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MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS

“Año DEL DIALOGO Y RECONCILIACION NACIONAL” UNIVERSIDAD SAN PEDRO CURSO: MAQUINAS ELECTRICAS ESTATICAS

TEMA: SAM: Subestación Aérea Mono poste SAB: Subestación Aérea Biposte DOCENTE: Ing. AVALOS GARCIA RAMON

ALUMNO: ULLOA AVALOS CHRISTIAN ALEXANDER

ESCUELA:

Mecánica Eléctrica

Chimbote _ Perú 2018

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1.-INTRODUCCION: La elección correcta de un banco de transformadores de distribución no es tarea que se pueda tomar a la ligera, por lo que el conocimiento a fondo de esta máquina es indispensable para todo proyectista eléctrico, por otra parte, poner fuera de servicio un transformador de distribución representa un serio problema para las empresas que se ocupan de prestar servicio de electricidad a las comunidades, ya que ello siempre trae consigo un apagón más o menos prolongado de un sector poblacional. No obstante, el caso se vuelve más dramático cuando la interrupción de las operaciones del transformador es causada intempestivamente por un accidente del equipo, pues a los inconvenientes arriba mencionados tendríamos que añadir el costo de reparación o reposición del transformador. Se tratarán sucesivamente los ensayos a transformadores de distribución. Se denomina transformadores de distribución a los transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kva y de tensiones iguales o inferiores a 67000 v, tanto monofásicos como trifásicos. Aunque la mayoría de unidades estén proyectadas para montaje en postes, algunos de los tamaños de potencias superiores, por encima de las clases de 18 kv, se construyen para montajes en estaciones o en plataformas. Las aplicaciones típicas son para alimentar residencias, edificios o almacenes públicos y centros comerciales.

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2.-CLASIFICACION DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION 2.1-Requisitos que debe cumplir un sistema de distribución. a) Aplicación de normas nacionales y/o internacionales. b) Seguridad para el personal y equipos. c) Simplicidad en la construcción y operación (rapidez en las maniobras). d) Facilidades de alimentación desde el sistema de potencia. e) Optimización de costos (economía). f) Mantenimiento y políticas de adquisición de repuestos. g) Posibilidad de ampliación y flexibilidad. h) Resistencia mecánica. i) Entrenamiento del personal. j) Confiabilidad de los componentes. k) Continuidad del servicio l) Información relacionada con la zona del proyecto (ubicación, altitud, vías de acceso). m) Información relacionada con las condiciones climáticas (temperatura, precipitaciones, velocidad del viento, contaminación ambiental). n) Información particular referente a: requerimientos técnicos de los clientes, ubicación de cargas especiales e industriales, plano loteado (que contenga zona residencial, comercial, importancia de las calles, ubicación de otras instalaciones, nivel socioeconómico, relación con otros proyectos en la zona y características geotécnicas). o) Regulación de tensión (niveles máximos admisibles). p) Pérdidas de energía (niveles máximos admisibles). q) Control de frecuencia.

2.2-Redes de distribución aéreas. En esta modalidad, el conductor que usualmente está desnudo, va soportado a través de aisladores instalados en crucetas, en postes de madera o de concreto. Al comparársele con el sistema subterráneo tiene las siguientes ventajas: • Costo inicial más bajo. • Son las más comunes y materiales de fácil consecución. • Fácil mantenimiento. • Fácil localización de fallas. • Tiempos de construcción más bajos.

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Y tiene las siguientes desventajas: • Mal aspecto estético.

• Menor confiabilidad. • Menor seguridad (ofrece más peligro para los transeúntes). • Son susceptibles de fallas y cortes de energía ya que están expuestas a: descargas atmosféricas, lluvia, granizo, polvo, temblores, gases contaminantes, brisa salina, vientos, contactos con cuerpos extraños, choques de vehículos y vandalismo.

2.3-Las partes principales de un sistema aéreo son esencialmente: a) Postes: que pueden ser de madera, concreto o metálicos y sus características de peso, longitud y resistencia a la rotura son determinadas por el tipo de construcción de los circuitos. Son utilizados para sistemas urbanos postes de concreto de 14, 12 y 10 metros con resistencia de rotura de 1050, 750 y 510 kg respectivamente.

b) Conductores: son utilizados para circuitos primarios el Aluminio y el ACSR desnudos y en calibres 4/0, 2/0, 1/0 y 2 AWG y para circuitos secundarios en cables desnudos o aislados y en los mismos calibres. Estos circuitos son de 3 y 4 hilos con neutro puesto a tierra. Paralelo a estos circuitos van los conductores de alumbrado público.

c) Crucetas: son utilizadas crucetas de madera inmunizada o de ángulo de hierro galvanizado de 2 metros para 13.2 kV. y 11.4 kV. con diagonales en varilla o de ángulo de hierro (pié de amigo).

d) Aisladores: Son de tipo ANSI 55.5 para media tensión (espigo y disco) y ANSI 53.3 para baja tensión (carretes).

e) Herrajes: todos los herrajes utilizados en redes aéreas de baja y mediana tensión son de acero galvanizado. (grapas, varillas de anclaje, tornillos de máquina, collarines, ues, espigos, etc).

f) Equipos de seccionamiento: el seccionamiento se efectúa con cortacircuitos y seccionadores monopolares para operar sin carga (100 A - 200 A).

g) Transformadores y protecciones: se emplean transformadores monofásicos con los siguientes valores de potencia o nominales: 25 - 37.5 - 50 - 75 kVA y para transformadores trifásicos de 30 - 45 - 75 -112.5 y 150 kVA protegidos por cortacircuitos, fusible y pararrayos tipo válvula de 12 kV.

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4.-TIPOS: AÉREA: Tipo exterior, instalado sobre el nivel del piso en uno o más

postes. COMPACTA: Bóveda (Subterránea): Transformador compacto,

dispositivos de protección y maniobra incorporados, instalación en bóveda subterránea. Tableros de distribución y control en murete a nivel del piso. PEDESTAL: Transformador compacto, dispositivos de protección y

maniobra incorporados, instalación en base de concreto a nivel del piso. Área circundante prevista para maniobras y trabajo. AL INTERIOR DE EDIFICIOS (En caseta): Instalación en ambiente apropiado que

forma parte del edificio, el cual puede ser usado para otros propósitos. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCIÓN     

Tensión en el punto de alimentación. Tensión del usuario. Potencia actual y futura. Calidad de la carga y medio ambiente. Área disponible.

5.-CONSIDERACIONES Y NORMATIVA Y PARA EL DISEÑO DE UNA SUBESATACION AEREA PRINCIPALES CONCIDERACIONES 

Por su importancia en seguridad, se recomienda que los postes deban estar instalados con cimentación en su base para evitar la corrosión prematura o caídas por inestabilidad del suelo, ya que no existe métodos prácticos que permitan al personal instalador determinar si un suelo tiene la suficiente dureza, humedad y salinidad.

 Cimentación en los postes. Los Postes de los Armados de Alineamiento, Cambio de Dirección y Fin de Línea de Media Tensión se considera el 100% de postes con cimentación en las bases para evitar caídas o inclinaciones de los postes.



Retenidas. Para zona de corrosión severa, se utiliza cable de acero galvanizado para su construcción. Esto implica que se tengan que elevar los costos de mantenimiento ya que este material (cables y amarres de acero galvanizado) sufren el efecto de corrosividad más acelerada

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6.-SUBESTACION AEREA MONOPOSTE (SAM): Las subestaciones montadas en Poste son de las más económicas y prácticamente se instalan en un día. La subestación aérea o tipo poste es empleada en zonas rurales, y urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales o residenciales. La subestación aérea está conformada por un transformador de distribución, acompañado de su respectiva protección contra sobretensión y protección contra sobre corriente (cortacircuitos), como también de algunos accesorios indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y herrajes. En el nivel de 1225 kv se permiten transformadores que no superen lo 600kg de peso, instalados sobre un poste de concreto de 14 metros para el recibo de la línea y de 12 metros como auxiliar.

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Es frecuente que las subestaciones de distribución se formen con transformadores monofásicos en conexión trifásica, formando bancos de conexión, dependiendo de las necesidades de la red y las características de la carga por alimentar. Existen distintas versiones, pero básicamente están dentro de los dos tipos típicos de conexiones trifásicas: Conexión Delta y Conexión Estrella. Una de las primeras cosas que se deben hacer para realizar una conexión trifásica de transformadores con transformadores monofásicos, es identificar la polaridad de los transformadores para evitar confusiones durante la conexión.

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6.1-CONEXIÓN EN DELTA ABIERTA En algunas ocasiones, un servicio trifásico se puede proporcionar con dos transformadores monofásicos, esto se hace en una forma económica para alimentar servicios trifásicos pequeños y, debido a que la conexión no tiene un lado de la delta, se le conoce como “Delta Abierta”.

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7.-SUBESTACION AEREA BIPOSTE (SAB): Están diseñadas para ser utilizados a la intemperie, por lo tanto deben ser capaces de soportar el funcionamiento en condiciones atmosféricas adversas, tales como lo son, lluvia, viento, contaminación aérea, descargas atmosféricas, etc. Se instalan preferentemente en postes de hormigón armado, dependiendo de su peso.

7.8-ESQUEMA DE UNA SUBESTACION AEREA S.E. AÉREA BIPOSTE - ALIMENTACIÓN SUBTERRÁNEA

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8.-PARTE ESTRUCTURAL: ESTRUCTURA DE UNA SUBESTACION AEREA BIPOSTE

8.1-Conductor desnudo de aluminio tipo AAAC

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8.2-Conductor de cobre solido Alambre formado por un hilo de cobre electrolítico en tres temples: duro, semiduro y suave. Fabricado a base de cobre de alta pureza con un contenido mínimo de 99,9 % de este material. El conductor debe tener una alta conductividad, ductilidad y resistencia mecánica. Resistente a la corrosión en ambientes salobres o contaminados.

8.3-Conector de doble vía AI-AI de dos pernos Los conectores se fabricarán de material de aleación de aluminio de alta conductividad eléctrica, para el caso de los bimetálicos tendrán un carril de cobre estañado, con un acabado liso y sin bordes cortantes. Se utilizará grasa neutra en los conectores, a fin de evitar la entrada del oxígeno en el contacto del conductor de cobre con el de aluminio y de esta manera evitar el efecto galvánico.

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8.4-Abrazadera tipo partido para cruceta Será de acero galvanizado en caliente. La abrazadera tipo Partido para Cruceta se fabricará con platina de Fierro Galvanizado por impresión en caliente Acero SAE 1020, cumpliendo la Norma ASTM A-153. Deben estar libres de burbujas, áreas sin revestimiento, depósitos de escoria, manchas negras y cualquier otro tipo de inclusiones o imperfecciones. Las abrazaderas deben ser de una sola pieza, libres de soldaduras, libres de deformaciones, fisura, aristas cortantes y defectos de laminación, no se permiten dobleces ni rebabas en las zonas de corte, perforadas o punzadas.

8.5-Cruceta de perfil angular de fierro galvanizado Condiciones ambientales:  Altitud sobre nivel del mar: hasta 4 500 m  Humedad relativa: 50 a 95%  Temperatura ambiente: - 15 °C a 40 °C  Precipitación pluvial: moderada a intensa

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8.5-Porta escalera de perfil angular Accesorio de la plataforma de base en las subestaciones Aéreas, se construyen en acero estructural, de perfiles angulares de lados iguales unidas con pernos y/o soldaduras, con acabado galvanizado en caliente (Acero SAE 1020).

8.6-Base soporte para transformador Utilizados para soportar al transformador de distribución en las subestaciones Aéreas, se construyen en acero estructural, de perfiles angulares de lados iguales unidas con pernos y/o soldaduras, con acabado galvanizado en caliente (Acero SAE 1020).

8.7-Palomilla de protección y seccionamiento Utilizados para soportar los equipos de protección y seccionamiento en las subestaciones Aéreas, se construyen en acero estructural, de perfil angular de lados iguales y deben ser galvanizadas en caliente (Acero SAE 1020).

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8.8-Perno maquinado Serán de acero forjado galvanizado en caliente. Las cabezas de estos pernos serán cuadrados. Las cargas de rotura mínima serán de 55 kN.El perno maquinado deberá ser suministrado con una tuerca cuadrada, contratuerca cuadrada de doble concavidad y dos arandelas, las que estarán debidamente ensambladas al perno

8.9-Transformador de Distribución Trifásico

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DIMENCIONES(mm) - PESO APROXIMADOS

ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

POTENCIA (KV)

ANCHO (A)

5 10 15 20 25 37.5 50 75 80 100 125 150 160 200 250 320 400 450 500 630 800 850 1000 1250 1600 2000 3000 5000

434 480 500 520 530 540 550 570 590 620 650 660 670 650 720 750 800 840 860 920 950 970 1070 1080 1150 1220 1230 2500

LARGO (B) 430 760 770 790 810 820 830 840 850 880 900 960 1000 1100 1200 1250 1300 1500 1610 1720 1770 1800 1830 1850 1920 1970 3350 2750

ALTURA (C) 1100 1200 1200 1200 1200 1300 1400 1200 1250 1310 1450 1400 1400 1300 1450 1550 1510 1560 1600 2100 2150 2160 2180 2200 2220 2250 2500 2750

PESO (Kg) 110 190 210 240 270 340 430 470 510 580 670 710 770 950 1150 1260 1510 1750 1930 2350 2380 2480 2670 3360 4050 4580 7210 9800

DESCRIPCION TANQUE CONSERVADOR DE ACEITE AISLADORES PASA TAPA DE M.T AISLADORES PASA TAPA DE B.T PLACA DE CARACTERISTICAS VALVULA PARA DRENAJE Y TOMA DE MUESTRAS DE ACEITE DESHUMECEDOR INDICADOR DE NIVEL DE ACEITE CONMUTADOR CON MANDO ECTERIOR,MANIOBRAR SIN TENSION TERMOMETRO OREJAS DE IZAJE TANQUE DE ACEITE BORNE DE PUESTA A TIERRA BASES CON CANAL ¨U¨ PARA FIJACION

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8.10-Seccionador unipolar

8.11-Pararrayos

8.12-Gabinete para Tablero de Distribución Será fabricado íntegramente con planchas de acero laminado en frío de 2 mm de espesor, con las dimensiones necesarias para alojar los equipos que se detallan en el esquema eléctrico adjunto. El techo del tablero tendrá una pendiente de 5° y terminará con un volado de 10 cm. El gabinete tendrá puerta frontal de dos (02) hojas, aseguradas con una chapa del tipo triangular de bronce con dos juegos de llaves por caja. Contará con una empaquetadura de neopreno instalada en todo el perímetro correspondiente a la puerta que permita la obtención de alto grado de hermeticidad. Independientemente del número de circuitos y equipos instalados, la cara inferior del tablero de

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distribución deberá contar con los agujeros necesarios para el ingreso o salida de los siguientes circuitos: - Un circuito alimentador desde los bornes del transformador conformado con cables tipo NYY u otro aislamiento similar o superior. - Tres circuitos de salida desde los interruptores (incluido los proyectados) hacia las redes de baja tensión - Un circuito de alumbrado público - Un agujero para la bajada del conductor de puesta a tierra.

8.13-Conductor de energía NYY unipolar 1kv, cableado El cable de comunicación, para usarse en la conexión entre el lado secundario del transformador y el tablero de distribución, estará compuesto de conductor de cobre electrolítico recocido de cableado concéntrico. El aislamiento será de cloruro de polivinilo (PVC) u otro aislamiento similar o superior y cubierta exterior con una chaqueta de PVC, color negro, en conformación paralelo. La tensión del cable será 1 kV y la temperatura de operación 80 °C.

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9.-CARACTERÍSTICAS DE UNA SUBESTACION AEREA BIPOSTE

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10.-MONTAJE DE LA SUBESTACIONA AEREA 1º ETAPA:

PREPARACIÓN

1. Inspeccionar previamente la zona trabajo para determinar materiales, equipos y magnitud de trabajo. 2. Preparar la totalidad de los materiales y equipos a utilizar. 3. Verificar que el personal cuente con todos los implementos de seguridad necesarios para esta actividad y en perfectas condiciones. 4. Seleccionar una grúa adecuada al tamaño y peso de los elementos a transportar.

2º ETAPA:

SEÑALIZACIÓN

5. Colocar las señales de aviso y protección de la zona de trabajo, e identificar al ejecutor de los trabajos.

3º ETAPA:

COORDINACIÓN

6. Retirar de la zona de trabajo a las personas ajenas, y de ser necesario, detener o desviar el tránsito vehicular y/o peatonal. 4º ETAPA:

EJECUCIÓN

7. Excavar los hoyos para la cimentación de los postes. 8. De acuerdo a la zona, preparar el poste con un elemento anticorrosivo (alquitrán, pintura anticorrosiva, etc.), pintando el poste hasta 2,5m. Por encima de la base. 9. Antes de izar los postes instalar las medias plataformas de la Sub estación aérea biposte (SAB). 10. Pasar el cable para el pozo de tierra por el ducto del poste. 11. Izar los postes mediante la grúa, contando con el apoyo de trabajadores a nivel del suelo, quienes dirigirán el poste al hoyo preparado y establecerán la posición y orientación correcta. 12. Fijar la base de los postes, hasta que estos queden firmemente instalados. 13. Subir la palomilla y crucetas con la grúa, contando con el apoyo de un trabajado en cada poste, debidamente estrobado, para la fijación de estos elementos. 14. Proceder con el equipamiento de la SAB.

5º ETAPA:

RETIRO

15. Recoger los equipos y herramientas empleadas en el trabajo, verificando su operatividad para una próxima utilización. 16. Ordenar la zona de trabajo, dejándola libre de restos de materiales y/o elementos extraños. 17. Retirar las señalizaciones que ya no sean necesarias en la zona de trabajo. 18. Asegurar el cerrado de los dispositivos de seguridad contra accesos (candados, puertas, etc.) donde corresponda.

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11.-MANTENIMIENTOS DE LA SUBESTACIONA AEREA 1º ETAPA:

PREPARACIÓN

1. Preparar la totalidad de los materiales y equipos a utilizar 2. Verificar que el personal cuente con todos los implementos de seguridad necesarios para esta actividad y en perfectas condiciones.

2º ETAPA:

SEÑALIZACIÓN

3. Colocar las señales de aviso y protección de la zona de trabajo, e identificar al ejecutor de los trabajos.

3º ETAPA:

IDENTIFICACIÓN

4. Recibir la tarjeta de liberación o recogerla en la celda de la S.E, donde se encuentra el interruptor que se aperturó para liberar el circuito. 5. En caso de que no exista centro de despacho, el personal efectuara el corte de servicio previa autorización del Jefe inmediato quien emitirá la boleta de seguridad debidamente firmada. 6. Verificar con el revelador de tensión, que el circuito o cable a probar se encuentre desenergizado. 7. Verificar que el circuito este desconectado en sus extremos y con las líneas de tierra instaladas. 8. Verificar que, en el circuito a trabajar, no se halle otro personal trabajando.

4º ETAPA:

EJECUCIÓN

9. Colocar los carteles de seguridad en los puntos donde exista la posibilidad de tensión de retorno (extremos del circuito y derivaciones). 10. El responsable de los trabajos deberá emitir las boletas de seguridad a todo el personal a su cargo que va a realizar la actividad. 11. Cercar el área de trabajo y/o estructuras con conos y/o cinta señalizadora

5º ETAPA:

EJECUCIÓN

12. Instalar las líneas de tierra temporaria en la red del circuito a intervenir. 13. Identificar el poste a escalar para efectuar la reparación. 14. Revisar el estado del poste, especialmente la base, antes de escalarlo. 15. Escalar el poste con el estrobo puesto, sea con escalera o pasos. 16. En la parte superior del poste, buscar la posición apropiada para ejecutar el trabajo. 17. Proceder a limpiar, ajustar y revisar los equipos. 18. Verificar, antes de descender, que todos los equipos quedaron en la misma posición inicial de operación (abiertos o cerrados). 19. Descender del poste con el estrobo puesto, sea con la escalera o pasos.

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6º ETAPA:

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CULMINACIÓN

20. El responsable de este trabajo verificara la conformidad de los trabajos y el retiro de todo el personal a su cargo del circuito. 21. Retirar las líneas de tierra temporaria de la red. 22. Entregar la conformidad del trabajo al supervisor encargado del área de Redes, quien comunica al centro de Operaciones.

7º ETAPA:

RETIRO

23. Retirar las señalizaciones que ya no sean necesarias en la zona de trabajo. 24. Recoger los equipos y herramientas empleadas en el trabajo, verificando su operatividad para una próxima utilización. 25. Ordenar la zona de trabajo, dejándola libre de restos de materiales y/o elementos extraños. 26. Asegurar el cerrado de los dispositivos de seguridad contra accesos (candados, puertas, etc.) donde corresponda.