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“ELEMENTOS PRINCIPALES DE LAS SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN”

Expositor: Ing. Ricardo Zurita Armas

OBJETIVOS: • Describir las características de los componentes de media tensión. • Describir las características de baja tensión.

CONTENIDO: • Subestaciones de distribución. • Elementos principales de las subestaciones de distribución. • Tipos de subestaciones de distribución. • Criterios para el mantenimiento de subestaciones de distribución. • Pruebas de campo a transformadores de distribución.

ELEMENTOS PRINCIPALES DE LAS SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓN • • • • • • • • • • • • • •

Transformadores. Interruptores automáticos. Relés de sobrecorrientes. Seccionadores. Fusibles. Interruptor de transferencia. Aisladores. Instrumentos de medición. Pararrayos. Banco de condensadores. Tablero de alumbrado. Conductores eléctricos. Terminales. Puesta a tierra.

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN:

Es un equipo eléctrico estático que transforma electromagnéticamente la energía recibida de un circuito alimentador de media tensión, para entregarla en sus bornes de baja tensión al tablero de distribución de la subestación, del cual se alimenta a los circuitos alimentadores..

MATERIALES CONSTRUCTIVOS: En la construcción de los transformadores se utilizan los siguientes materiales: • Materiales magnéticos. • Materiales eléctricos conductores. • Materiales eléctricos aislantes.

CONDUCTORES ELÉCTRICOS PARA CIRCUITOS DE POTENCIA: Dependiendo del tipo de subestación, en los circuitos de potencia de las subestaciones de distribución se utilizan conductores desnudos y conductores aislados, tanto para baja tensión y para media tensión.

CONDUCTORES DESNUDOS:

Alambre, cable y pletina de cobre

Cable de aluminio (AAC, AAAC y ACSR)

ALAMBRES Y CABLES DE COBRE DESNUDOS:

Los alambres de cobre son recocidos y se utilizan en sistemas de puesta a tierra. Los conductores de cobre cableados son concéntricos formado por 7, 19, 37 o 61 hilos de cobre desnudo en temples duro o suave; los duros se utilizan en líneas aéreas de transmisión, subtransmisión y redes de distribución aérea y los recocidos en sistemas de puesta a tierra.

CABLES DE ALEACIÓN DE ALUMINIO DESNUDOS: El cable AAC es un conductores de aluminio, cableado concéntrico, se utiliza en líneas de transmisión en alta tensión y como conductor de fase de los cables autosoportados para distribución en baja tensión. El cable AAAC es un conductor de aleación de aluminio, cableado concéntrico; se utiliza en líneas aéreas de transmisión en alta tensión y como portante de los cables autosoportados para distribución en baja tensión.

CABLES DE ALEACIÓN DE ALUMINIO DESNUDOS: El cable ACSR es un conductor de aluminio, reforzado con una alma de acero colocada en la parte central del conductor para que tenga una alta resistencia mecánica a la tracción; se utiliza en líneas aéreas de transmisión de energía en media y alta tensión.

BARRAS: Las barras o platinas son de cobre electrolítico, de sección rectangular, con cantos redondos. Estas barras se pueden reunir como conductores paralelos formando paquetes de barras, con lo que pueden transportarse grandes intensidades de corriente.

CONDUCTORES AISLADOS BT:

THW

TW

NYY

WP

N2XY

CAI

Alambres y cables tipo TW: Conductor de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico; con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC). Pueden operar hasta 60°C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V. Se utiliza en instalaciones en el interior de locales con ambiente seco o húmedo, conexiones de tableros de control, etc.

Alambres y cables tipo THW: Conductor de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico; con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC) especial, resistente al calor, humedad, aceites y agentes químicos. Pueden operar hasta 75°C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V. Se utiliza en edificios públicos, hoteles, almacenes, industrias, conexión de tableros de control y, en general, en todas las instalaciones donde se requieran

Alambres y cables tipo THHW: Conductor de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico; con aislamiento de cloruro de polivinilo (PVC) especial, resistente al calor y humedad. Pueden operar hasta 105°C y su tensión de servicio, dependiendo de la marca, puede ser de 600 V ó 750 V. Se utilizan principalmente dentro de aparatos de alumbrado con lámparas de descarga, con temperatura ambiente máxima de 70°C.

Alambres y cables tipo WP: Conductor de cobre electrolítico duro de 99,9% de pureza, cubierta protectora de polietileno termoplástico negro resistente a la intemperie y envejecimiento. Pueden operar hasta 75°C y su tensión de servicio depende de los aisladores utilizados. Se utiliza en redes de distribución primaria y secundaria. Tendidos a la intemperie en plantas industriales, minas etc. Tensiones mayores o iguales a 600 V, requiere aisladores.

Cables Tipo NYY Unipolares, Duplex y Triplex: Conductor de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico, con aislamiento y cubierta individual de Cloruro de Polovinilo (PVC). Su tensión de servicio es de 1000 V y puede operar hasta 80 ºC. Se utiliza en sistemas de distribución secundaria, redes industriales, urbanas, minería y otros. Se puede instalar directamente enterrados, en ductos o al aire libre en bandejas y en lugares secos y/o húmedos.

Cables Multipolar Tipo NYY: Conductor de cobre electrolítico blando, sólido o cableado concéntrico; con aislamiento de Cloruro de Polivinilo (PVC) y protección exterior con una chaqueta de PVC color negro. Su tensión de servicio es de 1000 V y puede operar hasta 80 ºC. Se utiliza en sistemas de distribución secundaria, en baja tensión; alimentación y cableado de plantas industriales, urbanas, mineras y otros.

Cable Voltemax N2XY: Conductor de cobre rojo suave, con aislamiento de polietileno reticulado (XLPE) y cubierta exterior de Cloruro de Polivinilo (PVC) color negro. Su temperatura de operación es 90 °C y pueden operar hasta 1000 V. Se utiliza en general como cable de energía. En redes de distribución en baja tensión, instalaciones industriales, en edificios y estaciones de maniobra En instalaciones fijas, en ambientes interiores (en bandejas, canaletas, engrapadas, etc), a la intemperie. en ductos subterráneos o directamente enterrados. Pueden ser instalados en lugares secos y húmedos.

Cable Autoportante de Cobre (CAI): Unidad formada por un conjunto de varios conductor de cobre electrolítico blando, cableado concéntrico, cada uno aislado con polietileno reticulado (XLPE) color negro resistente a la interperie, trenzado al rededor de un elemento portante forrado con XLPE. El portante es de cobre duro cableado que cumple también la función de conductor neutro. Su tensión de servicio es de 1000 V y opera hasta 90 ºC. Se utiliza en redes de distribución instalandose tanto en postes como adosados a muros.

CONDUCTORES AISLADOS MT:

NKY

N2XSY

Cables Tipo NKY: Conductores de cobre electrolítico blando, cableado concéntrico, con aislamiento de cinta especial de papel, chaqueta interior de aleación de plomo y protección exterior con una chaqueta exterior de PVC color rojo. Su tensión de servicio es de 10 KV y opera hasta 55 ºC. Se utiliza en redes de distribución y transmisión subterranea, en especial en lugares donde las condiciones requieren protección de plomo.

Cable unipolar tipo N2XSY y tripolar N2XSEY: Conductores de cobre electrolítico recocido, cableado comprimido o compactado. Cinta semiconductora o compuesto semiconductor extruído sobre el conductor. Aislamiento de Polietileno Reticulado (XLPE) Cinta semiconductora o compuesto semiconductor extruído y cinta o alambres de cobre electrolítico sobre el conductor aislado. Barrera térmica de poliester. Chaqueta exterior de PVC rojo. Su tensión de servicio dependiendo de la fabricación puede ser de 6 KV, 10 KV, 15 KV, 20 KV o 30 KV y opera hasta 90 ºC. Se utiliza en redes de distribución y subtransmisión de energía aérea y subterranea. Como alimentadores de transformadores en subestaciones. En centrales eléctricas, instalaciones industriales y de maniobra, en urbanizaciones e instalaciones mineras en lugares secos o húmedos.

TERMINALES DE MEDIA TENSIÓN:

Terminal para cable NKY

TERMINALES DE MEDIA TENSIÓN:

Terminal para cable N2XSY

AISLADORES: Los aisladores se utilizan en las subestaciones de distribución como elemento de montaje. Para interiores se emplea aisladores de porcelana y de resina fundida. En instalaciones al aire libre, generalmente se emplean aisladores de porcelana. Los aisladores para intemperie están provistos de pantallas o rebordes que aumentan el recorrido de contorneamiento entre las piezas bajo tensión y tierra; además se consigue que no baje demasiado la tensión disruptiva cuando se moja el aislador.

AISLADORES:

Aislador de apoyo para instalación interior

Aislador de montaje rígido Aislador para suspensión

Aislador para soporte

Aislador pasante para transformador (BT)

Aislador pasante para transformador (MT y AT)

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO: Es un dispositivo de maniobra para conexión y desconexión de circuitos generalmente tripolares (en condiciones normales y de sobrecorriente por cortocircuitos o sobrecargas). Dependiendo de su nivel de aislamiento es de baja, media y alta tensión y dependiendo de la instalación para la que está diseñado es tipo interior y tipo exterior (a la intemperie o aéreo). Los reconectadores o reclosers también pueden ser considerados como interruptores automáticos diseñados para recierre múltiple.

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE MT (DISYUNTORES): Generalmente el interruptor automático de media tensión va asociado a un relé de sobrecorriente primario o secundario, que al sentir la corriente de sobrecarga o cortocircuito, acciona su mecanismo de desconexión en un tiempo de desconexión total que debe sumar el tiempo de reacción del relé al tiempo de apertura total de los polos del interruptor.

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DE MEDIA TENSIÓN: Aceite

SF6

Vacío

Interruptor en pequeño volumen de aceite

Interruptor automático en SF6 con mando a resortes.

Interruptor en vacío

RECLOSER:

Recloser en resina

Recloser para líneas aéreas

RELÉ DE SOBRECORRIENTE: Existen diferentes causas que pueden perturbar el servicio normal de las subestaciones: • Perforación de los materiales aislantes. • Descargas atmosféricas y sobretensiones interiores. • Influencia de animales. • Factores humanos. • Sobrecargas. • Fallas a tierra intempestivas. • Cortocircuitos. • Etc. Los relés de protección son dispositivos apropiados que se utilizan para disminuir los efectos de estas perturbaciones.

RELÉ DE SOBRECORRIENTE: Es un dispositivo de protección contra sobrecorrientes debido a sobrecargas o cortocircuitos, con nivel de aislamiento de baja tensión e instalación tipo interior, que va asociado a un interruptor automático de baja o media tensión para la conexión y desconexión bajo carga (en condiciones normales y de cortocircuito o sobrecarga) de cables, líneas y transformadores de distribución.

RELÉ DE SOBRECORRIENTE:

Relé primario de máxima corriente (HB)

RELÉ DE SOBRECORRIENTE:

Relé secundario de sobrecorriente

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO PARA BAJA TENSIÓN:

Ejecución abierta

De caja moldeada

Pequeño

INTERRUPTOR DE TRANSFERENCIA:

FUSIBLES: Son dispositivos de protección contra cortocircuitos de líneas, cables, transformadores, motores, circuitos de alumbrado público, etc. Su función como limitador de corriente le permite reducir la amplitud y el tiempo de la corriente de cortocircuito a valores ínfimos para no dañar térmicamente al equipo o material eléctrico protegido. Dependiendo de la instalación para la que estén diseñados, los fusibles limitadores de corriente pueden ser tipo interior y tipo exterior (a la intemperie).

FUSIBLES PARA MEDIA TENSIÓN:

De expulsión

Limitador de corriente

FUSIBLES PARA BAJA TENSIÓN: Fusible tipo navaja (NH)

Fusible tipo cartucho

Fusible DZ

SECCIONADOR: Es un interruptor mecánico de maniobra para conexión y desconexión de circuitos con carga y sin carga en forma unipolar, bipolar o tripolar. Si la maniobra es con carga se denomina seccionador de potencia y si la maniobra es sin carga se denomina seccionador simple. Dependiendo del tipo de instalación para la que esté diseñado, el seccionador puede ser tipo interior y tipo exterior, y en este caso el tipo exterior puede ser usado también como tipo interior. Dependiendo del nivel de tensión para el que esté diseñado se denomina de baja, media o alta tensión, y si el seccionador va asociado a fusible(s) formando un equipo mixto de protección y maniobra se denomina fusible-seccionador (si la protección es más importante que la maniobra) o seccionador-fusible (si la maniobra es más importante que la protección).

SECCIONADORES TENSIÓN:

DE

Seccionadores simples

MEDIA

SECCIONADORES DE POTENCIA:

SECCIONADOR DE POTENCIA

Lengüeta de disparo del seccionador

Fusible Limitador de corriente

Seccionador de potencia

Seccionador simple

SECCIONADOR OUT):

FUSIBLE

(CUT

SECCIONADORES TENSIÓN:

DE

BAJA

Seccionador tripolar simples

Seccionador tripolar de potencia Seccionador fusible tripolar

PARARRAYOS: Los pararrayos son dispositivos destinados a descargar las sobretensiones producidas por descargas atmosféricas o por maniobras.

TABLERO DE DISTRIBUCIÓN: Es un conjunto de barras y conexiones de cobre que conectan dispositivos de protección y maniobra de baja tensión tipo interior, para conexión y desconexión de alimentadores bajo carga hacia: • Cargas de distribución secundaria y • Tablero de alumbrado.

TABLERO DE MEDICIÓN: Conjunto de aparatos de medida distribuidos ordenadamente dentro de un gabinete para medir los principales parámetros eléctricos de una subestación. Los componentes principales de los tableros de medición son:

• Transformador de corriente • Transformador de tensión • Vatímetro • Varímetro • Contador de energía activa • Contador de energía reactiva • Cosfímetro • Voltímetro • Amperímetro • Conmutador amperimétrico • Conmutador voltimétrico • Instrumentos multifunción •etc.

Transformadores de medida: Son los que se utilizan para la alimentación de los circuitos de medida de los aparatos medidores. Pueden ser: transformadores de intensidad o transformadores de tensión.

TC de barra pasante

TC con primario bobinado

TABLERO PARA COMPENSAR LA ENERGÍA REACTIVA:

TABLERO DE ALUMBRADO PÚBLICO: Es un conjunto de barras y conexiones de cobre que conectan dispositivos de protección, maniobra, control y medición (directa ó indirecta a través de transformadores de medida) de baja tensión tipo interior, del cual salen los alimentadores en baja tensión para el alumbrado público en el radio de acción de la subestación de distribución. El tablero de alumbrado público es alimentado desde una de las salidas en baja tensión del tablero de distribución.