogerse de modo que detecte todas las fallas que ocurran dentro de la zona que se ha encomendado proteger. USOS Los reconectadores pueden ser usados en cualquier punto de un sistema de distribución donde el rango del reconectador es adecuado para los requerimientos del sistema. En subestaciones, como el dispositivo de protección del alimentador primario que permite aislar el alimentador en caso de falla permanente En líneas de distribución a una distancia de la subestación, para seccionar alimentadores largos y así prevenir salidas del alimentador entero cuando una falla permanente ocurre cerca del final del alimentador En ramales importantes desde el alimentador principal para proteger el alimentador principal de interrupciones y salidas debido a fallas en el ramal. En pequeños ramales monofásicos. [22]

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CORTACIRCUITOS (Cut-outs) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Los cortacircuitos fusibles son usados en sistemas de distribución de 13,8, 23,0 y 34,5 kV, proporcionan protección confiable para interrumpir fallas o sobrecargas de corriente mediante la fusión del elemento fusible, dentro de su intervalo de capacidad interruptiva. El tubo porta fusible es fabricado con fibra de vidrio, resina epóxica y un revestimiento interno de fibra vulcanizada, lo que ayuda a la interrupción del arco durante fallas o condiciones excesivas de sobrecarga. [23]

Figura 24. Cortacircuitos, Tipo C, Tipo V

CONEXIÓN Para la conexión/desconexión de los cortacircuitos se debe seguir los pasos siguientes: 1 ENGANCHAR: Coloque la pértiga frente al cortacircuito y fijar en el gancho de fijación que está en las partes vivas del porta fusible 2 JALAR: Con un jalón firme y parejo hacia abajo. 3 DESENGANCHAR: se desengancha quitando el gancho de fijación con un simple movimiento “giratorio”.

Figura 25. Conexión desconexión de cortacircuitos.

USOS Los de tipo C se usan para zonas normales, como protección contra sobrecargas para transformadores, bancos de capacitores, equipos de medición y líneas de distribución secundarias. Protección para Transformadores,

cables, Protección de Bancos de Capacitores, con los Cortacircuitos Fusibles de Potencia Tipo SM. [24] REGULADOR DE VELOCIDAD PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Existen diversos tipos de reguladores de velocidad, los cuales controlan la tensión de generadores de C.A. y en sistemas de mayor potencia cuando están conectados a través de transformadores y sistemas de alta tensión suelen utilizarse reguladores de tensión de alta velocidad, afín de satisfacer la mejora de estabilidad de los generadores en condiciones de perturbaciones. Principalmente el regulador de velocidad o Governor de tipo electrónico es el más usado, el cual regula la velocidad mediante la realimentación negativa compara instantáneamente señales de variación de frecuencia y actúa sobre un actuador, para ejercer un control directo sobre el paso del combustible. [25] para actuar en sincronismo o en velocidad reducida. DIAGRAMAS DE CONEXIÓN Para un sistema de potencia interconectado cada generador posee un regulador automático de velocidad LFC o RAV como lazo de control de potencia activa-frecuencia. [26]

Figura 26. Conexión de un Regulador automático en un generador a vapor.

ARQUITECTURA Conformado por un escogitador magnético, un controlador realimentado, un actuador y un panel de control. Además de las partes mecánicas sólidas, para su montaje, son a breves rasgos la arquitectura. El escogitador magnético censa la velocidad del motor en el volante

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acoplado al rotor y envía la señal al controlador del Governor (EFC), donde se compara la señal eléctrica del escogitador magnético con una señal preestablecida de referencia. El controlador del EFC puede operar con 12 o 24 Volts DC. Un controlador normalmente abierto debe ser usado con un actuador normalmente abierto. El actuador es una válvula de solenoide electromagnética rotativa. Acciona una pieza excéntrica que se instala en una cavidad del EFC correspondiente al paso del flujo de combustible. El actuador controla la velocidad del motor y su potencia al controlar el flujo de combustible hacia los inyectores. El panel del controlador del EFC tiene cuatro potenciómetros para realizar ajustes, principalmente se puede ajustar el tiempo de respuesta del Governor ante cambios en la carga, para obtener una mayor sensibilidad. REGULADOR DE VOLTAJE

Figura 27. Conexión de un Regulador de voltaje en un generador a vapor.

Los devanados de amortiguamiento, dumping windings se encargarán de realimentar al regulador de voltaje una vez que el alternador esté en posibilidades de generar para que controle cualquier intento de salirse de rango en la generación. ARQUITECTURA Básicamente, el voltaje generado por el alternador se rectifica a un C.C. lo cual se convierte en una señal digital, por medio del ADC, para que el microcontrolador lo compare con el nivel de referencia. Encontrando el error del voltaje de salida con el deseado, en función del error el microcontrolador envía el voltaje necesario al devanado, por ultimo una etapa de acoplamiento con base en un seguidor de voltaje entrega el voltaje y corriente necesaria al devanado de campo. [27]

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Controla la salida de voltaje del generador AC, regulando la corriente que va al campo excitador y también la potencia reactiva del generador. El nivel de corriente DC suministrada a los devanados de campo del generador, determinan el voltaje en los terminales de la máquina y el aporte de potencia reactiva de la misma al sistema. [26] DIAGRAMAS DE CONEXIÓN Para un sistema de potencia interconectado cada generador posee un regulador automático de tensión AVR o RAT como lazo de control de potencia reactiva-tensión. [26]

Figura 28. Diagrama en bloque de las etapas de un regulador de voltaje.

POWER SYSTEM STABILIZER (PSS) PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El PSS es un equipo desarrollado para minimizar las oscilaciones electromecánicas en los sistemas de potencia, este equipo se encuentra dentro del lazo de control del sistema de excitación de la máquina y provee un amortiguamiento a la oscilación electromecánica presentada en el sistema de potencia, actuando sobre el AVR con una señal de tensión. El PSS tiene como objetivo cambiar la referencia de tensión de excitación en el AVR para provocar un cambio en la potencia eléctrica (Pe), tal que la Potencia acelerante (Pa) en el eje de la máquina sea cero y no se presente oscilación de potencia; esto lo hace

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entregando una señal de tensión al AVR. DIAGRAMAS DE CONEXIÓN En la figura 29 se muestra el diagrama de bloques correspondiente al PSS y AVR estático (actuación rápida). Se observa como la señal de tensión producida por el PSS (VS) para compensar la oscilación en definitiva actúa sobre el punto de suma de la señal de tensión en terminales (Vt) y de referencia (Vref) del AVR de la máquina. [29]

transferencia según norma IEEE Standard 421.5 PSS 2A/2B respectivamente PSS 4B Activación automática en base a criterios ajustables Memoria de datos integrada (Data Logger). Registrador de eventos integrado (Event Logger). Auto supervisión comprensiva. Comunicación a un sistema de control de mayor jerarquía mediante acoplador de Bus. Software para la puesta en servicio y mantenimiento. Integración a una LAN (TCP/IP) vía adaptador Ethernet, para diagnostico remoto.

Figura 29 Diagrama de bloques y funciones de transferencia de un PSS típico.

Los PSS’s se clasifican según la señal de entrada: Velocidad, Potencia eléctrica y Potencia acelerante. Los PSS’s de velocidad y potencia eléctrica, se encuentran modelados en la referencia [6] como tipo PSS1A de una sola entrada. [29]

Figura 32. Equipo de PSS, UNITROL ABB.

SCADA PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO Figura 30 PSS1A de una sola entrada [7].

El PSS de potencia acelerante se encuentra modelado en la como tipo PSS2A de entrada dual, en la referencia [29].

Figura 31 PSS2A de entrada dual [7].

En la referencia [29] se encuentran los modelos de los sistemas de excitación A.C., D.C. y estáticos (rápidos), los cuales influyen bastante en el desempeño de la máquina ante pequeñas y grandes perturbaciones. ARQUITECTURA Entre los principales caracteristicas de construccion se debetener: [30] Estabilizadores digitales en base a microprocesadores con función de

Un sistema Scada (Supervisory Control And Data Acquisition o Control con Supervisión y Adquisición de Datos) es una aplicación de software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores en el control de producción que proporciona comunicación entre los dispositivos de campo, llamados también RTU (Remote Terminal Units o Unidades Remotas), donde se pueden encontrar elementos tales como controladores autónomos o autómatas programables, y un centro de control o Unidad Central (MTU, Master Terminal Unit), donde se controla el proceso de forma automática desde la pantalla de uno o varios ordenadores. Un sistema SCADA debe tener arquitectura abierta que permita combinaciones con aplicaciones estándar y de usuario, que permitan a los integradores crear soluciones de mando y supervisión optimizadas (Active X para ampliación de prestaciones, OPC para

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comunicaciones con terceros, OLE-DB para comunicación con bases de datos, lenguaje estándar integrado como VB o C, acceso a funciones y datos mediante API). [31] DIAGRAMAS DE CONEXIÓN La estructura funcional de un sistema de visualización y adquisición de datos obedece generalmente a la estructura Maestro-Esclavo. La estación central (el maestro o master) se comunica con el resto de estaciones (esclavo o slaves) requiriendo de éstas una serie de acciones o datos.

Existen múltiples posibilidades de implemen-tación de sistemas Scada, desde una máquina aislada provista de un sistema de captación y presentación de datos, hasta un gran conjunto de sistemas interconectados que se ocupan de la distribución eléctrica en todo un país. [31] Estos sistemas están formados por los siguientes elementos básicos: Interface Hombre-Máquina Unidad Central Unidad Remota Sistema de Comunicaciones

ANILLOS PARA CONTROL DE EFECTO CORONA USO

Figura 33. Idea básica de Sistema Scada.

ARQUITECTURA Las primeras incursiones en el campo de la automatización localizaban todo el control en el PC y tendían progresivamente a la distribución del control en planta. De esta manera, el sistema queda dividido en tres bloques principales: [31] Software de adquisición de datos y control (Scada). Sistemas de adquisición y mando (sensores y actuadores). Sistema de interconexión (comunicaciones).

La función del anillo anti corona es la de distribuir y homogeneizar la intensidad del campo eléctrico alrededor del aislador en la zona inferior, donde la distribución del voltaje aplicado es mayor y eliminar posibles causas de deterioro del material y acumulación de contaminantes en la superficie del aislador.

Figura 36. Anillo anti corona en una cadena de aisladores. Figura 34. Estructura básica de un sistema de supervisión y mando.

Figura 35. Scada, arquitectura básica de hardware.

Los anillos anti corona se usan habitual-mente en los generadores de Van de Graaf, aisladores eléctricos, generadores de van de Cockcroft– Walton, aceleradores de partículas, aisladores huecos de alto voltaje, y otros equipos de alto voltaje. Los anillos anti corona se instalan sobre todo en los aisladores de líneas eléctricas de muy alto voltaje. Los fabricantes sugieren un anillo anti corona al final de la cadena de aisladores por encima de 230 kV y en

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ambos extremos de la cadena por encima de 500 kV. Los anillos anti corona prolongan la vida de la superficie de los aisladores al suprimir el efecto corona. [32]

CONEXIÓN Un anillo de corona, también llamado un anillo anti-corona, es un toroide de material conductor, generalmente de metal, que está unido a un terminal de equipos de alta tensión. La función del anillo de efecto corona es la de distribuir el gradiente de campo eléctrico y reducir sus valores máximos por debajo de el. Se conecta en la unión a la línea de alta tensión en los polímeros pararrayos u otro componente que este en contacto directo con la línea viva, se usan sobre aisladores de muy alta tensión de transmisión y conmutación.

Figura 37. Anillo anti corona conectado en un pararrayo

PUESTA A TIERRA USO La resistencia de puesta a tierra está directamente relacionada con la composición natural del suelo, es decir, que el suelo será de resistencia baja cuando sea altamente húmedo, con composición arcillosa y con un alto contenido de minerales conductores. Al contrario se presentará una alta resistencia de puesta a tierra cuando el suelo sea de composición seca y altamente rocosa, lo que implica que la resistencia de puesta a tierra puede variar con la época del año. Por lo cual lo primero al querer mejorar las puestas a tierra de una línea de transmisión es medir que valores de resistencia tiene cada torre. [33]

CONEXIÓN Cables de contrapeso su utilización es de práctica común y consiste en enterrar horizontalmente cables conductores pega-dos a las estructuras de las torres, la resistencia disminuirá con el aumento de la longitud y con aumento del diámetro del contrapeso enterrado (hasta cierto punto). El sistema de puesta a tierra se comporta como una impedancia transitoria, variando desde su valor inicial hasta el valor de resistencia de dispersión

Figura 38. Colocación de varillas de contrapeso.

Varillas de contrapeso, se hace principal-mente para aterrizar pararrayos (copperweld) y consiste en enterar verticalmente varillas conductoras pegadas a las estructuras de las torres y al igual que con los cables de contrapeso la resistencia disminuirá con el aumento de la longitud y aumento del diámetro de la varilla enterrada (hasta cierto punto). La utilización de varillas de contrapeso se basa en el principio de que la resistencia del suelo mejora con la profundidad. Combinación de cables y varillas de contrapeso. Cuando el arreglo de cables de contrapeso llega a ser del tipo (g) (figura 39) y aún no se ha logrado un valor de resistencia de puesta a tierra aceptable, se procede a enterrar varillas de contrapeso, aunque también se encuentran los demás arreglos de la figura 6 combinados con varillas. [33]

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Figura 39. Arreglo de cables.

Aplicación de sal y carbón. La aplicación de sal común fue muy utilizada hasta hace muy poco tiempo, con la característica de que si rebaja la resistencia del terreno, pero es una solución temporal, porque al pasar el tiempo el agua va lavando la sal y por consiguiente va aumentando de nuevo la resistencia del terreno. Por lo tanto:

de cables y la corriente permisible ( ampacidad ) basado en el aislamiento de plástico. Stranded wires-cross sectional copperarea. La información sobre el diámetro de la tabla se aplica a cables sólidos.” Los cables trenzados se calculan mediante el cálculo del equivalente de la sección transversal de cobre zona . °C La fusión de corriente (cable de fusión) se calcula en base a 25 ° C de temperatura ambiente. DCACskin efect La siguiente tabla asume DC o AC frecuencias iguales o inferiores a 60 Hz, y no tiene efecto de piel en cuenta. Vueltas de alambre es un límite superior para el alambre sin aislamiento. [34] ECONOMIA DE ESCALA

Figura 40. Warren H. Lewis

CONDUCTORES USO El calibre de alambre estadounidense AWG (american wire gauge) es una referencia de clasificación de diámetros. Cuanto más alto es este número, más delgado es el alambre. El alambre de mayor grosor (AWG más bajo) es menos susceptible a la interferen-cia, posee menos resistencia interna y, por lo tanto, soporta mayores corrientes a distancias más grandes.

Economías de escala es un término usado en microeconomía, el cual se refiere al beneficio que una empresa obtiene gracias a la expansión, es decir, es la propiedad por la que el costo total medio a largo plazo disminuye a medida que se incrementa la cantidad de producción. Como se ve en la figura 41, a medida que se aumenta la producción de Q a Q2 los costos medios disminuyen de C a C1.

CONEXIÓN La tabla 1, (En Anexos) muestra varios datos, “ incluyendo tanto la resistencia de los diferentes calibres

Figura 41. Representación de Economía de escala.

ANEXOS

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Figura 2. Como seleccionar una conexión correcta de compensación de energía [3]. Los datos en negrita de los rectángulos hacen referencia a modelos existentes.

Tabla 1. Conductores [34]

REFERENCIAS 1- compensación de energía reactiva y monitoreo de la calidad de la potencia. Legrand. Disponible en: http://www.legrand.cl/sitio/archivos/guia_catalog o_tecnico.pdf

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2- Calculo de líneas y redes eléctricas. Ramón María Mujal Rosas. Páginas 66, 67. Disponible en: books.google.com.ec/books? isbn=8483016060* 3-Schneider Electric México. Página 7. Disponible en: http://sistemamid.com/preview.php?a=77756 4- Análisis de sistemas de energía eléctrica. José Coto Aladro, Eduardo Quintana. Página 114, 115. Disponible en: books.google.com.ec/books?isbn=8483173344 5- Electrotecnia, Ramon Maria Mujal Rosas. Disponible en: books.google.com.ec/books? isbn=8498800978 6- Centro de formación Schneider, Corrección del factor de potencia “CT_PT_075_Z002.” Disponible en: http://www.schneiderelectric.es. 7- Reactores de Potencia. ABB. Disponible en: www05.abb.com/global/.../1ZSE954001011ES.pdf 8- reactores de tipo acorazado. IEM. Disponible en: www.iem.com.mx/ES/Documents/Reactores.pdf 9-Control de Q-P. Francisco M. González Longatt. Disponible en: fglongatt.org/OLD/Archivos/Archivos/SP_II/Capti ulo5.pdf 10-Reactores Secos con Núcleo en Aire de tipo Shunt. TRENCH. Disponible en: www.trenchgroup.com/.../HVSR_brochure_A4_Sp anishVersion_LowRe. 11- Elementos de diseños de sub estaciones. Guillermo Enríquez Harper. Disponibleen: books.google.com.ec/booksxa? isbn=9681862228 12- Técnicas de alta tensión. INDUCOR INGENIERIA S.A. Disponible en: http://www.inducor.com.ar/academicos/altatension/alta-tension-capitulo2.html 13- Reactores de potencia. ABB. Disponible en: http://www05.abb.com/global/scot/scot252.nsf/v eritydisplay/8f8ba96d6cfd4f06c1257b130057e1 66/$file/1ZSE954001-011ES.pdf 14- Compensadores Estáticos de Potencia Reactiva (SVC). Camilo José Carrillo González, José Cidrás Pidre. Disponible en: CJC González, JC Pidre - 2003 - webs.uvigo.es 15- Compensadores estático en derivación. SECCION D. disponible en: http://elec.itmorelia.edu.mx/15%20Seccion %20D.pdf 16. Flexibilidad de las redes eléctricas. ABB. Disponible en: www05.abb.com/global/scot/scot271.../2124%204M564_SPA72dpi.pdf 17- Productos. ABB. Disponible en: www.abb.com.ec/.../clabb151/135586d8998e6a a8c12572d7006caed8.as 18- Condensadores síncronos para compensar energía. ABB. Disponible en: www.abb.com/product/.../c474083d887bd353c1 257c9e00411877.aspx 19cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29582/.../M arPerezyVidalLopez.pdf

20- Configuraciones de sub estaciones. Disponible en: oomendoza.files.wordpress.com/.../configuracio nes-subestaciones-electri... 21- Redes de Distribución de Energía. Samuel Ramírez1| Castaño. Disponible en: books.google.com.ec/books?isbn=9589322867 22- Protecciones. Disponible en: http://www.academia.edu/8904939/9PROTECCI ONESCAPITULO6 23- IUSA. Disponible en: http://www.iusa.com.mx/brochure/catalogo_med ia_y_alta_tension.pdf 24- S&C. Disponible en: http://www.sandc.com/edocs_pdfs/EDOC_05741 7.pdf 25-Tomas Canala Echevarria. Disponible en: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/60 02/1/T147.pdf 26- XM Filial de isa. Disponible en: http://www.xm.com.co/MemoriasCapacitacionE MSA/Control_Voltaje/Control_Voltaje.pdf 27- Edgardo Yescas Mendoza. Disponible en: http://jupiter.utm.m x/~tesis_dig/8721.pdf 28- Metodología para parametrización de estabilizadores de sistemas de potencia. Disponible en: http://www.google.es/url? sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=2&c ad=rja&uact=8&ved=0CCYQFjAB&url=http%3A %2F%2Fingenieria.udea.edu.co%2Faie%2Farch %2FMETODOLOG%25CDA%2520PARA%2520LA %2520PAR%25C1METRIZACI%25D3N%2520DE %2520ESTABILIZADORES%2520DE %2520SISTEMAS%2520DE%2520POTENCIA %2520PSS %2592s.doc&ei=xC9yVMWJDIGXNt2ZgBg&usg= AFQjCNE7bpZYCVf1IZFs7RLpJFKRhwF0w&sig2=SBfRB9Bx0pyy4v fcQTaIpw&bvm=bv.80185997,d.eXY 29- IEEE Recommended Practice for Excitation System Models for Power Stability Studies. Piscataway, NJ.1992: il. (IEEE Std 421.5-1992). 30- Equipo autónomo de estabilización de sistemas de potencia UNITROL- Disponible en: http://www05.abb.com/global/scot/scot232.nsf/v eritydisplay/803fc760c0a8a5a1c125774a0047e b8d/$file/3bht490395_s01_-_o.pdf 31- Sistemas SCADA. Aquilino Rodríguez Penin. Disponble en: AR Penin - 2011 books.google.com 32- Electric Power Generation, Transmission, and Distribution. Leonard L. Grigsby. Disponible en: 33- Puestas a tierra de líneas de transmisión. Jaime León Ortiz. Disponible en: http://www.gammainsulators.com/pdf/boletines/ tecnicos/boletin15.pdf 34http://en.wikipedia.org/wiki/American_wire_gaug e 35- Economías de escala. Disponible en: www.puce.edu.ec/economia/efi/.../economia.../2 0-economias-de-escala

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