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UNIVERSIDAD TECNICA “LUIS VARGAS TORRES” DE ESMERALDAS

TRABAJO INVESTIGATIVO FUNCIONAMIENTO Y EQUIPOS DE UNA SUBESTACION ELECTRICA

Realizado por el Comité de compañeros de 8vo semestre de ing. eléctrica

ESMERALDAS

Marzo de 2019 1 8vo de Ing. ELECTRICA

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE ESMERALDAS “LUIS VARGAS TORRES” FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA MATERIA:

SUBESTACIONES ELECTRICAS

CARRERA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA CICLO: OCTAVO TEMA: FUNCIONAMIENTO Y EQUIPOS DE UNA SUBESTACION ELECTRICA

DOCENTE:

Ing. BYRON CHERE ESMERALDAS – ECUADOR 2018-2019 2 8vo de Ing. ELECTRICA

UNIVERSIDAD TÉCNICA “LUIS VARGAS TORRES”

FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS

SUBESTACIONES ELECTRICAS I

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN:  Distancias mínimas en el aire, distancias de seguridad y Apantallamiento  Apantallamiento  Disposición física de subestaciones y Equipos de patio  Coordinación de aislamiento  Equipos  Sistemas de protección  Automatización y Criterios para automatizar subestaciones.

3 8vo de Ing. ELECTRICA

INTEGRANTES:

4 8vo de Ing. ELECTRICA

ALUMNO Wagner Rodríguez Quiñónez

NÚMERO DE CEDULA

Julio César Yepez Quiroz Yepetex: Yepez Cruel Luis Javier Gilber Robin Cevallos Henao Jessica Elizabeth López Mora Roddy Ariel Mero Franco Martha Andreina Montes Molina Cesar Alfredo Gonzalez Garcia Maldonado Estupiñán Jhon Marley Klinger Zambrano Bryan Augurio. Bazurto Chamorro Andrea Elizabeth Rodriguez Bone Marco Fabricio Crespo Bone Ian Carlos Hualca Díaz Emily Sabrina Plaza Santos Gianny Javier Maldonado Mesías Hernán Adrián BenavideS Estrada Kevin Joel Betancourt Méndez Jorthey Luis Ferrer cortez mikael Moreira Ibarra Byron Cristopher Lastra Abraham Ruiz cañola Katty Roldan Estacio Lenin Alejandro Mclaughlin Patiño Jhon Eduardo Andres Jhonny Morrillo Panchano Estacio Gracia Carla Paola Jonathan Preciado Adum Martinez Escobar David Xavier Christian pumasunta

5 8vo de Ing. ELECTRICA

FIRMA

6 8vo de Ing. ELECTRICA

TABLA DE CONTENIDO

I.

…………………………………………….....INTRODUCCIÓN

II.

................................................................................ OBJETIVOS GENERAL .................................................................................... ESPECIFICOS ..............................................................................

III. MARCO TEORICO TRANSFORMADORES DE POTENCIA ................................................ Aplicaciones: ............................................................................................ Características Principales: ....................................................................... Transformadores Tipo Seco ...................................................................... Aplicaciones: ............................................................................................ Transformadores En Aceite:...................................................................... Transformadores Tipo Seco ...................................................................... REGULACION EN UN TRANSFORMADOR ....................................... Rendimientos: ........................................................................................... Pérdidas De Potencia En El Hierro .............................................................. Pérdidas De Potencia En El Cobre ............................................................ EQUIPOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS DE UNA SUBESTACION ELECTRICA ................................................................ Autotransformador: ................................................................................... Corriente De Excitación ............................................................................... Transformadores Monofásicos ................................................................. Determinación Polaridad En Un Transformador ....................................... 7 8vo de Ing. ELECTRICA

Nomenclatura De Los Transformadores .................................................... TRANSFORMADOR TRIFÁSICO .......................................................... Tipos De Trasformadores Trifásicos ........................................................ CONDICIONES DE CORTOCIRCUITO................................................ TIPOS DE REFRIGERACIÓN EN UN TRANSFORMADOR ............. CAMBIADOR DE TOMAS .................................................................... NIVEL BÁSICO DE IMPULSO (BIL) .................................................... APLICACIONES DEL TRANSFORMADOR ......................................... 1.Introducción a distancia mínima en el aire, distancia de seguridad 2.Dimensionamiento de distancias mínimas en aire 3..DISTANCIAS DE SEGURIDAD .......................................................... 4. .................................................. Subestaciones Eléctricas imensionamie COORDINACION DE AISLAMIENTO ................................................ SOBRETENSIONES ................................................................................. SOBRETENSIONES DE MANIOBRA .................................................... SOBRETENSIONES TEMPORALES ................................................... SOBRETENSIONES DE FRENTE LENTO ............................................ Sobretensiones transitorias de frente rápido ............................................ Sobretensiones transitorias de frente muy rápido .................................... Niveles de aislación normalizados ............................................................. Explosores ................................................................................................... Pararrayos del tipo resistencia no lineal con descargadores en serie ...... Pararrayo de óxido metálico sin explosor .............................................. EQUIPOS UTILIZADOS EN UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA. .... TRANSFORMADOR DE POTENCIA .................................................... COMPONENTES DE UN SISTEMA SUPERVISOR ............................ SUBESTACIONES TIPO PATIO............................................................. EQUIPOS DE PATIO DE UNA SUBESTACIÓN ELECTRICA .......... 8 8vo de Ing. ELECTRICA

INTERRUPTORES DE POTENCIA........................................................ SECCIONADOR ........................................................................................ CAPACIDAD DE RUPTURA DE LOS APARATOS.............................. TIPOS DE SECCIONADORES ................................................................ TRANSFORMADORES DE TENSIÓN ................................................... Transformadores de corriente. .................................................................. BOBINA DE BLOQUEO .......................................................................... DISEÑO Y FABRICACIÓN BOBINA DE BLOQUEO ......................... AISLADORES ELECTRICOS ................................................................. CONECTORES ELÉCTRICOS............................................................... ¿En qué y cómo se utiliza el SF6? .............................................................. SECCIONADOR ........................................................................................ SERVICIOS AUXILIARES DE CORRIENTE CONTÍNUA ................. ALIMENTACIÓN DE LOS EQUIPOS DE TELECOMUNICACIONES .....................................................................

ARMARIOS METÁLICOS PARA SERVICIOS AUXILIARES ........... SISTEMA DE PUESTA A TIERRA. ....................................................... Red de tierra superior ............................................................................... Características de gas sf6 y supervisión ................................................... SISTEMAS DE PROTECCIÓN................................................................ PROTECCIÓN DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA................ PROTECCIÓN DE BARRAS ................................................................... PROTECCIÓN DE LÍNEAS ..................................................................... SERVICIOS AUXILIARES DE CORRIENTE CONTÍNUA ................. ALIMENTACIÓN DE LOS EQUIPOS DE TELECOMUNICACIONES .....................................................................

9 8vo de Ing. ELECTRICA

I.

Una subestación

INTRODUCCIÒN

eléctrica, subestación

transformadora o subestación

eléctrica

transformadora (abreviadamente ST o SET) es una instalación destinada a establecer los niveles de tensión adecuados para la transmisión y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general tres principales (medición, cuchillas de paso e interruptor), y las demás son derivadas. Las secciones derivadas normalmente llevan interruptores de varios tipos hacia los transformadores. Como norma general, se puede hablar de subestaciones eléctricas «elevadoras», situadas en las inmediaciones de las centrales generadoras de energía eléctrica, cuya función es elevar el nivel de tensión, hasta 132, 220 o incluso 400 kV, antes de entregar la energía a la red de transporte; y subestaciones eléctricas «reductoras», que reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente, entre 10 y los 66 kV y entregan la energía a la red de distribución. Posteriormente, los centros de transformación reducen los niveles de tensión hasta valores comerciales (baja tensión) aptos para el consumo doméstico e industrial, típicamente 400 V.

Existen dos razones técnicas que explican por qué el transporte y la distribución en energía eléctrica se realizan a tensiones elevadas, y, en consecuencia, por qué son necesarias las subestaciones eléctricas: 

Las pérdidas de potencia que se producen en un conductor por el que circula una corriente eléctrica, debido al efecto Joule, son directamente proporcionales al valor de esta (La

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potencia eléctrica transportada en una red es directamente proporcional al valor de su tensión y al de su intensidad . 

Por tanto, cuanto mayor sea el valor de la tensión, menor deberá ser el de intensidad para transmitir la misma potencia y, en consecuencia, menores serán las pérdidas por efecto Joule.

Además de transformadores, las subestaciones eléctricas están dotadas de elementos de maniobra (interruptores, seccionadores, etc.) y protección (fusibles, interruptores automáticos, etc.) que desempeñan un papel fundamental en los procesos de mantenimiento y operación de las redes de distribución y transporte.

II.

OBJETIVOS  GENERAL

Es enseñar y dar constancia del uso y funcionamiento que desempeñan los diferentes equipos en una subestación eléctrica, a mis compañeros de clase. Para que ellos tengan con que defenderse en el ámbito laboral, abriendo sus perspectivas hacia otros campos como lo es la protección de una subestación eléctrica.  ESPECIFICOS



Familiarizarnos con las protecciones eléctricas y sus riesgos



Aprender el uso de los diferentes equipos como disyuntores, seccionadores, transformadores de corriente etc.…



Conocer los circuitos empleados

11 8vo de Ing. ELECTRICA

III.

MARCO TEORICO

TRANSFORMADORES DE POTENCIA Son los que se utilizan para subestaciones y transformación de energía en media y alta tensión. Se aplican en subestaciones, centrales de generación y usuarios de grandes potencias. Los transformadores de potencia se construyen según los siguientes aspectos:

Aplicaciones: 

Transformadores de subestación.



Transformadores de generación.



Transformadores para rectificadores y horno.



Transformadores de tracción.



Autotransformadores y reactancias.

Características Principales: 

Potencias asignadas: Desde 2.5 MVA hasta 160 MVA.



Nivel de aislamiento: Desde 12 kV hasta 245 kV.



Frecuencia: 50 ó 60 Hz



Numero de arrollamientos: posibilidad de fabricar transformadores con primario + secundario, doble secundario, terciario de compensación o carga, y cualquier otro tipo requerido por el cliente.

Los transformadores de potencia se construyen en potencias, voltajes y frecuencias estandarizadas según la región o país en donde va trabajar. A continuación dos principales tipos de transformadores de potencia:  Transformadores Tipo Seco 12 8vo de Ing. ELECTRICA

Se utiliza en interiores, donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en

caso

de incendios

imposibilitan

la

utilización

de

transformadores refrigerados en aceite. Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislamiento clase F utilizándose resinas epoxi como medio

de

protección

de

los

arrollamientos

siendo

innecesario

cualquier mantenimiento posterior a la instalación. 

Circuito magnético: Puede ser de chapa de acero al silicio de grano orientado, aislada por óxidos minerales y protegida contra la corrosión mediante una capa de esmalte.



Arrollamientos: Las espiras están separadas por una película aislante de clase F y se dispondrá radialmente en el centro de las bobinas de canales de ventilación para permitir una fácil disipación del calor.

 Transformadores En Aceite Se caracterizan principalmente por que el núcleo ferromagnético se encuentra totalmente sumergido en aceite, consta de un tanque con tapa, intercambiadores de calor, bombas y cubículo para el aceite 

Circuito magnético: Es del tipo ensamblado compuesto por columnas y yugos constituidos de láminas de acero arsilicio de grano orientado laminado en frió y de alta permeabilidad magnética recubierto de aislamiento morganico en ambas caras que son cortadas asegurando la ausencia de nubosidades que permiten obtener bajos valores de corriente de excitación y perdidas en vació. 1.2.2.2



Arrollamientos:

13 8vo de Ing. ELECTRICA

Los

devanados

están

formados

por

bobinas

concéntricas

de cobre electrolítico de alta conductividad y el aislamiento es papel impregnado en aceite. Su diseño permite que el transformador pueda suministrar la potencia nominal en cualquier posición del conmutador de derivaciones. Las bobinas son compactas, ensambladas y aseguradas. Las conexiones al conmutador de derivación y los aisladores pasa tapas de alta y baja tensión son realizadas de manera que aseguren una correcta conexión eléctrica y mecánica a prueba de vibraciones durante el transporte y la operación del transformador. 

Tanque El tanque es del tipo corrugado con tapa empernada en el cual las paredes están conformadas por aletas onduladas soldadas a la estructura y

constituyen

el

sistema

de

refrigeración

del

transformador. Con esta construcción en plancha de acero estructural se obtiene una robustez de gran resistencia a los esfuerzos mecánicos y se permite el despacho de los transformadores llenos de aceite listos para entrar en servicio. La protección contra la intemperie incluye la eliminación de todo oxido mediante granallado previo a la aplicación de puntura base anticorrosivo (2 capas) y de puntura de acabado (2 capas). 

Aceite Es mineral constituyendo el elemento aislante y refrigerante del transformador. Sus características destacables son las siguientes: - Baja viscosidad para obtener una buena transferencia de calor - Alta rigidez dieléctrica - Ausencia de ácidos inorgánicos y azufre corrosivo, para prevenir un deterioro en los aislamientos y los conductores. - Resistencia a la oxidación y a la formación de lodos

14 8vo de Ing. ELECTRICA

- Resistencia a emulsiones con agua - Bajo punto de congelación. Antes de ser introducido al tanque el aceite se somete a proceso de filtrado y secado. El llenado se hace bajo vació para asegurar la eliminación de la humedad.

REGULACION EN UN TRANSFORMADOR La regulación de voltaje de un transformador es el cambio en el voltaje de las terminales del secundario desde el vacío hasta plena carga, y en general se expresa como porcentaje del valor a plena carga. Considérese un transformador alimentado por su tensión asignada primariaV1n. En vacío el secundario proporciona una tensión V20 ; cuando se conecta una carga a la máquina, debido a la impedancia interna del transformador la tensión medida en el secundario ya no será la anterior sino otro valor que denominaremos V2. La diferencia aritmética o escalar entre ambas tensiones: ∆𝑉2 = 𝑉20 − 𝑉2 Se denomina caída de tensión relativa o simplemente regulación de tensión interna, respecto a la tensión secundaria en vacío (asignada), expresada en tanto por ciento, que se asigna por el símbolo 𝜀 C.

𝜀𝐶 =

𝑉20 − 𝑉2 𝑥 100% 𝑉20

Rendimiento El rendimiento de un transformador es la razón de la potencia de salida a la de entrada expresada en tanto por ciento: 15 8vo de Ing. ELECTRICA

𝑛=

𝑛=

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 𝑥 100% 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 (𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 − 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠) 𝑥100% = 𝑥 100% (𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 + 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠) 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎

Pérdidas: Por tratarse de una máquina estática, no existen pérdidas de potencia de origen mecánico en un transformador y éstas se reducen a las pérdidas del hierro del circuito magnético y las del cobre de los bobinados. • Pérdidas por histéresis en el núcleo • Pérdidas por corrientes parásitas en el núcleo • Pérdidas en el cobre de los devanados ( pérdidas a 75°C)  La

Pérdidas De Potencia En El Hierro potencia pérdida

en

el

hierro del

circuito

magnético

de

un transformador puede ser medida la prueba de vacío. Se alimenta el transformador al vacío, la potencia absorbida en ese momento corresponde exactamente a las pérdidas en el hierro. En efecto, por ser nula la intensidad de corriente en el bobinado secundario no aparecen en las pérdidas de potencia. Por consiguiente se puede afirmar que el total de la potencia absorbida por un transformador funcionando al vacío bajo a voltaje nominal, representa el valor de la potencia pérdida en el hierro del circuito magnético.



Pérdidas De Potencia En El Cobre

Es la suma de las potencias pérdidas en los bobinados de un transformador, funcionando bajo carga nominal. El valor de esta potencia depende de la

16 8vo de Ing. ELECTRICA

intensidad de corriente tanto en el bobinado primario como en el secundario, la cual varía mucho desde el funcionamiento en vacío a plena carga. La variación del valor de la potencia pérdida en el cobre es proporcional al cuadrado de la intensidades de corriente de carga y a la resistencia de los bobinados.

Pcu = I12 x r1 + I22 x r2 Otra forma de determinar las pérdidas en los bobinados de un transformador es mediante la prueba de cortocircuito. Para lograr esto se alimenta el bobinado primario bajo un voltaje de valor tal, que estando cerrado en cortocircuito el bobinado secundario, recorridos ambos bobinados por intensidades de corriente iguales a sus valores nominales respectivos. La potencia absorbida por el transformador o las Pérdidas de potencia de un transformador en estas condiciones corresponde exactamente a las pérdidas totales en el cobre del conjunto de los dos bobinados.

EQUIPOS PRIMARIOS Y SECUNDARIOS DE UNA SUBESTACION ELECTRICA Autotransformador Un autotransformador es un transformador especial ya que tiene un único devanado que actúa a la vez de primario y de secundario.

Puede ser

concebido como un transformador con un solo bobinado con sus dos bornes accesibles y con un tercer borne accesible que conecta a una toma intermedia del bobinado y el cuarto borne común a alguno de los dos primeros.

17 8vo de Ing. ELECTRICA

La relación de transformación de un autotransformador es la relación entre el número de vueltas del devanado completo y el número de vueltas del devanado común. Por ejemplo, con una toma en la mitad del devanado se puede obtener una tensión de salida (en el devanado “común”) igual a la mitad del de la fuente (o viceversa). Dependiendo de la aplicación, la porción del devanado que se utiliza sólo para el circuito de alta tensión se puede fabricar con alambre de menor calibre que la porción del devanado común a ambos circuitos. Corriente De Excitación La corriente de excitación tiene menos importancia cuando el transformador funciona como autotransformador que cuando lo hace como transformador de dos circuitos. Si las tensiones de los devanados tienen sus valores nominales a carga nula, el flujo en el núcleo tiene su valor nominal y los amperes espira totales en vacío son los mismos tanto si el transformador está conectado como autotransformador como si lo está como transformador ordinario de dos circuitos. La corriente de excitación varía inversamente con el número de espiras por las que circula la corriente de excitación. Como las tensiones nominales son proporcionales a los números de espiras, los volt – ampere de excitación a la tensión normal son los mismos tanto si el transformador está conectado como autotransformador como si lo está como transformador ordinario de dos circuitos. Los autotransformadores se utilizan para interconectar circuitos que funcionan a tensiones diferentes, por ejemplo, 400 kV / 230 kV ó 138 kV / 66 kV. En la industria, se utilizan para conectar máquina fabricada para tensiones nominales diferentes a la de la fuente de alimentación (por ejemplo, motores de 480 V conectados a una alimentación de 600 V). Se utilizan también para conectar aparatos, electrodomésticos y cargas menores. 18 8vo de Ing. ELECTRICA

Una tipología de autotransformador es el Variac, el cual dispone de un dispositivo mediante el cual se puede mover la toma del devanado. Al no ser fijo y poder moverse, se puede variar la relación de transformación del autotransformador, por lo tanto, obtener una tensión secundaria variable a voluntad. Se trata de un transformador variable. Las ventajas que presenta el autotransformador son: menor corriente; genera más potencia que un transformador normal de especificaciones similares; es más eficiente que un transformador normal, con potencias parecidas Pero no todo son ventajas, el principal inconveniente es que no existe aislamiento entre los circuitos primario y secundario de cada fase. En un transformador normal los dos devanados de una fase están aislados entre sí, tienen separación galvánica, están ligados a través de un campo magnético, pero eléctricamente están separados. Sin embargo, en un autotransformador este aislamiento eléctrico no existe; pues se trata del mismo devanado que actúa a la vez como primario y como secundario.

Transformadores Monofásicos Un Transformador Monofásico es un dispositivo eléctrico diseñado para transferir corriente alterna o tensión de un circuito eléctrico a otro. Por inducción electromagnética. Un transformador puede diseñarse para subir o bajar las tensiones. Los transformadores por lo general tienen una larga vida útil si trabajan en condiciones normales. También es un componente electrónico, que transmite energía eléctrica de un circuito a otro sin modificar su frecuencia. Termina su aplicación a través de la inducción electromagnética. Básicamente, se compone de alambre inductivo y un centro de acero cubierto que ayudan a la transferencia de energía eléctrica. 19 8vo de Ing. ELECTRICA

Transformador monofásico

eléctrico de

núcleo

cerrado de acero al silicio, donde se muestran dos devanados o enrollados de alambre de cobre desnudo, protegido

con

barniz

aislante.

Uno de esos corresponde al “enrollado primario” o de ENTRADA de la corriente alterna y el otro al “enrollado secundario” o de SALIDA de la propia corriente, una vez que el valor de la tensión ha sido aumentado o disminuido, de acuerdo con el tipo de transformador que se utilice, es decir, si es “reductor de tensión” o si, por el contrario, es “elevador de tensión”. Como se observa, ambos enrollados se encuentran separados uno del otro, pero formando parte del mismo núcleo de acero al silicio. En el enrollado primario o de entrada “E” se conecta la fuente de suministro de tensión de corriente alterna, mientras- que en el enrollado secundario o de salida “S” se conecta la carga, en este caso una resistencia (R).

Determinación Polaridad En Un Transformador Para poder determinar la polaridad de los transformadores se conecta una fuente en el primario. Luego un cable puente entre los terminales adyacentes de primario y secundario. Mientras que en los terminales adyacentes restantes se conecta un voltímetro. Se considera polaridad aditiva si el voltaje registrado es mayor que la fuente, y sustractivo si es menor.

20 8vo de Ing. ELECTRICA

Nomenclatura De Los Transformadores Esta establecido como estándar que las entradas a la bobina primaria del transformador se utilicen las siguientes letras:  H1, H2 para el caso de un transformador monofásico.  H1, H2, H3 para el caso de un transformador trifásico.  Y en las salidas de la bobina secundaria se establece la siguiente nomenclatura:  X1, X2 para el caso de un transformador monofásico.  X1, X2, X3 para el caso de un transformador trifásico. Existen dos tipos de polaridades que puede tener el transformador: polaridad aditiva y sustractiva. En la aditiva se da cuando en un transformador el bobinado secundario está arrollado en el mismo sentido que el bobinado primario H1 y X1 marcan de forma diagonal entre primario y secundario. En la sustractiva cuando el terminal de H1 está colocado de forma adyacente al terminal de salida La importancia de marcar la polaridad, es para poder conectar los transformadores en paralelo (esto evita cortocircuitos por flujo contrarios de corriente) o para poder utilizarlos adecuadamente como autotransformadores.

21 8vo de Ing. ELECTRICA

TRANSFORMADOR TRIFÁSICO Un transformador trifásico está formado por un conjunto de 3 devanados para el primario del transformador y otras 3 para el secundario o de salida del transformador. Todas las bobinas están montadas sobre un mismo núcleo o banco de chapas magnéticas, pero en 3 columnas diferentes. Como el transformador está montado en lo que llamamos un banco de chapas magnéticas, a este tipo de transformadores se les suele llamar "Banco Trifásico". Se puede decir que un transformador trifásico está constituido por tres transformadores monofásicos montados en un núcleo magnético común. Antiguamente se utilizaban 3 transformadores monofásicos independientes conectados a una línea trifásica, pero tiene más pérdidas y son más caros, por lo que ya casi no se usan. Los trasformadores trifásicos es un sistema que costa de generadores, líneas de transmisión y cargas trifásicas. Este sistema de potencia de corriente alterna tiene una mayor ventaja sobre los sistemas que producen la corriente directa, estos trasformadores trifásicos en AC pueden cambiar los voltajes en los trasformadores para poder reducir las pérdidas de transmisión. En estos transformadores se introduce una tensión trifásica en el primario y se induce una fuerza electromotriz (fem) o tensión diferente en el secundario y también trifásica. Por ejemplo, si es un transformador reductor, tendremos 22 8vo de Ing. ELECTRICA

una tensión elevada en el primario que se reducirá en el secundario. Si es un transformador elevador, tendremos una tensión pequeña en el primario que aumentará en el secundario. En el transporte y distribución de la energía eléctrica es donde más se utilizan hoy en día los transformadores trifásicos. A la salida de la central eléctrica elevamos la tensión mediante un transformador elevador para transportarla a otro sitio en alta tensión. Cuando vamos llegando al punto de consumo tendremos que ir reduciendo esta tensión elevada mediante transformadores reductores.

Tipos De Trasformadores Trifásicos 

Transformador de potencia:

Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.

Características Generales: Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz.  Se

Transformador de distribución denomina

transformadores

de

distribución,

generalmente

los

transformadores de potencias iguales o inferiores a 500 kVA y de tensiones iguales o inferiores a 67 000 V, tanto monofásicos como trifásicos. Las aplicaciones típicas son para alimentar a granjas, residencias, edificios o almacenes públicos, talleres y centros comerciales.

23 8vo de Ing. ELECTRICA

Características Generales: Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. 

Transformadores Rurales

Están diseñados para instalación mono poste en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN Las subestaciones eléctricas cuentan con un gran número de componentes cada uno de los cuales tiene una función específica que desempeñar dentro del sistema dentro de los principales elementos tenemos los siguientes:  Transformador de potencia: Es la parte más importante de la subestación ya que es el elemento que realiza la función de transferir la energía eléctrica de un circuito a otro que son por lo general de diferente nivel de tensión.  Cuchillas desconectadoras: son dispositivos por medio de los cuales puede interrumpirse la continuidad de un circuito, no se opera con carga y existe diferentes tipos.  Interruptores: son elementos cuya función es desconectar los circuitos bajo condiciones de corriente nominal, vacío o cortocircuito, es decir condiciones normales o anormales de operación.  Transformadores de corriente: son los dispositivos que tienen la función de trasformar o cambiar un valor de corriente a otro en un circuito, que permita la alimentación a instrumentos como equipo de

24 8vo de Ing. ELECTRICA

medición y equipo de control, el valor obtenido se encuentra normalizado a 5 amperes.  Transformador de potencial: La función de estos dispositivos es de reducir un valor de voltaje alto a un valor utilizado por los instrumentos de medición o protección generalmente 127. Los valores a reducir pueden ser relativos altos, por ejemplo 400 KV.  Cuchillas desconectadoras para sistemas de medición: son dispositivos por medio de los cuales puede interrumpirse la continuidad de un circuito de medición.  Cuchillas desconectadoras de lo trasformadores: son dispositivos por medio de los cuales puede desconectarse a los trasformadores del sistema, no se operan con carga.  Barras de conexión: son los dispositivos que se utilizan como puntos de unión entre los diferentes equipos que se encuentren a un mismo nivel de tensión, pueden ser de tipo barra, tubo o conductores.  Aisladores de soporte: se emplean como elementos de montaje y sujeción de barras y conductores, este es a base de montaje en alfiler de acero, con rosca recubierta de plomo o sujeción a base de tornillo de acuerdo a la tensión de operación.  Conexión a tierra: esta se realiza en todos los equipos y estructuras como protección de los mismos contra descargas eléctricas.  Apartarrayos: es un dispositivo cuya función es limitar la sobretensión limitada al equipo para dar protección al aislamiento.  Trampas de onda y equipo de comunicación: por medio de estos dispositivos se tiene comunicación entre las diferentes subestaciones empleado para ellos las líneas de trasmisión.

25 8vo de Ing. ELECTRICA

 Controles: dentro de estos se encuentran incluidos todos los equipos de control que se tienen la subestación para operación de los diferentes dispositivos.

CONDICIONES DE CORTOCIRCUITO

En los transformadores, al igual que en cualquier dispositivo eléctrico, se producen pérdidas de potencia una parte de éstas se producen ya en vacío y se mantienen constantes e invariables en carga. La otra parte de las pérdidas de potencia se producen en los conductores de los bobinados primario y secundario, sometidos a la intensidad nominal. Se denominan pérdidas RI2 debidas al cobre. Las pérdidas de potencia en el cobre se determinan mediante el ensayo en cortocircuito. Con el ensayo en cortocircuito, conseguimos las intensidades nominales en los dos bobinados, aplicando una pequeña tensión al primario y cortocircuitando el secundario con un amperímetro, llevándose a cabo desde el lado de alta tensión del transformador mientras el lado de baja tensión como ya dicho anteriormente está cortocircuitado. El voltaje de suministro requerido para circular la corriente nominal a través del transformador es normalmente muy pequeño y es del orden de unos cuantos porcentajes del voltaje nominal y este voltaje del 5 % está aplicado a través de primario. Las pérdidas en el núcleo son muy pequeñas porque el voltaje aplicado es solo unos cuantos porcentajes del voltaje nominal y puede ser despreciado PROCEDIMIENTO Para llevar a cabo el ensayo de cortocircuito en un transformador se debe: 

Desconectar totalmente el transformador.

26 8vo de Ing. ELECTRICA



Cortocircuitar las fases de baja tensión.



Alimentar desde el lado de alta tensión con una tensión pequeña hasta que la corriente por el secundario alcanza su valor nominal.



Medir la tensión, corriente y potencia de entrada. El vatímetro indica las pérdidas totales en el cobre.

Tipos de aislamiento Uno de los factores que más afectan la vida de los aislamientos, es la temperatura de operación de las máquinas eléctricas, esta temperatura está producida principalmente por las pérdidas y en el caso específico de los transformadores, durante su operación. La clasificación de los materiales aislantes para máquinas eléctricas con relación a su estabilidad terminal, cubre básicamente siete clases de materiales aislantes que se usan por lo general y que son los siguientes:

27 8vo de Ing. ELECTRICA

 Clase Y Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales, tales como algodón, seda y papel sin impregnar.  Clase A Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como el algodón, sed ya papel con alguna impregnación o recubrimiento o cuando se sumergen en dialécticos líquidos tales como aceite. Otros materiales o combinación de materiales que caigan dentro de estos límites de temperatura, pueden caer dentro de esta categoría.  Clase E Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales que por experiencia o por pruebas, pueden operar a temperaturas hasta de 5 oC, sobre la temperatura de los aislamientos Clase A.  Clase B Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como la única, fibra de vidrio, asbestos, etc. con algunas substancias aglutinantes, puede haber otros materiales inorgánicos.  Clase F Este aislamiento consiste en materiales o combinaciones de materiales tales como mica, fibra de vidrio, asbesto, etc., con sustancias aglutinables, así como otros materiales o combinaciones de materiales no necesariamente inorgánicos.  Clase H Este aislamiento consiste de materiales tales como el silicón, elastómetros y combinaciones de materiales tales como la mica, la fibra de vidrio, asbestos, etc., con sustancias aglutinables como son las resinas y silicones apropiados.  Clase C 28 8vo de Ing. ELECTRICA

Este aislamiento consiste de materiales o combinaciones de materiales tales como la mica, la porcelana, vidrio, cuarzo con o sin aglutinantes.

TIPOS DE REFRIGERACIÓN Como ya se mencionó antes, el calor producido por las pérdidas en los transformadores afecta la vida de los aislamientos, por esta razón es importante que este calor producidos disipe de manera que se mantenga dentro de los límites tolerables por los distintos tipos de aislamiento Los transformadores están por lo general enfriados por aire o aceite y cualquier método de enfriamiento empleado debe ser capaz de mantener una temperatura de operación suficientemente baja y prevenir "puntos clientes" en cualquier parte del transformador. El aceite se considera uno de los mejores medios de refrigeración que tiene además buenas propiedades dieléctricas y que cumple con las siguientes funciones:  Actúa como aislante eléctrico.  Actúa como refrigerante.  Protege a los aislamientos sólidos contra la humedad y el aire.

1. Tipo AA. Transformadores

tipo

seco

con

enfriamiento

propio,

estos

transformadores no contienen aceite ni otros líquidos para enfriamiento, el aire es también el medio aislante que rodea el núcleo y las bobinas, por lo general se fabrican con capacidades inferiores a 2000 kVA y voltajes menores de 15 kV. 2. Tipo AFA. Transformadores tipo seco con enfriamiento por aire forzado, se emplea para aumentar la potencia disponible del tipo AA y su 29 8vo de Ing. ELECTRICA

capacidad se basa en la posibilidad de disipación de calor por medio de ventiladores o sopladores. 3. Tipo AA/FA. Transformadores tipo seco con enfriamiento natural y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador tipo AA al que se le adicionan ventiladores para aumentar su capacidad de disipación de calor. 4. Tipo OA Transformador sumergido en aceite con enfriamiento natural, en estos transformadores el aceite aislante circula por convección natural dentro de un tanque que tiene paredes lisas o corrugadas o bien provistos con tubos radiadores. Esta solución se adopta para transformadores de más de 50 kVA con voltajes superiores a 15 kV. 5. Tipo OA/FA Transformador sumergido en líquido aislante con enfriamiento propio y con enfriamiento por aire forzado, es básicamente un transformador OA con la adición de ventiladores para aumentar la capacidad de disipación de calor en las superficies de enfriamiento.

CAMBIADOR DE TOMAS Las tomas de un transformador son un conjunto de puntos de conexión a lo largo de un devanado, lo que permite seleccionar el número de espiras de éste. De forma que se consigue un transformador con el número de espiras variable, permitiendo la regulación de voltaje en el devanado secundario. La selección de la toma en uso se hace por medio de un mecanismo cambiador de tomas.

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Usualmente, las tomas son hechas en el devanado de alto voltaje, o baja corriente, del transformador para minimizar los requerimientos de los contactos en el manejo de niveles de corriente. Los requerimientos de aislamiento ubican a las tomas en el devanado de bajo voltaje. El cambiador de tomas se tiene 2 configuraciones:  Diseño sin voltaje Para bajo voltaje, las tomas en los transformadores pueden tener la forma de una conexión de terminal, y requieren que se desconecte manualmente una punta energizada para ser conectada en la nueva terminal. Este procedimiento se puede llevar a cabo por medio de un interruptor conmutable. Como cada toma está a un nivel de voltaje diferente, ambos procedimientos (conexión – desconexión) no pueden hacerse simultáneamente, pues se cortocircuitaría un número de espiras del devanado variable, permitiendo corrientes excesivas. Lo anterior demanda que el sistema se desenergice para modificar su configuración. Éste diseño es utilizado también en transformadores de alto voltaje, pero es aplicable sólo en instalaciones en las que se tolere la interrupción del suministro eléctrico.

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 Diseño energizado Tiene la doble misión de, seleccionar las distintas tomas de regulación del transformador para ayudar a estabilizar el voltaje en el devanado secundario, además de interrumpir la corriente de carga al pasar de un punto de la toma a otro. Al existir interrupciones de corriente y por consiguiente cortes de arco, el conmutador deberá ir bañado en aceite y en compartimento separado y estanco para evitar la difusión de los productos del arco por el aceite del transformador, el aceite del conmutador, deberá renovarse con cierta frecuencia.

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El accionamiento del regulador en carga se realiza mediante un mando motorizado situado en el exterior del transformador y adosado a la cuba. Este mando se puede actuar desde la sala de control o desde la propia cabina de mando local. Es frecuente dotarlo de un sistema automático que cuando la tensión varía entre unos Imites ajustados, de órdenes al regulador para corregir dichas variaciones.

El principio de funcionamiento es simple, consiste en insertar resistencias de determinado valor en el momento de la apertura del circuito, con objeto de minimizar el arco que se origina por dicha apertura, reduciendo su energía a límites aceptables. Los principales elementos de que consta son:

1. Selector de tomas o preselector. Realiza la selección de dos tomas a conmutar a través de dos contactos móviles. El primero conecta la toma en la que se 33 8vo de Ing. ELECTRICA

encuentra trabajando el transformador (toma en servicio), mientras que el otro es el encargado de seleccionar la toma en la que se desea que el transformador funcione (próxima toma a conectar). 2. Ruptor. El ruptor es el elemento que efectúa la transferencia de intensidad de carga desde la toma en servicio a la próxima toma seleccionada sin interrumpir el servicio 3. Cabezal del cambiador. Es el elemento situado generalmente sobre la tapa del transformador, y que sirve de soporte al selector de tomas y al ruptor. 4. Mecanismo de accionamiento por motor. Dispositivo destinado a ordenar y controlar el movimiento de cambiador de tomas en carga. Comprende básicamente de un armario estanco de fundición de aluminio dotado de puerta. Al abrir ésta queda a la vista un panel que dispone de dos selectores: uno para la maniobra de cambio de toma (subir-bajar) y otro de tres posiciones, mando local-desconexión-mando remoto; mirilla para la indicación de la posición de trabajo y de progreso del cambio de posición.

NIVEL BÁSICO DE IMPULSO (BIL) La coordinación de aislamiento eléctrico es la correlación de esfuerzos dieléctricos en los aislamientos de los distintos componentes de un sistema eléctrico de potencia en alta tensión, con el objeto de minimizar el riesgo de pérdida del suministro de Energía Eléctrica, causado por sobretensiones que pudieran causar daños en el equipo y en los distintos elementos de una instalación. 34 8vo de Ing. ELECTRICA

La coordinación de aislamiento es necesaria ya que los sistemas de transmisión están expuestos a sobrevoltajes temporales que pueden ocurrir por una gran variedad de causas, entre las más importantes tenemos: fallas, operación de interruptores y rayos. El aislamiento puede ser seleccionado en función de la altitud de la línea sobre el nivel del mar, manteniendo el nivel básico de impulso de la tensión nominal de operación. El diseño de aislamiento consistirá en la selección del espaciamiento entre fases, fases y tierra, número adecuado de aisladores. Niveles de aislamiento están diseñados para soportar sobretensiones, en lugar de sólo tensiones normales de funcionamiento. Dado que las líneas y equipos de aislamiento están protegido por pararrayos que drenan las oleadas rápidamente antes de que el aislamiento está dañado, el descargador debe operar por debajo del nivel de aislamiento mínimo que debe soportar las sobretensiones. Los valores de aislamiento por encima de este nivel para las líneas y equipos en el sistema deberán estar coordinados que los dispositivos de protección específicos operan satisfactoriamente por debajo de ese nivel mínimo. En el diseño de líneas y equipos teniendo en cuenta el nivel mínimo de aislamiento requerido, es necesario definir de picos de tensión en términos de su valor máximo y volver a los valores más bajos en términos de tiempo o duración. Aunque la tensión de pico puede ser considerablemente más alto que el voltaje normal, la tensión en el aislamiento puede existir sólo durante un período muy corto de tiempo. Selección del criterio y nivel de aislamiento. De acuerdo al nivel de voltaje seleccionado a partir del momento eléctrico y según las normas, para cada voltaje estándar se define los siguientes voltajes: - Nivel básico de aislamiento para impulso de rayo 35 8vo de Ing. ELECTRICA

- Nivel básico de aislamiento por maniobra de interruptores Dichos niveles establecen el máximo impulso de voltaje de los equipos conectados a la Línea de Transmisión pueden soportar sin que se produzca arcos eléctricos.

APLICACIONES DEL TRANSFORMADOR  Transformador de distribución Son usados en el exterior e interior, para la distribución de la energía eléctrica de media tensión. Son producidos para potencias que van desde los 25 a los 1,000 kVA y una tensión primaria de 13.2 a 35 kV. Aunque pueden construirse en tensiones primarias Se utilizan regularmente en zonas urbanas para el suministro eléctrico, asimismo en las principales industrias, en la minería, para la explotación petrolera, en grandes centros comerciales donde requiere un alto suministro eléctrico y en todo tipo de actividad que requiera de un uso intensivo de energía.  Transformador seco encapsulado. Son refrigerados con aire y utilizan resina epoxi como medio de protección, lo que hace innecesario el mantenimiento posterior a su instalación. Se usan en el interior para la distribución de electricidad de media tensión. Debido a su tamaño son perfectos para ser usados en espacios reducidos. Son los sustitutos ideales para los transformadores que usan aceite como refrigerador en los lugares que requieran de una mayor seguridad para evitar incendios. Son fabricados en potencias que van desde los 100 hasta los 2,500 kVA y las mismas tensiones que el trasformador de distribución., su aplicación es en edificios, industrias y toda actividad que requiera de un suministro intensivo de energía eléctrica; aunque ya no utiliza materiales inflamables, su uso se 36 8vo de Ing. ELECTRICA

extiende a industrias especializadas, laboratorios y hospitales en donde existe una reglamentación que prohíba usar objetos o elementos que puedan provocar un incendio.  Transformador hermético de llenado integral Soy muy útiles en espacios reducidos y pueden ser usados tanto en interior como en exteriores. Estos transformadores no llevan tanque de expansión de aceite por lo que no requieren de mantenimiento. Tienen una potencia que va desde 100 hasta 1,000 kVA y una tensión primaria de 13.2 a 35 kV, dependiendo el modelo. Sus aplicaciones abarcan las del transformador de distribución y el transformador seco.  Transformador rural. Son diseñados para su instalación monoposte para las redes de electrificación suburbana monofilares, bifilares y trifilares que van desde los 7.6, 13.2 y 15 kV. También, en los casos de las redes trifilares se pueden utilizar un transformador trifásico o como alternativa tres monofásicos.  Transformador subterráneo. Son fabricados para resistir las condiciones de las cámaras subterráneas en cualquier nivel. Incluso pueden ser utilizados en inmersiones de cualquier naturaleza. Su potencia va de 150 a 2,00 kVA. Existen modelos de alta tensión de 15 o 24.2 kV y de baja tensión de 216.5, 125:220, 127:380 220:400 o 231 V.  Transformador auto protegido. En su fabricación se incorporan componente para la protección del sistema de distribución contra las sobrecargas, cortocircuitos en la red secundaria y fallas internas del transformador; como fusibles de alta tensión y un disyuntor de baja tensión que son montados de manera interna en el tanque del transformador. Son fabricados para potencias que van de los 45 a los 150 37 8vo de Ing. ELECTRICA

kVA y existen modelos de alta tensión para 15 o 24.2 kV y de baja tensión de 380/220 o 220/127 V.

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1. Introducción a distancia mínima en el aire, distancia de seguridad

La Comisión Internacional de Electrotecnia en su reporte del comité de estudios Nº 23 recomienda la adopción de distancias de seguridad en las S.E. para el personal que opera y que da mantenimiento a las instalaciones. Se entiende como distancias mínimas de seguridad, a los espacios libres que se deben conservar en las subestaciones para que el personal pueda circular y efectuar maniobras, sin que exista riesgo para sus vidas. Para el establecimiento de las distancias de seguridad hay que considerar los siguientes casos: 1. Maniobras de los operadores o personal en cualquier punto de la instalación 2. Circulación y zonas de trabajo de personal en la subestación 3. Circulación de vehículos en la subestación Las distancias mencionadas se adoptan tomando como base que las partes energizadas deben quedar fuera del alcance del personal y para lo cual se recomienda se tomen las siguientes recomendaciones: a) Las partes energizadas de los equipos y elementos que componen la S.E., deben quedar fuera del alcance del personal usando distancias en las zonas de trabajo y circulación suficientemente grandes para evitar contactos eléctricos. b) Las partes energizadas se pueden hacer inaccesibles usando barreras de protección para aislar físicamente a los elementos o equipos y éstas barreras de protección deberán tener una altura no inferior a 2,10m. 39 8vo de Ing. ELECTRICA

c) Las partes energizadas pueden encapsularse o encerrarse en gabinetes o instalaciones especialmente idóneas para ello. d) El uso de carteles que marquen el peligro de partes energizadas en aquellos casos en el que no se puedan aumentar las distancias calculadas de acuerdo con las fórmulas establecidas. Son las distancias mínimas que deben considerarse en subestaciones a la intemperie, con el objeto de garantizar un nivel de aislamiento adecuado entre las partes energizadas, y seguro hacia las personas y equipos, tomando en cuenta las condiciones atmosféricas en sitio. Existen básicamente cuatro distancias que gobiernan la separación entre conductores y componentes en una subestación eléctrica:  Distancia de fase- tierra.- son las distancias entre partes vivas o energizadas y estructuras aterrizadas, como pueden ser muros, rejas, gabinetes de los equipos, subestaciones móviles, estructuras y soportes de acero y también las distancias entre partes vivas o energizadas y el suelo.  Distancia fase-fase.- estas son las distancias entre partes vivas o energizadas de fases diferentes  Distancia de aislamiento.- son las distancias entre las partes vivas o energizadas y las estructuras aterrizadas, pero a través de aisladores.  Distancias en zonas de circulación y trabajo.- son las distancias entre partes vivas o energizadas y los límites de las zonas de circulación o de seguridad. La base para la determinación de estas distancias, es el cálculo de las distancias dieléctricas de fase a tierra. 2. Dimensionamiento de distancias mínimas en aire

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En las subestaciones, donde no es posible probarlas como un todo ante la soportabilidad a los impulsos de tensión tipo rayo, maniobra o a sobretensiones

a

frecuencia

industrial,

es

necesario

asegurar

la

soportabilidad dieléctrica en forma adecuada mediante las distancias eléctricas entre los diferentes elementos que constituyen la subestación. La soportabilidad a tensiones de impulso tipo rayo o maniobra en condiciones atmosféricas normalizadas deber ser igual o mayor que los valores especificados en la publicación IEC 60071-2 para las tensiones de soportabilidad normalizadas al impulso tipo rayo o maniobra. Siguiendo este principio, las distancias mínimas en aire han sido determinadas para las diferentes configuraciones de electrodos. Las distancias mínimas especificas en la recomendación IEC 60071-2 consideran una aproximación conservativa, teniendo en cuenta las experiencias prácticas, la economía en la instalación de la subestación y los equipos fabricados en la práctica para instalaciones que consideran distancias mínimas menores a 1m En el rango de Um < 300kv, esta es generalmente la tensión de impulso atmosférico con polaridad positiva y en el rango de Um ≥ 300kv, generalmente la tensión de impulso de maniobra con polaridad positiva Los valores así seleccionados son válidos para la altura que se haya considerado en la determinación de las tensiones de soportabilidad requeridas.

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3. DISTANCIAS DE SEGURIDAD Es la suma del valor de la distancia de aislamiento o mínimas en el aire, con un factor de seguridad, más un valor dado por la altura del personal, muro, vehículos entre otros, formando una zona segura para la circulación y trabajo en la subestación. Corresponden a las separaciones mínimas que deben mantenerse en el aire entre partes energizadas de equipos y tierra, o en equipos sobre los cuales es necesario realizar un trabajo. Las distancias de seguridad son el resultado de sumar los siguientes valores: a) Un valor básico relacionado con el nivel de aislamiento, el cual determina una “zona de guarda” alrededor de las partes energizadas. b) Un valor que es función de movimientos del personal de mantenimiento, así como del tipo de trabajo y la maquinaria usada. Esto determina una zona de seguridad dentro de la cual queda eliminado cualquier peligro relacionado con acercamientos eléctricos. 43 8vo de Ing. ELECTRICA

Valor básico El valor base corresponde a la distancia mínima fase - tierra en el aire, adoptada para el diseño de la subestación de acuerdo con lo establecido en las publicaciones adecuadas que prevenga el riesgo de flameo aún bajo las condiciones más desfavorables. El valor básico se calcula incrementando el valor de la distancia mínima fase –tierra. Si se considera un incremento del 5% se tiene: Donde: VB : Valor básico [mm] dmin : Distancia mínima fase - tierra [mm] Zonas de seguridad Las dimensiones de esta zona de seguridad se definen adicionando al valor básico, VB, un valor promedio de la altura del personal de mantenimiento y la naturaleza del trabajo a realizar sobre los equipos, incluyendo los requerimientos de movimiento y acceso al lugar. Estas distancias están basadas en las dimensiones medias de una persona en condiciones de trabajo. Circulación de personal Cuando no existen barreras o mallas protectoras en la subestación, es necesario definir una distancia mínima de seguridad para la circulación libre del personal. En general, la zona de circulación del personal, se determina adicionando al valor básico calculado, VB, un valor de 2250 mm, que es la altura promedio de un operador con los brazos estirados verticalmente. De esta manera la distancia entre la parte inferior de la porcelana del equipo y tierra no debe ser menor de 2250 mm. El aislador o porcelana del equipo se considera como un componente energizado que va reduciendo la tensión 44 8vo de Ing. ELECTRICA

de modo que solamente la parte inferior metálica está al mismo potencial de tierra. Luego la distancia para circulación de personas está dada por: Distancia circulación de personal = 2250 mm + VB Distancia circulación de personal = 2250 mm + 1155 mm = 3405 mm Trabajo sobre equipos o conductores en ausencia de maquinaria pesada. Se considera que el trabajo sobre los equipos o conductores se realiza con la subestación energizada parcial o totalmente. Horizontalmente se toman 1750 mm que tiene en promedio una persona con los brazos abiertos, y verticalmente se toman 1250 mm que tiene en promedio una persona con una mano alzada sobre el plano de trabajo. Luego estas distancias están determinadas de la siguiente manera: Distancia Horizontal = 1750 mm + VB Distancia Vertical = 1250 mm + VB Donde: Distancia horizontal = 1750 mm + 1155 mm = 2905 mm Distancia Vertical = 1250 mm + 1155 mm = 2405 mm Cuando los trabajos a ejecutar involucran el uso de herramientas pesadas o vehículos, se debe adicionar a la zona de seguridad una distancia de holgura previniendo situaciones asociadas a estas circunstancias.

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4. Distancias Mínimas de seguridad en Subestaciones Eléctricas Se entiende como distancias mínimas de seguridad, a los espacios libres que se deben conservar en las subestaciones para que el personal pueda circular y efectuar maniobras, sin que exista riesgo para sus vidas. Para el establecimiento de las distancias de seguridad hay que considerar los siguientes casos: a) Maniobras de los operadores o personal en cualquier punto de la instalación Cualquier maniobra para realizar trabajos de mantenimiento reparaciones o modificaciones en cualquier punto de la subestación eléctrica se deben hacer hasta que se haya efectuado la apertura de interruptores y cuchillas para librar el libramiento en la sección de trabajo, considerando que cualquier trabajo e debe de realizar con el máximo de seguridad. Las distancias de seguridad en las zonas de trabajo se obtienen del principio general de aumentar a la distancia mínima de fase a tierra por lo que la mínima debe de sr 3.0 metros del suelo a parte viva. 46 8vo de Ing. ELECTRICA

b) Circulación y zonas de trabajo de personal en la subestación Es frecuente que en las subestaciones no se utilizan cercas de protección en estos casos la altura mínima sobre el nivel del suelo de las partes debe de ser la adecuada como para que el personal pueda circular por la subestación con seguridad para ello se recomienda: - La altura mínima debe de ser igual a la distancia mínima de fase a tierra, que es en función de la clase de aislamiento para el cual existe un nivel básico de aislamiento y aumentada en 2.25 Metros. Que es la altura recomendada por el comité N°23 de la IEC para un operador con los brazos en alto, esta altura mínima no deberá ser menor en ningún caso a 3.0 metros. - Cualquier aislador o porcelana de equipos como pararrayos, transformadores de corriente o potencial no deberá tener una altura mínima sobre el nivel del suelo en zonas no protegidas por barreras inferiores a 2.25 m. en el caso de que por alguna razón las alturas de los equipos o aisladores fueran menores a 2.25m. se deberá poner barreras de protección a los aisladores o porcelanas que están sometidas a una diferencia de potencial. - Cuando se usan barreras o barandales, estos deberán tener 1.20m de altura mínima y la distancia a las partes energizadas no deberá ser 47 8vo de Ing. ELECTRICA

inferior a la distancia de fase a tierra para el nivel de aislamiento correspondiente aumentada en 90 cm.

c) Circulación de vehículos en la subestación En las subestaciones grandes existen, debido a la necesidad de maniobras de operación y labores de mantención, zonas de circulación de vehículos. Los espacios para la circulación de estos vehículos están definidos para un alcance horizontal a las partes vivas de 0,7 metros mayor que la de fase a tierra y un alcance vertical a las partes vivas por lo menos igual a la distancia base para conexiones rígidas. En el caso de barras flexibles esta distancia será igual a la distancia base más 0,5 metros para absorber los movimientos de los cables.

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COORDINACION DE AISLAMIENTO De acuerdo con lo establecido en las normas IEC 71-1, IEC 71-2 e IEC 713 podemos definir los términos más utilizados en la coordinación de aislamiento. Comprende la selección de la soportabilidad o resistencia eléctrica de un equipo y su aplicación en relación con las tensiones que pueden aparecer en el sistema en el cual el equipo será utilizado, teniendo en cuenta las características de los dispositivos de protección disponibles, de tal manera que se reduzca a niveles económicos y operacionalmente aceptables la probabilidad de que los esfuerzos de tensión resultantes impuestos en el equipo causen daño al aislamiento o afecten la continuidad del servicio.

SOBRETENSIONES Es cualquier voltaje dependiendo del tiempo, entre fases o fase y tierra, teniendo un valor pico o valores que excedan al correspondiente valor pico

derivado de la tensión más alta del tiempo. Las tensiones que ocurren en un sistema son usualmente divididas por definición en tres tipos: Sobretensiones Temporales, Sobretensiones De Maniobra Y Sobretensiones Atmosféricas.

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SOBRETENSIONES DE MANIOBRA Las sobretensiones de maniobra están asociadas a todas las operaciones de maniobra y fallas en un sistema. Sus altas amplitudes están generalmente en el rango de 2 a 4 p.u., dependiendo mucho de los valores reales diseño del sistema y de los medios para limitarlos. La forma de onda puede variar mucho, pero puede ser representada por una oscilación de algunos cientos a algunos miles de ciclos, superpuesta en una onda a frecuencia industrial, o por una onda doble exponencial con un tiempo de frente de 10 a 1000 us.

SOBRETENSIONES ATMOSFÉRICAS Las sobretensiones atmosféricas de amplitudes grandes pueden entrar a una subestación como resultado de descargas atmosféricas directas a una línea o como flameos inversos en una torre.

SOBRETENSIONES TEMPORALES Las sobretensiones temporales se caracterizan por tener una duración relativamente larga, frecuencias cercanas a la fundamental, por lo tanto se consideran como de frecuencia industrial, y amplitudes inferiores a las de otros tipos de sobretensión. Estas sobretensiones se originan debido a fallas a tierra u operaciones de maniobra como, por ejemplo: rechazo de carga, efecto Ferranti y efectos de resonancia y ferroresonancia, es así que de acuerdo al origen de la sobretensión se definen sus parámetros característicos como: amplitud, forma de onda y duración. A continuación, se expone varias causas y fenómenos que provocan este tipo de sobretensión.

SOBRETENSIONES DE FRENTE LENTO Las sobretensiones de frente lento se originan ante la operación de equipos de maniobra o súbitas modificaciones en la topología de la red eléctrica, tales 50 8vo de Ing. ELECTRICA

como: energización y re-cierre de una línea, inicio y despeje de fallas, rechazos de carga y establecimiento o interrupción de corrientes capacitivas o inductivas. Así como también por descargas atmosféricas sobre las líneas de transmisión en un punto alejado a la subestación. Todos estos eventos provocan fenómenos transitorios que se traducen en una onda de sobretensión que se caracteriza por tener un frente de onda de algunas decenas a miles de microsegundos. Es así que los voltajes de prueba estandarizados de impulso tipo maniobra tienen un frente de onda de entre 20 y 5000 ms y un tiempo al valor medio de cola menor a 20 ms.

.

Sobretensiones transitorias de frente rápido Es una sobretensión fase a tierra o entre fases en un lugar determinado de la red de muy corta duración con un tiempo al pico de 0.1 s < T1 < 20 s y un tiempo de caída T2 < 300 s, con un fuerte amortiguamiento y generalmente unidireccional. Se caracterizan por su forma, amplitud. La variación de la amplitud en el tiempo puede alcanzar centenas de kV/Us.

Sobretensiones transitorias de frente muy rápido Es una sobretensión fase a tierra o entre fases en un lugar determinado de la red de muy corta duración con un tiempo al pico 0.1 s y una duración total de 3 s, son generalmente unidireccional. Ocurren como consecuencia de operaciones de desconexión o fallas dentro de subestaciones aisladas en gas (SF6) debido a la ruptura de los espacios de aire y al no-amortiguamiento de la onda. Son de importancia en la coordinación de aislamiento de este tipo de subestaciones o equipamiento aislado en gas. Pueden surgir además en la ocurrencia de una descarga inversa cuando el rayo incide en la torre o en el cable protector y la resistencia de puesta a tierra es muy alta, y producto de 51 8vo de Ing. ELECTRICA

las descargas consecutivas del rayo. En ambos casos pueden registrase pendientes de hasta 0.1 Us

Niveles de aislación normalizados. Para una aplicación dada, un aislamiento suele especificarse refiriéndose solamente a los tres niveles de aislación indicados en el punto 3.4. La aptitud del aislamiento para soportar cierto nivel de tensión de cada tipo se comprueba mediante un ensayo de laboratorio, durante el cual se lo somete a una solicitación de valor especificado en condiciones determinadas. Para cada tipo de ensayo, el valor de la solicitación aplicada al aislamiento y soportada satisfactoriamente por este define su nivel de aislación a ese tipo de solicitación y en las condiciones especificadas. El nivel de aislación a impulsos atmosféricos (1,2 / 50) se denomina “nivel básico de aislación” (NBA ó BIL: basic insulation level). Sería más correcto referirse al nivel de impulsos de maniobra soportadas por la aislación. El nivel de aislación a impulsos de maniobra (250/2500), puede identificarse como NAIM ó SIL (switching insulation level ). Una denominación más acertada sería la de nivel de impulso de maniobra soportada. El factor dimensionante primordial de un aislamiento es la tensión de servicio, por lo cual no es extraño que, para cada tensión de servicio, las variaciones posibles en el diseño de un aislamiento son marginales, ligadas a la mayor o menor proporción de sobretensiones a soportar. Para cada tensión de servicio, los niveles de aislación que pueden requerir los distintos equipos varían dentro de límites reducidos. Por ejemplo, para una red de tensión máxima de servicio de 145 KV, el aislamiento puede tener un NBA entre 450 a 650 KV.

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Explosores Un explosor es esencialmente un elemento formado por dos electrodos separados por aire, Unido uno de ellos a tierra y el otro al conductor. El intervalo de aire entre los electrodos se ajusta para provocar la descarga si las sobretensiones sobrepasan un nivel dado. Normalmente los electrodos están constituidos por dos ganchos, denominadas astas, en los extremos de una cadena doble de aisladores.

Fig. 1 Esquema de Explosor [2]

Los explosores se instalan directamente sobre los aisladores de soporte de la línea o sobre los pasa tapas de los transformadores.

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Fig2 Explosor montado sobre una cadena de aisladores (a), explosor montado sobre un aislador pasatapa de un transformador (b).

Pararrayos del tipo resistencia no lineal con descargadores en serie Hasta los años 80, los dispositivos más comúnmente utilizados para proteger los equipos eléctricos contra sobretensiones eran los descargadores o pararrayos con explosores. Consisten en la asociación en serie de explosores y resistencias variables (varistores), como lo muestra la figura 3. En condiciones normales de operación, los varistores están aislados del circuito por el explosor, siendo introducidos cuando se produce el cebado del explosor como consecuencia de una sobretensión.

Fig3. Diagrama de pararrayos con descargado

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Por tanto, el elemento resistente es, diseñado desde el punto de vista de disipación de energía y limitación de tensión bajo estas condiciones, sin considerar el estado de no disparo del explosor (entonces la resistencia está aislada). El material más utilizado tradicionalmente como varistor ha sido el carburo de silicio (sic).La tensión de cebado (sparkover voltaje) es aquella que causa el cebado de los electrodos de pararrayos (formación del Arco en los explosores). La magnitud de esta tensión de cebado depende de la forma de onda de la sobretensión. Así, según el tipo de onda considerado se definen diferentes tensiones de cebado: tensiones de cebado al frente de onda, tensión de cebado al 100 por 100 de la onda de choque, tensión de cebado de 50 por 100 de la onda de choque, tensión máxima de cebado es la onda de choque por maniobra, tensión alterna de cebado, etc. Si el varistor del sic estuviera permanentemente en paralelo con el resto del sistema (es decir sin explosores), la corriente residual que circular y a través suyo por estar conectado a la red, sería tan elevada que lo destruiría.

Por tanto, los explosores tienen una doble función: aislar la resistencia variable la tensión del sistema, de tal forma que por el pararrayos no circula ninguna corriente residual en condiciones normales de explotación. En caso de producirse una sobretensión en el sistema, el explosor debe reaccionar dejando el varistor en paralelo con la red, derivando la sobreintensidad a tierra por medio del arco y las resistencias variables, y extinguir la corriente residual originada por la tensión de servicio después del proceso de derivación. Todos los explosores de extinción están compuestos por uno o más grupos de electrodos conectados en serie. El número de electrodos depende de la tensión y de la capacidad de extinción exigidas. Cada grupo 55 8vo de Ing. ELECTRICA

contiene dos electrodos, cuya forma de separación determina la tensión de cebado. El principal problema asociado a los pararrayos de sic radica en la extinción del arco una vez finalizada la sobretensión, en caso de no producirse conllevaría la destrucción de la resistencia variables debido a la gran exigencia energética.

Pararrayo de óxido metálico sin explosor Los pararrayos de óxido metálico están fabricados a base de Óxido de Zinc, dopado con: MANGANESO (Mn), BISMUTO (Bi), ANTIMONIO (Sb) y COBALTO (Co). A Mediados de los años 80 Aparecen por primera vez en el mercado nuevos materiales para una amplia gama de aplicaciones eléctricas y electrónicas. Dentro de este grupo de materiales destacan los varistores de óxido de zinc, semiconductores cuya propiedad más relevante es la fuerte no - linealidad de su curva característica (tensión intensidad), que los hace muy útiles en la tecnología de los pararrayos. Estos compuestos son fabricados a partir de la mezcla de polvos Zno con óxidos de metales de transición (Bi, Sb, Mn, Co, etc.). [2]La propiedad eléctrica más importante de ZnO es la posibilidad de soportar corrientes de muy distintas magnitudes en un estrecho Rango de tensiones; por ejemplo, para variaciones de tención en un factor de 103, la intensidad puede variar en un factor de 1011.

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Corte de un pararrayos de óxido metálico sin explosor con envolvente de porcelana.

El pararrayo de óxido metálico está basado en las propiedades semiconductoras de los óxidos metálicos, especialmente se ha desarrollado un pararrayos de óxido de zinc (ZnO). La curva tensión-Corriente de las resistencias de este material es menos lineal que la del carburo de silicio. La constitución de las resistencias es similar a las de carburo de silicio, pero de menor tamaño y se apilan en una columna hueca de porcelana, sin explosores.

Funcionamiento Cuando se produce un aumento de la tensión los resistores disminuyen sus valores provocando una rápida reducción de los niveles de tensión a la vez que las resistencias retornan a sus valores nominales limitando la corriente paso a tierra.

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Fig5. Gráfica de voltaje vs corriente

EQUIPOS UTILIZADOS EN UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA.

Interruptor de potencia: Maniobra: –Control de flujo –Aísla para mantenimiento o trabajos

Fig1. Interruptor de potencia de tres polos

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Protección: Aísla elementos con falla (capaz de operar con Icc)

Transformador diferencial.

Transformador de corriente.

Seccionadores: Aíslan para mantenimiento Operan sin carga

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Apartarrayos: Protección contra sobretensiones

Apartarrayos

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Fig6. Transformador de potencia

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SISTEMA SUPERVISOR DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

El sistema supervisor es el que recibe los parámetros eléctricos de las principales cargas instaladas, posiciones de equipos de maniobra y eventos de los diferentes dispositivos que conforman el sistema en forma continua permitiendo mantener la información de campo permanentemente actualizada y disponible para su consulta y utilización. Los sistemas supervisores denominación

en de

tiempo

real

Sistemas

en

el

sector eléctrico

reciben

la

SCADA (Supervisory Control and Data

Acquisition).

1. COMPONENTES DE UN SISTEMA SUPERVISOR Los componentes de un sistema supervisor comprenden desde los equipos de detección, protección de fallas, comunicación, medición y procesamiento de datos hasta el software que integra todos los dispositivos inteligentes que forman parte del sistema, sin embargo los componentes más relevantes de un sistema supervisor son los sensores de estado y de medida, los cuales, instalados en el campo, son la base de la generación de la información para el sistema supervisor. Los sensores de estado son los que pueden tener sólo dos posibles valores o un cero o un uno lógico y permiten reflejar los estados de los elementos de control del sistema como por ejemplo, el estado de un interruptor de potencia para indicar si está abierto o cerrado (Open/Close), si un motor está funcionando o detenido y además sirven también para la señalización de alarmas y eventos. Los sensores de medida son capaces de medir valores analógicos como 61 8vo de Ing. ELECTRICA

voltajes, amperajes, volúmenes de líquidos y gases, temperatura, etc., en forma continua. Los relés y controladores son los elementos de protección y control del sistema eléctrico que integrados al sistema permiten la ejecución de acciones automáticas o manuales. La red de comunicaciones es la columna vertebral de todo el sistema en tiempo real y de ésta dependerá la velocidad y tiempos de respuesta del sistema a eventos externos. Con los elementos descritos, es posible implementar básicamente un sistema supervisor capaz de representar, en un modelo a escala, la funcionalidad de la planta o sistema eléctrico. El Software es el último componente que se requiere, es la forma de representar el sistema, es decir, las pantallas mímicas que representan los sistemas eléctricos y que permiten apreciar su comportamiento en el tiempo, inicialmente se utilizaron paneles mímicos con luces para la señalización y displays para la medición, en la actualidad se utilizan computadoras que contienen el software en tiempo real que permiten mostrar la información en pan-tallas gráficas.

2. SUBESTACIONES TIPO PATIO

Las subestaciones tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias, habitualmente son alimentadas por redes subterráneas a 34,5 kV y en el lado de baja tensión se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del usuario. EQUIPOS DE PATIO DE UNA SUBESTACIÓN ELECTRICA Una subestación de potencia está conformada por tres grandes partes:

62 8vo de Ing. ELECTRICA

Casa de control: Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e inversores. El patio de transformadores: El patio de transformadores es la zona de la subestación en la que se encuentran los transformadores de potencia con sus accesorios. Patio de conexiones: En el patio de conexiones se encuentran agrupados los interruptores, seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de sobretensión y las trampas de onda, entre otros.

Tenemos transformadores de tensión, interruptores de potencia, barras, pararrayos,

seccionadores,

transformadores

transformadores de potencia.

3. INTERRUPTORES DE POTENCIA 63 8vo de Ing. ELECTRICA

de

corriente

y

El interruptor de potencia es el equipo encargado de proteger las líneas, equipos y/o circuitos en los cuales se realicen maniobras o mantenimiento, de corrientes de falla, la conexión o desconexión realizada por el interruptor es realizada en un tiempo corto para evitar para no afectar el sincronismo del sistema.

Los

interruptores

automáticos

son

dispositivos

mecánicos

de

interrupción capaces de conducir, interrumpir y establecer corrientes en condiciones normales, así como de conducir durante un tiempo especificado,

interrumpir

y

establecer

corrientes

en

condiciones

anormales, como son las de cortocircuito. Su función básica es conectar o desconectar de un sistema o circuito energizado líneas de transmisión, transformadores, reactores o barraje

TIPOS PRINCIPALES Los interruptores se pueden agrupar con base en diferentes criterios como son: el nivel de tensión, el sitio de instalación y las características de diseño externo. Sin embargo, los criterios de clasificación más importantes son el medio y el mecanismo de operación para la interrupción de la corriente.

 Según el Tipo de Instalación Pueden ser utilizados en instalaciones interiores o exteriores. La única diferencia entre ambos es la estructura exterior o los compartimientos que 64 8vo de Ing. ELECTRICA

los contienen. La parte interna activa, las cámaras de extinción y los mecanismos de operación, en muchos casos, son los mismos.

 Según el Diseño Externo

Interruptores de Tanque Muerto Consiste en un tanque a potencial de tierra (compartimiento aterrizado) que contiene el medio de interrupción y a través de cuya tapa pasan aisladores o bujes de porcelana para conectarse al circuito de alta tensión.

Interruptores de Tanque Vivo

El dispositivo de interrupción está en tanques de diámetro pequeño denominados polos, los cuales se ubican sobre soportes aislantes; los polos se conectan directamente al circuito de alta tensión, por lo tanto, están a un 65 8vo de Ing. ELECTRICA

potencial superior al de tierra (comportamiento sin aterrizar)

 Según el Medio de Interrupción

1nterruptores de Aceite

Se utilizan aceites nafténicos derivados del petróleo que

han sido

cuidadosamente refinados para evitar sedimento o corrosión que pueda producir

sulfuro

u

otros

contaminantes. El aceite resultante se identifica como aceite de transformador tipo 10-C, el cual presenta una excelente resistencia dieléctrica,

una

buena

conductividad

térmica y una alta capacidad térmica. Estos interruptores ya no se utilizan debido a la aparición de los interruptores de SFs. Interruptores de Aire Comprimido 66 8vo de Ing. ELECTRICA

El interruptor de aire hasta la aparición del interruptor de SFs fue el que operó más satisfactoriamente a altas tensiones. Con el desarrollo de este interruptor

se

eliminó

el riesgo de explosión de los interruptores de aceite. Las desventajas básicamente son el alto costo de las instalaciones neumáticas y el mantenimiento

frecuente

que requieren debido al gran número de válvulas y equipos de compresión, además, del fuerte ruido que se produce en la operación del equipo debido a las

altas

presiones a las que se encuentra sometido el aire. También dejaron de ser utilizados con la aparición de los interruptores en SFs.

Interruptores de Hexafloururo de Azufre

Las propiedades químicas del SFs lo hacen un medio

excelente de

aislamiento y enfriamiento del arco eléctrico. En su relativa corta existencia ya dominan el mercado de los interruptores de alta tensión y en ese proceso han hecho obsoletas las tecnologías del aceite y del aire comprimido. Los interruptores de SFs se fabrican tanto del tipo de tanque vivo como de tanque muerto.

 Según el Mecanismo de Operación

Es el dispositivo que, por medio de energía almacenada, acciona el interruptor ya sea para abrirlo o cerrarlo. La energía que almacena debe ser suficiente para efectuar las secuencias de operación requeridas por el 67 8vo de Ing. ELECTRICA

sistema.

4. SECCIONADOR Aparato mecánico de maniobra sin carga, que por razones de seguridad, asegura, en posición de abierto, una distancia de aislamiento y que se emplea para aislar un elemento de una red eléctrica o una parte de la misma del resto de la red, con el fin de ponerlos fuera de servicio, o para llevar a cabo trabajos de mantenimiento.

Corriente nominal Corresponde a la corriente que puede soportar el aparato en servicio continuo, las corrientes nominales en servicio permanente suelen ser; 20, 50, 100, 200, 400, 630, 1250, 1600, 2000, 2500 A, etc. CAPACIDAD DE RUPTURA DE LOS APARATOS El poder o capacidad de ruptura de los aparatos se expresa en amperios (KA eficaces) para las diferentes sobreintensidades que se pueden producir en los mismos. 68 8vo de Ing. ELECTRICA

Corriente de ruptura: es la corriente que puede cortar un interruptor o disyuntor siendo medido este valor, por convención, en el preciso instante en que se separan los contactos de corte. El poder de ruptura de un aparato, designa la mayor intensidad de corriente que puede cortar un aparato en unas condiciones de empleo dadas, aunque se distingue el poder de ruptura en servicio normal y en cortocircuito. El poder de conexión expresa la mayor corriente que este aparato es capaz de cerrar a una temperatura dada y en las características preescritas de empleo y funcionamiento sin que existan deterioros, aunque se distingue el poder de conexión en servicio normal y en cortocircuito.

Nivel de aislamiento Representa la aptitud del aparato para aguantar las sobretensiones a frecuencia industrial, las sobretensiones de origen atmosférico y las sobretensiones de maniobra de frente escarpado. Esta aptitud o nivel de asilamiento vienen definidos por: la tensión de ensayo a la frecuencia industrial, la tensión de ensayo a impulso tipo rayo y la tensión de ensayo de impulso tipo maniobra. Representa la aptitud del aparato para aguantar las sobretensiones a frecuencia industrial, las sobretensiones de origen atmosférico y las sobretensiones de maniobra de frente escarpado. Esta aptitud o nivel de asilamiento vienen definidos por: la tensión de ensayo a la frecuencia industrial, la tensión de ensayo a impulso tipo rayo y la tensión de ensayo de impulso tipo maniobra. 1. Seccionador de cuchillas giratorias 2. Seccionador de cuchillas deslizantes 3. Seccionadores de columnas giratorias 69 8vo de Ing. ELECTRICA

4. Seccionadores de pantógrafo Clasificación Existen variaciones en la nomenclatura para algunos seccionadores según su uso. Por ejemplo, pero no solo: 

Seccionador de puesta a tierra: Para trabajos y reparaciones en algunas partes de los circuitos eléctricos, suele ser un requisito de seguridad que dicha parte esté conectada a tierra durante los trabajos. En ese caso, se deben cerrar los correspondientes seccionadores de puesta a tierra.



Seccionador portafusibles: En baja tensión, el dispositivo incorpora en ocasiones un fusible, haciendo las veces de seccionador y portafusibles

TIPOS DE SECCIONADORES Seccionador

Monopolar

Aisladores en porcelana o epóxicos. Voltajes Nominales:  15 kV (110 BIL)  27 kV (125/150 BIL)  38 kV (150 BIL)  Corrientes Nominales:  600 A  900 A  Operación con pértiga Utilizados para seccionar o aislar circuitos. Montaje: 70 8vo de Ing. ELECTRICA

 Vertical/cabeza abajo  En poste  En cruceta 1 o 2 Seccionador tripolar Se utilizarán a la intemperie, instalados sobre postes en retenciones de líneas aéreas de MT, de concreto o madera. La disposición de las líneas será vertical u horizontal y el diseño del equipo solicitado será, para cada tipo de montaje, solicitado en Estos aparatos deberán poseer una palanca u otro dispositivo con ojal para ser operados a distancia por medio de una pértiga de maniobra, debiendo poseer señalización visual clara de la posición abierto-cerrado. Seccionadores autodesconectadores El propósito primario de los seccionadores portafusibles DFX y DFX-C es proveer protección a las líneas de media tensión y a variados equipos como transformadores, etc. Las características más relevantes y de diferenciación son: Los modelos DFX y DFX-C proveen protección auxiliar desde el nivel más bajo de sobrecarga hasta la máxima capacidad de interrupción. Seccionador bajo carga PUFFER El seccionador bajo carga PUFFER de G&W Electric es la solución ideal para la apertura trifásica de líneas aéreas con carga. Utiliza el gas SF6 como medio aislante y el principio del soplado para interrupción y extinción del arco eléctrico. Dependiendo de las solicitaciones del sistema eléctrico. Seccionador de ruptura de carga Este seccionador de ruptura de carga de vacío es un tipo de interruptor de ruptura de carga exterior AC de alta tensión comúnmente utilizado. Se utiliza en la tensión nominal de 12 a 40.5kV, frecuencia nominal 50/60Hz y sistema de energía trifásica exterior. 71 8vo de Ing. ELECTRICA

Seccionador de cuchillas deslizantes El movimiento de sus cuchillas se produce en dirección longitudinal (de abajo a arriba). Son los más utilizados debido a que requieren un menor espacio físico que los anteriores, por el contrario, presentan una capacidad de corte menor que los seccionadores de cuchillas giratorias. Seccionadores de puesta a tierra El seccionador de puesta a tierra, tiene la función de conectar a tierra parte de un circuito. El seccionador de tierra generalmente está asociado a un seccionador principal. La aislación entre contactos del seccionador de tierra puede ser menor que la aislación entre contactos del seccionador principal asociado. Normalmente este seccionador cortocircuita un aislador de soporte del seccionador principal al que se encuentra asociado. Seccionadores de pantógrafo Estos seccionadores realizan una doble función, la primera la propia de maniobra y corte y la segunda la de interconectar dos líneas que se encuentran a diferente altura. En este tipo de seccionadores se debe prestar especial atención a la puesta a tierra de sus extremos. Seccionadores de columnas giratorias Su funcionamiento es parecido al de los seccionadores de cuchillas giratorias, la diferencia entre ambos radica en si la pieza aislante realiza el movimiento de manera solidaria a la cuchilla o no. En los seccionadores de columnas giratorias, la columna aislante que soporta la cuchilla realiza el mismo movimiento que ésta. Están pensados para funcionar en intemperie a tensiones superiores a 30 kV. Seccionador de cuchillas giratorias

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Como su propio nombre indica, la forma constructiva de estos seccionadores permite realizar la apertura mediante un movimiento giratorio de sus partes móviles. Su constitución permite el uso de este elemento tanto en interior como en intemperie. Seccionador unipolar Seccionadores unipolares de cuchilla diseñados y fabricados por Ingelat para uso en subestaciones eléctricas. Para tensiones desde 15 KV hasta 46 KV y una corriente de 400 a 200 Amp, los seccionadores SU de Ingelat se caracterizan por su robusta construcción y la forma de sus cuchillas paralelas que dan seguridad mecánica perfecta de cierre. Seccionador tipo CUT OUT Es utilizado en las líneas de distribución de energía para protección de transformadores, banco de condensadores, cabinas primarias y ramales. Es diseñada para servicio exterior y es suministrado junto con cuernos para herramienta portátil de apertura bajo carga. El ABC de la seguridad en las mediciones eléctricas Picos de tensión, un riesgo inevitable a medida que los sistemas de distribución y las cargas se hacen más complejos, aumentan las posibilidades de sobretensiones transitorias. Los motores, condensadores y equipos de conversión de energía tales como los variadores de velocidad pueden ser generadores importantes de picos de tensión. La caída de rayos sobre líneas de transmisión a la intemperie puede también ser causa de transitorios de gran energía extremadamente peligrosos.

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5. TRANSFORMADORES DE TENSIÓN Un transformador de tensión es un dispositivo destinado a la alimentación de aparatos de medición y /o protección con tensiones proporcionales a las de la red en el punto en el cual está conectado.  El primario se conecta en paralelo con el circuito por controlar  El secundario se conecta en paralelo con las bobinas de tensión de los diferentes aparatos de medición y de protección que se requiere energizar. Cada transformador de tensión tendrá, por lo tanto, terminales primarios que se conectarán a un par de fases o a una fase y tierra, y terminales secundarios a los cuales se conectarán aquellos aparatos. En estos aparatos la tensión secundaria, dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional a la tensión primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

En esta definición tan amplia quedan involucrados los transformadores de tensión que consisten en dos arrollamientos realizados sobre un núcleo magnético y los transformadores de tensión que contienen un divisor capacitivo. 74 8vo de Ing. ELECTRICA

A los primeros los llamaremos:  Transformadores de Tensión Inductivos  Transformadores de Tensión Capacitivos Estos transformadores se fabrican para servicio interior o exterior, y al igual que los de corriente, se fabrican con aislamientos de resinas sintéticas (epoxy) para tensiones bajas o medias de hasta 33 kV, mientras que para altas tensiones se utilizan aislamientos de papel, aceite, porcelana o con gas SF6.

En la figura se muestra esquemáticamente la disposición de un TT en cascada, que en realidad está constituido por varios transformadores individuales cuyos arrollamientos primarios están conectados en serie. Cada núcleo magnético tiene el arrollamiento primario (P) repartido en dos lados opuestos, mientras que el arrollamiento secundario (S) consiste en un solo bobinado colocado únicamente en la última etapa. Los arrollamientos de acoplamiento (C), conectados entre etapas proveen los circuitos para la transferencia de Amper - vueltas entre ellas y aseguran que la tensión se distribuya igualmente en los distintos arrollamientos primarios. El potencial de los núcleos y de los arrollamientos de acoplamiento es fijado a valores predeterminados conectándolos a puntos seleccionados del primario. De ese modo, la aislación de cada arrollamiento sólo debe ser suficiente para la tensión desarrollada en aquel arrollamiento La aislación entre etapas se consigue mediante el soporte del conjunto de los transformadores 75 8vo de Ing. ELECTRICA

individuales, el cual debe también ser capaz de soportar la plena tensión primaria. Los Transformadores de Tensión Capacitivos fueron desarrollados debido al alto costo de los Transformadores de Tensión Inductivos, principalmente para tensiones por encima de los 100 kV. Sin embargo la respuesta transitoria de aquellos es menos satisfactoria que la de estos últimos.

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Comportamiento estacionario. En la figura se puede ver esquemáticamente la conexión de un TT a la red y a su carga. Si bien es cierto que esa forma de conexión es similar a la de un transformador de potencia, los requerimientos son totalmente distintos. En efecto, en un TT se plantea la necesidad que la tensión de salida, aplicada a la carga, sea una réplica de la tensión de entrada dentro de un rango especificado. Con esa finalidad, las caídas de tensión en los arrollamientos deben ser pequeñas y la densidad de flujo magnético en el núcleo debe ser establecida muy por debajo de la densidad de saturación, de modo que la corriente de excitación sea baja y la impedancia de excitación sea sustancialmente constante dentro del rango de variación de la tensión primaria que corresponda a la variación esperada, incluyendo algún grado de sobretensión. Eso implica que la relación tamaño - carga de un TT es mucho mayor que en un transformador de potencia. Por otra parte, la relación corriente de excitación - corriente de carga también resulta mayor que en un transformador de potencia.

Parámetros y definiciones de los transformadores de tensión. Transformador de tensión no puesto a tierra: Es el transformador monofásico cuyo arrollamiento primario no se halla conectado entre fase y tierra, sino entre dos fases. Se emplea en tensiones hasta 36 kV. 77 8vo de Ing. ELECTRICA

Transformador de tensión puesto a tierra: Es el transformador monofásico cuyo arrollamiento primario se halla conectado entre fase y tierra. Arrollamiento primario: Es el arrollamiento al cual se aplica la tensión a transformar. Arrollamiento secundario: Es el arrollamiento que alimenta los circuitos de tensión de los instrumentos de medida, contadores y relés. Circuito secundario: Circuito exterior alimentado por el arrollamiento secundario de un transformador de tensión. Tensión primaria nominal: Es el valor de la tensión que figura en la designación del transformador, de acuerdo con la cual se determinan sus condiciones de funcionamiento. Tensión secundaria nominal: Valor de la tensión secundaria que figura en la designación del transformador, de acuerdo con la cual se determinan sus condiciones de funcionamiento. La tensión secundaria nominal para los transformadores monofásicos utilizados en redes monofásicas o montados entre fases de redes trifásicas, es de 110 V. Para los transformadores monofásicos destinados a ser montados entre fase y tierra en las redes trifásicas, en los cuales la tensión primaria nominal es la tensión nominal de la red dividida por 3 , la tensión secundaria nominal es 110 / 3 V con el fin de conservar el valor de relación de transformación nominal. Relación de transformación real: Es el cociente entre la tensión primaria real y la tensión secundaria real. Relación de transformación nominal: Es el cociente entre la tensión primaria nominal y la tensión secundaria nominal.

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Error de tensión: Error que el transformador introduce en la medida de una tensión y que proviene del hecho de que la relación de transformación real no es igual a la relación de transformación nominal. Carga de precisión: Valor de la carga en la que están basadas las condiciones de precisión. Potencia de precisión: Valor de la potencia aparente en VA, con un factor de potencia especificado, que el transformador suministra al circuito secundario a la tensión secundaria nominal cuando está conectado a su carga de precisión. Los valores normales de la potencia de precisión para un factor de potencia de 0,8 son: 10 - 15 - 25 - 30 - 50 -75 -100 - 150 - 200 -300 - 400 - 500 VA. Frecuencia nominal: Valor de la frecuencia en la que serán basadas todas las especificaciones y que será de 50 Hz. Placa de características: Los transformadores de tensión deben llevar una placa de características, indeleble, en la que deben figurar, las siguientes indicaciones según norma IEC 60186.  Nombre del constructor o cualquier otra marca que permita su fácil indicación.  Número de serie y designación del tipo.  Tensiones nominales primaria y secundaria en voltios.  Frecuencia nominal en Hz.  Potencia de precisión y clase de precisión correspondiente.  Tensión más elevada de la red.  Nivel de aislamiento nominal

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Resortes En estos mecanismos la energía se almacena cargando resortes, tanto para la apertura como para el cierre del interruptor. Su principal ventaja es que al efectuarse

la

operación de cierre del interruptor se carga el resorte de apertura, asegurándose así siempre el disparo del interruptor. El resorte de cierre es recargado

mediante

un

motor; también es posible recargar manualmente el resorte de cierre en caso de indisponibilidad del motor por medio de una volante que se suministra con

el

equipo.

Se utiliza para interruptores hasta 245 kV debido a que es mucho más económico y requiere un menor mantenimiento.

Neumático La energía se almacena en forma de aire comprimido. Se usa en interruptores de aire comprimido con el objeto de aprovechar el aire presurizado utilizado para

la

extinción

del arco; sin embargo no se limita a estos interruptores, éste se utiliza también para operar interruptores de aceite y de SFs.

Hidráulico Este tipo de mecanismo opera con base en la presión de aceite y se utiliza cuando se requieren tiempos de operación muy cortos debido a su rápida reacción.

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Hexafloururo de Azufre (SFs) El interruptor utiliza su propio gas aislante SFs bajo presión como acumulador de energía para la maniobra. 6. Transformadores de corriente El transformador de corriente (T.C.) es un tipo de “dispositivo convertidor” el cual es diseñado para producir una corriente diferente en el devanado secundario la cual es proporcional a la corriente que se está midiendo en su devanado primario.

Los transformadores de corriente reducen corrientes de altos voltajes a corrientes de valor muy bajo y proporcionar una forma conveniente de monitorear de forma segura el flujo de corriente eléctrica actual en una línea de transmisión de CA utilizando un amperímetro común. Los transformadores de corriente reducen corrientes de altos voltajes a corrientes de valor muy bajo y proporcionar una forma conveniente de monitorear de forma segura el flujo de corriente eléctrica actual en una línea de transmisión de CA utilizando un amperímetro común. Este devanado primario puede ser de una sola vuelta de una bobina hecha de un alambre de alta resistencia enrollado alrededor de un núcleo o solo un conductor o barra solida colocada a través de un hueco central como se muestra en la figura 81 8vo de Ing. ELECTRICA

El devanado secundario puede tener un mayor número de vueltas alrededor de un núcleo laminado de material magnético el cual cuenta con un área de sección transversal mayor por lo que la densidad de flujo magnético es baja empleando alambre con una sección transversal mucho menor, dependiendo de que tanto se deba reducir la corriente en cuestión. De forma muy general transformadores de corriente y amperímetros se emplean de manera conjunta como un solo equipo de medición en el cual el diseño del TC es tal que provee una corriente máxima secundaria correspondiente una escala completa del amperímetro

PRECAUCION: Nunca deje abierto un circuito secundario de un TC mientras el primario este energizado. Altos voltajes de cresta podrían producirse a través del circuito secundario abierto. Para prevenir lesiones en personas o daños en equipos, el secundario debe estar siempre en corto circuito o conectado a una carga. NOTA: un transformador con ruido o ruidoso es una indicación de que el circuito secundario se encuentra abierto. 82 8vo de Ing. ELECTRICA

7. BOBINA DE BLOQUEO

Las bobinas de bloqueo sirven para dirigir las señales de comunicación de alta frecuencia por las líneas deseadas, bloqueando las demás líneas para evitar pérdidas de señal. La bobina de bloqueo, también llamada Trampa de Onda, es un dispositivo destinado a ser instalado en serie en una línea de alta tensión. Su impedancia debe ser despreciable a la frecuencia de la red, de manera de no perturbar la transmisión de Energía. Al mismo tiempo, la impedancia a la frecuencia nominal de la red (50 o 60 Hz) debe ser un valor muy bajo para no influir en la trasmisión de la energía eléctrica.

La transmisión de datos rápida y fiable es crucial en la gestión y el funcionamiento de las redes eléctricas, y para ello pueden utilizarse diferentes sistemas. Uno de los métodos de comunicación más económicos y más utilizados es transferir los datos en una frecuencia alta utilizando el circuito eléctrico principal. 83 8vo de Ing. ELECTRICA

Las bobinas de bloqueo o trampas de onda están conectadas en serie con las líneas de transmisión. Han sido diseñados para presentar una alta impedancia con la señal HF, y una impedancia muy baja a la frecuencia industrial.

Junto con un condensador de acoplamiento, actúan como un filtro para derivar la señal HF a/desde el equipo de telecomunicación, y la señal de frecuencia de la potencia a/desde la subestación SECCIONES  1.- Bobina principal  2.- Terminal  3.- Anillo anticorona (opcional, dependiendo de la tensión del sistema)  4.- Capote anticorona (opcional, dependiendo de la tensión del sistema)  5.- Rejilla antipajaros  6.- Sintonizador  7.- Pararrayos  8.- Cruceta

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DISEÑO Y FABRICACIÓN BOBINA DE BLOQUEO Las bobinas de bloqueo tienen que presentar una alta impedancia en la frecuencia de PLC, bloqueando esta señal mientras que la impedancia a la frecuencia industrial (50 o 60 Hz) Los anchos de banda cubiertos por las bobinas de bloqueo tienen entre 50 y 500 kHz Las líneas de alta tensión suelen tener corrientes de cortocircuito muy altas. Como bobinas de bloqueo están conectadas en serie con la línea, estas altas corrientes producen fuerzas mecánicas extremas dentro de la bobina principal. Las bobinas de bloqueo tienen tres componentes principales:  La bobina principal  El sintonizador  Pararrayos

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8. AISLADORES ELECTRICOS Un aislante eléctrico es un material con escasa capacidad de conducción de la electricidad, utilizado para separar conductores eléctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga. Los más frecuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas. Las piezas empleadas en torres de alta tensión empleadas para sostener o sujetar los cables eléctricos sin que éstos entren en contacto con la estructura metálica de las torres se denominan aisladores. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material. Para más detalles ver semiconductor.

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CONECTORES ELÉCTRICOS Un conector eléctrico es un dispositivo para unir circuitos eléctricos. La conexión puede ser temporal, como para equipos portátiles, puede exigir una herramienta para montaje y desmontaje o puede ser una unión permanente entre dos cables o aparatos. Hay cientos de tipos de conectores eléctricos. En informática, un conector eléctrico también puede ser conocido como una interfaz física (comparable a la capa física del modelo OSI de redes). Los conectores pueden unir dos trozos de cable flexible, o pueden conectar un cable a un terminal eléctrico. Están compuestos generalmente de un enchufe (macho) y una base (hembra).

Propiedades Los conectores eléctricos se caracterizan por: patillaje y construcción física, tamaño, resistencia de contacto, aislamiento entre los pines, robustez y resistencia a la vibración, resistencia a la entrada de agua u otros contaminantes, resistencia a la presión, fiabilidad, tiempo de vida (número de conexiones/desconexiones antes de que falle), y facilidad de conexión y desconexión. Pueden estar hechos para impedir que se conecten de manera incorrecta, conectando los pines equivocados donde van otros, y tener mecanismos de bloqueo para asegurar que están completamente conectados y no puedan soltarse o salirse. 87 8vo de Ing. ELECTRICA

Algunos conectores están diseñados de tal manera que ciertos pines hagan contacto antes que otros hayan sido insertados, evitando así su rotura durante la desconexión; de esta manera se protegen los circuitos que suelen tener conectores de alimentación, por ejemplo, conectando la tierra común primero, y secuenciando las conexiones correctamente en aplicaciones de intercambio en caliente. Por lo general, es conveniente un conector que sea fácil de identificar visualmente y de ensamblar, que sólo requiera de herramientas sencillas, y sea económico. En algunos casos el fabricante de equipos puede optar por un conector específico debido a que no es compatible con otros conectores, lo que permite el control de lo que puede ser conectado. Ningún conector tiene todas las propiedades ideales; la proliferación de la variada gama de conectores es un reflejo de los diferentes requisitos.

¿Qué es el Hexafloruro de Azufre o gas SF6?

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El Hexafloruro de Azufre o SF6 es un gas artificial utilizado ampliamente en los equipos eléctricos de alta tensión. Es incoloro, inodoro, no combustible y químicamente muy estable por lo que a temperatura ambiente no reacciona con ninguna otra sustancia. Su gran estabilidad se basa en el arreglo simétrico perfecto de sus seis átomos de Flúor en torno a su átomo de Azufre central. Es esta estabilidad precisamente lo que vuelve a este gas muy útil en la industria. El SF6 es un excelente aislante eléctrico y puede apagar un arco eléctrico en forma efectiva. Esto lo ha hecho muy popular y por lo tanto pueden encontrarse hoy en día miles de equipos eléctricos alrededor de mundo en media y alta tensión que lo utilizan.

¿En qué y cómo se utiliza el SF6?

Subestación encapsulada GIS El SF6 es utilizado como gas aislante en subestaciones encapsuladas GIS, como aislante y medio de enfriamiento en transformadores de poder y como aislante y medio de extinción en interruptores de alta y media tensión. Todas estas aplicaciones son sistemas cerrados, muy seguros e idealmente sin posibilidades de filtraciones.

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En el caso de los interruptores se requiere que estos tengan la capacidad de interrumpir las corrientes de falla de los sistemas eléctricos de potencia para los cuales han sido diseñados. El SF6cumple efectivamente las funciones de aislante y de medio de extinción debido a su alta capacidad calorica y sus propiedades electronegativas.

¿Cuáles son las ventajas de SF6? El SF6 proporciona una excelente aislación eléctrica y muy efectiva resistencia a los arcos eléctricos. Estas asombrosas propiedades hacen posible construir equipos muy compactos, que utilizan menos materiales, seguros y con una vida útil más extensa. A presiona atmosférica, el SF6 tiene una rigidez dieléctrica 2,5 veces mejor que la del aire. Usualmente se utiliza a entre 3 y 5 veces la presión atmosférica y en cuyo caso la rigidez dieléctrica alcanza a ser hasta 10 veces de la del aire. El SF6 es un excelente aislante debido a es fuertemente electronegativo. Esto quiere decir que las moléculas de gas atrapan los electrones libres formando iones negativos muy fuertes y que no tienen mucha movilidad. Esto es muy efectivo contra las avalanchas de electrones las que pueden causar un flashover. Las propiedad como refrigerante de SF6 lo hace especialmente útil para la extinción del arco eléctrico dentro de la cámara de un interruptor. Al desasociarse el SF6 requiere gran energía logrando un efecto de enfriamiento. Los interruptores en SF6 en alta tensión están solos en el mercado y en media tensión la cantidad es significativa. Las subestaciones encapsuladas GIS se utilizan dónde las restricciones de espacio son importantes y son prácticamente libres de mantenimiento. Los equipos eléctricos con SF6 se 90 8vo de Ing. ELECTRICA

han utilizado con éxito durante los últimos 40 años y con muy buenos resultados.

¿Es peligroso el SF6 para la capa de Ozono? Algunos gases que son liberados destruyen la capa de ozono. El adelgazamiento de la capa de ozono implica que más cantidad de luz ultravioleta puede llegar a la superficie de la tierra provocando entre otras cosas el incremento del cáncer a la piel. Los gases que afectan la capa de ozono todo contienen cloro. El SF6 no contiene cloro en su fórmula y en consecuencia no daña la capa de ozono. El término efecto invernadero es utilizado para describir el lento calentamiento global de la atmosfera debido a la emisión de gases hechos por el hombre. Algunas moléculas de gas en la atmosfera, principalmente el dióxido de carbono (CO2) y el metano (CH4) reflejan las ondas de radiación calórica que emite la tierra y en consecuencia el calor queda atrapado en la atmosfera

en

vez

de

ser

disipado

hacia

el

espacio

exterior.

La molécula de SF6 es muy reflectante y contribuye al efecto invernadero, pero su concentración es extremadamente baja. Esto significa que la contribución del SF6 al calentamiento global es muy pequeña, menos del 0,1% del efecto total y comparado con el dióxido de carbono SF6 que aporta con el 60%.

¿Se puede reutilizar el SF6? Equipos de servicio. Izquierda: compresor de vacío SF6, modelo GVC-10, dcha: Carretila de llenado de gas, modelo GFU08 91 8vo de Ing. ELECTRICA

Hoy en día los equipos que utilizan el SF6 son muy seguros y en condiciones normales no deberían liberar gas a la atmosfera. Los equipos en general son monitoreados en forma permanente y cualquier fuga puede ser precozmente detectada y corregida. En la eventualidad de que el equipo deba ser abierto, el gas puede ser recomprimido en un estanque y luego de un proceso de filtrado simple, puede ser reutilizado. Existen diversos equipos que permiten la manipulación del SF6 ya sea en grandes cantidades cuando se trata de una subestación encapsulada GIS por ejemplo o de menor tamaño como en el caso de los interruptores. El gas contaminado puede ser limpiado y filtrado por un proveedor de gas especializado y reutilizado nuevamente. Si el gas no se volverá a utilizar, puede ser destruido calentándolo con caliza en un horno de altas temperaturas. Con este proceso el gas se transforma en dos subproductos llamados Yeso y Fluorspar los cuales no son tóxicos, son naturales y completamente inofensivos para el medio ambiente.

Analizadores y detectores de Gas SF6 Para monitorizar la concentración de las sustancias de descomposición y asegurar un buen funcionamiento se debe emplear instrumentos de análisis de gas para cumplir los valores establecidos en la norma IEC 60480. Las prescripciones son las siguientes: Aire y/o CF4: < 3% Sustancias gaseosas de descomposición: