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Unidad 2 Subestaciones De Potencia Industriales 2.1 Clasificación general. Alta y media tensión, abiertas, compactas y pedestal. Así como existen diferentes necesidades para cada proyecto y/o demanda de energía eléctrica también hay distintas formas de cumplirlas, sin embargo, esto dependerá de las especificaciones que se pida, costo económico de la construcción y mantenimiento de la misma. Existen distintos tipos de subestaciones que han surgido debido a las necesidades que se tengan que cumplir y de acuerdo al área donde se tengan que instalar, las principales subestaciones son: - Abiertas - Compactas - Gas (Hexafloruro de Azufre) - Pedestal Subestaciones Abiertas. En este tema, se tratará de dar un panorama de lo más relevante de una subestación abierta

Definición Se define la subestación abierta ya que la mayoría de sus elementos se encuentran a la intemperie por lo que está sujeto a condiciones atmosféricas adversas. La configuración de los elementos de este tipo de subestación va acorde al espacio requerido y posteriores maniobras de mantenimiento preventivo y/o correctivo. Sin embargo, la principal desventaja deriva en que a medida que va aumentando la capacidad de la subestación se necesita mayor espacio de terreno por lo que en centros urbanos es un factor de vital trascendencia.

En la siguiente figura, se muestra lo que es un esquema básico de una subestación abierta donde se muestra la llegada de la línea de alta tensión pasando por los elementos de protección (apartarrayos, interruptores), transformador y tablero de baja tensión.

Características El hecho de que una subestación se diseñe para operar al exterior, requiere más especificaciones para su buen funcionamiento, a continuación se menciona las que son imprescindibles: Terreno.- Es necesario un estudio previo de la topografía del lugar para asegurar que el lugar es viable para la construcción de la subestación, así como evitar algún desastre por alguna catástrofe natural. Sí las características del terreno, no son aptas, se debe adicionar más ingeniería al diseño. Estructura.- Los materiales pueden ser de acero, aluminio, concreto o madera y/o una asociación de los anteriores para la elaboración de la estructura o cimiento. Deben ser lo suficientemente fuertes y durables para soportar los conductores de la línea de transmisión, interruptores, transformadores de corriente y potencial, apartarrayos y demás equipo instalado. En caso de que el material se oxide con el tiempo, se requiere que tenga un recubrimiento de galvanizado o pintura para evitar dicho proceso. Las estructuras de aluminio son más ligeras, tienen un buen soporte y se les da poco mantenimiento aunque su costo inicial es mayor que una estructura metálica. De igual manera, se debe trabajar en la preparación de la subestación: caminos, carreteras, conductores, drenajes, entre otros.

Alimentadores.- Los alimentadores en un exterior, son colocados en proporción a su tensión con respecto a la altura al nivel del terreno, es decir, que entre mayor sea la tensión, mayor es la altura, esto es evidente por la situación de seguridad. Material de los alimentadores.- Cuando uno se refiere a un alimentador, es la línea o guía de conducción de la energía eléctrica, se utilizan de dos tipos: alimentador rígido o alimentador tenso. Alimentador rígido El material generalmente se usa aluminio y cobre, su forma puede ser tubular debido a que existe una mejor distribución de la corriente, sin embargo, al ser poca la superficie no disipa el calor generado; se prefiere utilizar el aluminio por sus propiedades. Las ventajas y desventajas de utilizar este tipo de alimentador, son:

Alimentador tenso Es un conductor (cables de varios hilos) instalado bajo tensión. Consisten en conductores ACSR (cable de aluminio con acero reforzado) o cobre.

Acceso a la subestación.- Estas instalaciones deben cerrarse para impedir el acceso a personas ajenas, pueden emplearse una pared de cerca o mediante rejas dependiendo de la importancia y capacidades de la subestación, el cierre debe estar provisto de puertas del tamaño necesario para la entrada de vehículos destinados al transporte de los materiales en caso de ser necesario y otra para el acceso de personal. Debe cumplir con las dimensiones que marca la norma en sus artículos destinados a este fin.

Alumbrado.- El alumbrado en las instalaciones abiertas debe ser abundante con los puntos de luz situados de forma que no den lugar a sombras y puedan contemplarse de noche todos los aparatos, barras y conexiones. Taller.- En este tipo de instalaciones puede requerirse la construcción de un taller para realizar operaciones de revisión y reparación de los interruptores y transformadores, tales como sustitución de bobinas, y la puesta en servicio de aquellos mediante la depuración del aceite que contienen. El diseño de una subestación abierta se basa en cuál será la función que cumplirá, como puede ser: - Subestación de enlace - Subestación elevadora - Subestación reductora - Subestación de maniobra Ventajas de la subestación abierta Al contrario de la desventaja del espacio requerido para la subestación se tienen beneficios que cumple con distintos aspectos, dentro de las cuales se pueden mencionar: - Las estructuras metálicas de una subestación abierta no alcanza a ser ni siquiera un cuarto del costo del edificio que requiere una instalación interior. - El material y aparatos son más caros cuando están dispuestos para trabajar a la intemperie pero el aumento de precio es solo de un 10 o 20% mayor al de los aparatos para trabajar en interiores. - La subestación tiene mayor claridad por lo que las maniobras se pueden realizar con mayor facilidad y se reduce en un alto grado la posibilidad de que se produzcan incendios generales, además de que en caso de este, el personal no sería afectado por el calor y el humo. - La ampliación en este tipo de instalaciones se pueden hacer con mayor facilidad. Ejemplo de una subestación abierta Entre los distintos tipos de configuraciones que existen, podemos mencionar la subestación tipo patio.

Transformador tipo patio Este tipo de subestación, tiene la característica de que los transformadores pueden estar montados sobre postes de madera, concreto armado o en estructuras metálicas las cuales están construidas por perfiles laminados de sección reducida. El equipo de medición se debe encontrar alojado en una celda tipo intemperie de fácil acceso para que el personal no tenga que entrar al patio de conexiones. En la actualidad, las subestaciones abiertas no son comúnmente usadas a nivel industrial dado que las subestaciones compactas y SF6 tienen mayores ventajas como el espacio que utilizan así como facilidad de mantenimiento. Subestaciones Eléctricas Compactas. Definición Este tipo de subestaciones, también denominadas unitarias es una buena alternativa para resolver las necesidades de energía eléctrica en la industria, ya que integra en un gabinete las funciones de desconexión y protección en media tensión de la instalación. Se ofrecen para servicio tanto interior como exterior.

La subestación unitaria está compuesta básicamente de tres unidades, como se muestra en la figura: 1. Unidad de alta tensión. 2. Unidad del transformador. 3. Unidad de baja tensión.

Figura que nos muestra los tres módulos que componen a la subestación.

Dependiendo del servicio o la instalación, se anexa módulos o unidades adicionales de acuerdo a las necesidades específicas. Los gabinetes o módulos pueden estar en algún interior o exterior. Como su nombre lo dice, un exterior debe soportar las condiciones del ambiente mientras que el interior tiene que esta resguardado en algún recinto

Gabinete exterior

Gabinete interior

Para el caso específico de las instalaciones industriales o comerciales, dentro de la clasificación de las subestaciones eléctricas, las subestaciones más usadas son las denominadas abiertas y las de tipo compacto.

Aplicación. Este tipo de subestaciones gracias a su diseño, pueden ser instaladas en cualquier proyecto que requiera el uso directo de energía eléctrica de las redes de distribución de media tensión de las compañías suministradoras, por lo que son ideales para: - Plantas Industriales - Redes de distribución urbanas y rurales - Grandes complejos como hospitales o centros comerciales - Industrias pesadas como refinerías - Bancos - Generadores Eólicos. Pueden utilizarse ya sea como subestación de acometida principal o derivada. Fabricación. La esencia de este tipo de subestación es que la mayoría de los elementos de una subestación se encuentran resguardada en algún recinto. El recinto se fabrica con lámina de acero con un calibre generalmente de 12 para la estructura y 14 o 12 para las tapas, dependiendo del fabricante (para subestaciones de media tensión de entre 13.8 y 34.5kV), y se le da un acabado con pintura de aplicación electrostática a base de polvo epóxico. El material y diseño (cubiertas frontales, laterales superiores e inferiores) deben evitar cualquier tipo de riesgo para el personal de operación por contactos involuntarios con partes vivas portadoras de energía en alta tensión. La subestación es ensamblada sobre una base estructural en la que se encuentran todos los accesorios debido a que la estructura y envolvente está fabricada en secciones de fácil armado (atornillables), lo que proporciona una gran versatilidad. Elementos de resguardo Una subestación compacta reduce espacio, debido a que tiene los elementos resguardados en secciones, como son: - Una cuchilla de paso de operación sin carga, debe ser de un tiro, operada desde el frente por medio de un mecanismo de palanca. Dependiendo del fabricante, se puede suministrar con mecanismos de puesta a tierra para mantenimiento. La capacidad nominal de corriente es de 400A para media tensión aunque puede variar mucho de acuerdo a las características que requiera cada instalación. Su función es aislar la subestación de alimentación cuando se requieran trabajos de mantenimiento en el interior de la misma o puede utilizarse como acometida de la compañía suministradora cuando no se requiera celda de medición. - Un seccionador tripolar de operación con carga de accionamiento rápido, se utiliza para la conexión y desconexión con carga. Su finalidad es la de proteger en caso de corto circuito por medio de fusibles de alta tensión o cualquier elemento que sea conveniente de acuerdo a nuestro diseño de la subestación. Además protege la línea contra operación monofásica o bifásica en caso de que se funda algún fusible ya que desconecta automáticamente las tres fases.

El seccionador debe abrirse para poder accionar la cuchilla de paso para evitar que el personal no capacitado realice maniobras. La finalidad principal es la protección contra corto circuito, la cual se logra a través de los fusibles o relevadores de alta tensión y alta capacidad interruptiva. Sin el fusible adecuado se estaría poniendo en riesgo el equipo, el tipo de fusible está en función de la capacidad kVA y la tensión de operación kVA.

- Tres apartarrayos. Sí la celda del seccionador se instala como principal, se debe incluir tres apartarrayos los cuales se montan en la base superior. - Un acoplamiento a transformador. Todo elemento mecánico, está sujeto a las condiciones físicas y más cuando su condición es dinámica y puesta al límite de sus condiciones físicas; por ejemplo: las cuchillas deben soportar el calentamiento por el paso de la corriente eléctrica que dependerá en gran medida de su resistencia al paso de la misma.

Imagen que muestra una subestación compacta tipo interior en SF6.

Instalación.

Se deben tomar en cuenta diversos factores para la instalación y puesta en servicio de este tipo de subestaciones que garanticen un trabajo satisfactorio, libre de interrupciones y una vida útil prolongada, entre los cuales están: - Localización - Montaje, que incluye cimentación y sistema de tierras. - Inspección Física - Pruebas de puesta en servicio - Conexión de la subestación. La localización debe ser en un lugar accesible, con buena ventilación para que escape fácilmente el aire caliente y con facilidad de acceso para inspeccionar la subestación. En la cimentación se debe poner especial atención en revisar la plataforma, registros, ductos, coladeras y accesorios del lugar. Esta obviamente debe ser acorde a las dimensiones de la base de la subestación que se marca en los planos de la misma otorgados por el fabricante. Para el montaje de la subestación es conveniente que el sistema de Tierra se encuentre previamente instalado antes de fijar el equipo en su posición definitiva con el fin de facilitar la maniobra.

Imagen que muestra la inspección visual a una subestación compacta a la intemperie.

Cuando se instala se debe dar una inspección física del mismo, con el fin de verificar que los instrumentos hayan sido montados y ensamblados de manera adecuada y acorde a la solicitud correspondiente. Además de corroborar que la placa de datos coincida con los requerimientos de la instalación, como son capacidad, tensión, fases, etc. Esto es elemental para minimizar la probabilidad de riesgo. El sistema de puesta a tierra de este tipo de subestaciones generalmente contempla una interconexión entre las cuchillas y los apartarrayos el cual permite aterrizar las cargas residuales y tiene la finalidad de dar más protección en el momento de efectuar algún mantenimiento. Por lo menos de debe hacer una prueba de puesta en servicio en campo que es la de resistencia de

aislamiento de la subestación, la cual se hace una vez instalada la subestación y antes de conectarla a la red de suministro de alta tensión, con el objeto de verificar la rigidez de aislamiento de la misma en todos sus componentes como pueden ser el aislamiento de las barras principales a tierra, etc. La conexión de la subestación se debe hacer únicamente habiendo cubierto los puntos anteriores y según la información contenida en los planos del proyecto, con la cuchilla y el seccionador que alimenta al transformador en la posición de abierto. Se debe tener mucha atención en la secuencia de fases y polaridad de las mismas para las conexiones con el tablero principal de baja tensión y la acometida de la compañía suministradora de la energía. Antes de poner en servicio el sistema se debe revisar que su sistema de Tierra esté conectado, las conexiones entre las subestaciones y el transformador y de éste al tablero de baja tensión sean las correctas, el cambiador de derivaciones está en la posición deseada para proporcionar la relación de tensión adecuada, los fusibles están correctamente conectados y que todos los accesorios están correctamente instalados y es sumamente importante corroborar el par de puntos de todas las conexiones. La subestación compacta no requiere generalmente de cuidados particulares o mantenimiento, aunque de cualquier forma para asegurar una operación confiable, se deben hacer una serie de revisiones en intervalos de tiempo definidos, dependiendo las condiciones ambientales y de operación de la subestación. El acabado de lámina garantiza un uso en intemperie por 1000 horas en cámara salina debido a su recubrimiento anticorrosivo que permite la óptima conservación del equipo. En caso de presentar algún deterioro, se debe hacer un retoque con pintura. Estos trabajos deben hacerse cuando el equipo no esté energizado y siguiendo las reglas de seguridad requeridas. Tipo de arreglo Los arreglos típicos de subestaciones unitarias parten del elemento de la distribución del equipo eléctrico y valores de carga que se requieran dentro de la instalación, por ejemplo, en el siguiente diagrama unifilar se muestra una subestación compacta utilizada para dar carga a motores que operan a grandes tensiones mayores de 600V.

Ventajas. - Requiere poco espacio para su instalación y funcionamiento - Recomendable para instalaciones tanto industriales como comerciales - Se pueden instalar en recintos que son de acceso general, con algunas restricciones mínimas. - Están protegidos contra efectos o agentes externos. - Los módulos se diseñan para su conexión en distintos arreglos y se pueden equipar con distintos tipos de equipos: de protección, medición o equipos mayores como interruptores, fusibles, desconectadores, apartarrayos, etcétera. - No requiere de mantenimiento especial Mantenimiento La subestación compacta generalmente no requiere de cuidados particulares de atención o mantenimiento. De cualquier modo, para asegurarse de una operación segura y confiable, deberá ser necesaria una serie de revisiones en intervalos de tiempo definidos. Se debe revisar el estado que guarda la pintura como se había mencionado. Posibles fallas en una subestación compacta: 1) Fallas en los fusibles. Se pueden presentar fallas de corto circuito en instalaciones, lo que provoca la operación de los fusibles 2) Falla en los apartarrayos. Se pueden presentar fallas de sobretensiones provocadas por descargas atmosféricas, lo que propicia falla de los mismos. 3) Falla en los devanados del transformador. Para resolver este tipo de fallas es muy importante que sean atendidas por personal capacitado y que sepa interpretar el funcionamiento del equipo. 4) Conexiones flojas 5) Corto circuito externo 6) Sobretensiones 7) Sobrecarga Subestaciones tipo Pedestal. Definición Se le llama subestación tipo pedestal, aunque en realidad es un tipo de transformador. Tienen su aplicación en sistemas de distribución subterráneos, como son: centros comerciales, fraccionamientos, residenciales y lugares en donde la continuidad de servicio es un factor determinante.

Funcionamiento de la subestación tipo pedestal La característica principal de la subestación tipo pedestal, se encuentra en que en el recinto se incorporan todos los componentes eléctricos, desde los aparatos de media tensión, elementos de control y hasta los cuadros de baja tensión, incluyendo el transformador, dispositivo de control e interconexiones. Su diseño de frente muerto lo hace seguro además de que tiene una apariencia muy estética.

Típico transformador tipo pedestal

Los transformadores tipo pedestal pueden ser instalados en el exterior o interior, utilizados como parte de un sistema de distribución subterráneo; este tipo de transformadores están integrados a un gabinete de servicio intemperie de frente muerto; cuando son instalados en bóvedas debajo del nivel del terreno, pueden quedar sumergidos totalmente en agua o lodo, por lo que la tapa, accesorios, boquillas, registros de mano y manijas de operación deberán estar selladas herméticamente. Cuando se tiene un circuito de distribución subterránea, es conveniente tener acceso a los transformadores para su revisión y mantenimiento, el transformador se ubicará sobre una base o pedestal de concreto; como se muestra a continuación:

cm

Además tienen la ventaja de que al ser subterráneos, reducen los impactos visuales sobre el entorno. Su instalación es sencilla ya que únicamente se mete el monobloque dentro de la excavación dejándolo sobre una capa de concreto y se conectan los cables de acometida y tierra. Utilización de una subestación tipo pedestal Generalmente son utilizados en fraccionamientos residenciales, desarrollos turísticos y habitacionales, centros comerciales, edificios de oficinas, hoteles, hospitales y en aquellos lugares en donde la continuidad de servicio, la seguridad y la estética son un factor determinante, debido a este último punto, los fabricantes en competencia han reducido el volumen de los transformadores con el propósito de hacerlo más atractivo a la vista.

Además su instalación no es complicada, ya que puede reducirse a su posicionamiento donde haya una previa excavación, conectando los cables de acometida que entran a los centros de transformación precisamente por estas perforaciones en la base.

Los transformadores tipo pedestal también están siendo utilizados en pequeñas industrias. Su apariencia estética es agradable y requieren de un mínimo de espacio para su instalación. Partes que contiene un transformador tipo pedestal

2.2 Transformadores de potencia. Especificaciones y capacidades. Criterios de selección Es el principal elemento dentro de una subestación eléctrica porque es el encargado de alimentar la carga total de la industria o proyecto correspondiente, es decir nos permite manejar los voltajes a niveles de utilización adecuados según sean los requerimientos de la instalación, este dispositivo se encarga de transferir energía eléctrica de un circuito a otro sin alterar la frecuencia, trabaja mediante el principio de la inducción electromagnética, dependiendo su tipo, tiene circuitos eléctricos que están eslabonados magnéticamente y aislados eléctricamente ya que el cable mediante el cual se hacen sus arrollamientos es barnizado para evitar el contacto eléctrico, “en su forma más simple, un transformador consiste en dos devanados conductores que se ejercen inducción mutua. El primario es el devanado que recibe la potencia eléctrica y el secundario es el equipo que puede entregarla a una red exterior. Suelen estar sobre un núcleo laminado de material magnético o constituido por una aleación pulverizada y comprimida, y entonces se habla de un transformador con núcleo de hierro” Podemos decir que entre sus principales funciones están: - Modificar los valores de tensión y corriente con el fin de que éstos tomen los niveles más adecuados para el transporte y distribución de la energía eléctrica. - Permite transmitir energía a grandes distancias y distribuirla en forma segura. - Permiten reducir los niveles de tensión a valores de utilización por ejemplo en el hogar o en la industria. - Pueden proporcionar aislamiento de circuitos entre sí. - Puede modificar (al aumentar o disminuir) valores de capacitores, inductores o resistencias en los circuitos eléctricos. - Cuando se requiere más potencia de un transformador y esta excede sus capacidades en KVA o cuando se necesita suministrar energía eléctrica una ampliación en la instalación eléctrica que no se había planeado en un principio, necesitamos cubrir esta demanda. Cambiar el transformador por uno nuevo de mayor capacidad podría representar una solución pero económicamente hablando no es lo más viable, en estos casos podemos acoplar en paralelo (borne a borne tanto en el primario como en el secundario) el transformador que se tenía en la instalación con un nuevo transformador ampliando así su capacidad. En las instalaciones eléctricas de media tensión industriales es más utilizada la transformación de potencia trifásica para cubrir la demanda que se requiere, para llevar a cabo sus funciones se prefiere utilizar un transformador trifásico ante un banco de tres unidades monofásicas debido al ahorro que esto conlleva económicamente hablando básicamente por el material que se utiliza en los núcleos. Los transformadores se pueden clasificar de varias formas porque existen muchos rasgos característicos para cada tipo de transformador y características que los diferencian entre sí como pueden ser la forma o tipo de su núcleo (tipo columnas, acorazado, envolvente o radial), su número de fases (pueden ser monofásicos o trifásicos), numero de devanados (dos o tres), medio de aislamiento (aceite, aire, hexafloruro de azufre, etc.) además de su tipo y medio de enfriamiento, ya que existen varias formas de hacerlo siendo el principal factor que afecta al tomar la decisión de por cual inclinarnos, la capacidad y alcances, entre los principales medios podemos mencionar (OA, OW, OW/A, OA/AF, OA/FA/FA, FOA, OA/FA/FOA, FOW, A/A, ONAN, AA/FA,

etc.) se nombran de esta manera por sus siglas en inglés, para mayor información sobre este tema, consulte: “Fundamentos de Instalaciones Eléctricas en Mediana y Alta Tensión”, Gilberto Enríquez Harper, Editorial Limusa, páginas 31-38. También pueden distinguirse de acuerdo al tipo de regulación con la que se manejan, la cual puede ser fija, variable con carga o variable sin carga. Pero la principal forma de clasificar estos elementos de acuerdo a nuestro criterio y enfoque del documento, es de acuerdo a su tipo de operación, existen tres tipos básicos: - De potencia - De distribución - De instrumento CAPACIDAD Y SELECCIÓN DE LOS TP’S. “Transformadores de potencia y extra alta tensión tipo columnas (large core) “ Equipo diseñado y fabricado de acuerdo con normas y especificaciones nacionales e internacionales, para aplicación en subestaciones de tipo intemperie, reductoras o elevadoras de la tensión; así como para alimentación de la tensión de cargas trifásicas o monofásicas industriales a niveles de subtransmisión. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: De 10 hasta 120 MVA Voltaje de AT: de 15 hasta 400 kv. Voltaje de BT: de 2,4 hasta 115 kv. “Transformadores tipo acorazado para horno de arco eléctrico.” Equipo útil en la industria de la producción de hierro y acero a partir de la fusión de chatarra, como alimentador de los electrodos que producen el arco eléctrico necesario para la fusión; diseñado de acuerdo con normas nacionales e internacionales. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: De 5 hasta 200 MVA Voltaje de A.T: de 13,8 hasta 69 kV Voltaje de B.T: de 60 hasta 2 000 V “Reactores limitadores de corriente “ Equipo para aplicación en subestaciones de potencia, como limitador de corrientes de falla del sistema o de la corriente de arranque de máquinas, para enlazar 2 ó más buses de generadores a un bus común, para sincronización de circuitos y para paralelaje de Transformadores de diferente impedancia, entre otros usos; diseñado de acuerdo con normas nacionales e internacionales. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: Hasta 5 000 kVA. Tipo de enfriamiento: AA No. de fases: 1 ó 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje: hasta 34,5 kV

Corriente nominal: hasta 2 000 A Elevación de temperatura: 80°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas. Altura de operación: 1 000 m.s.n.m “Transformadores de mediana potencia tipo subestación.” Equipo ideal en subestaciones de tipo intemperie reductoras o elevadoras de voltaje, para Alimentar cargas trifásicas o monofásicas industriales en niveles de subtransmisión; diseñado de acuerdo con normas nacionales e internacionales. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: Monofásicos de 5 hasta 20 MVA, Trifásicos de 5 hasta 60 MVA Tipo de enfriamiento: OA, OA/FA, OA/FA/FA, OA/FA/FOA, FOA No. de fases:1 ó 3 Frecuencia.: 60 Hz Voltaje de AT: de 13,8 hasta 161 kV Conexión AT: Delta o Estrella Voltaje de BT: de 2,4 hasta 34,5 kV Conexión BT: Delta o Estrella Elevación de temperatura: 55°, 65° ó 55°/65° C sobre un ambiente máximo de 40°C y Promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 1 000 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral. “Transformadores de pequeña potencia tipo subestación.” Transformador fabricado para uso en subestaciones de tipo interior o intemperie, para reducción de la tensión de subtransmisiones o de distribución primaria a tensiones de distribución o utilización, para cargas trifásicas o monofásicas industriales o comerciales; Diseñado de acuerdo con normas nacionales, así como con normas internacionales. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: De 112,5 hasta 10 000 kVA Tipo de enfriamiento: OA u OA/FA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: de 2,4 hasta 69 kV Conexión AT: Delta o Estrella Voltaje de BT: 220 a 34 500 V Conexión BT: Delta o Estrella Altura de operación: 1 000 m.s.n.m. Elevación de temperatura: 55°, 65° ó 55°/65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y Promedio de 30°C en un período de 24 horas. Líquido refrigerante: Aceite mineral, RTEMP, o silicona líquido

“Transformadores de pequeña potencia tipo subestación de distribución.” Equipo ideal en subestaciones de tipo interior, para reducción de la tensión de Distribución primaria en 3 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos, para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas industriales, ligeros o comerciales; diseñado de acuerdo con normas nacionales, así como con normas internacionales. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 112,5; 150; 225; 300; 500; 750; 1 000; 1 500; 2 000 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 4 160; 13 200; 23 000; 34 500 V Conexión AT: Delta Voltaje de BT: 220Y / 127, 440Y / 254 V Conexión BT: Estrella Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. líquido refrigerante : Aceite mineral Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas. “Transformadores de distribución tipo subestación trifásico.” Equipo fabricado para uso en subestaciones de distribución tipo intemperie, para reducción de tensión de distribución primaria en 3 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos, para cargas trifásicas industriales, comerciales o rurales; diseñado de acuerdo con normas nacionales NMX-J-116. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 225, 300, 500 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200 V Derivación en AT: +/-2x2.5% Conexión AT: Delta Voltaje de BT: 220Y / 127 V ó 440Y/254 V Conexión BT: Estrella Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas “Transformadores de distribución tipo poste trifásico” Transformador útil en redes aéreas, para reducción de la tensión de distribución primaria en 3 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos, para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas domésticas, comerciales, residenciales o rurales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-01 de CFE y Norma NMX-J116-ANCE.

CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 15; 30; 45; 75; 112,5; 150 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200 y 23 000 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Delta Voltaje de BT: 220Y/127 V ó 440Y/254 V Conexión BT: Estrella Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral Opcional: Tipo Costa para ambientes Cálidos “Transformadores de distribución tipo poste monofásico” Equipo para ser aplicado en redes aéreas, para reducción de la tensión de distribución primaria en2 hilos a tensiones de utilización en 3 hilos, para alumbrado y cargas monofásicas domésticas, residenciales o rurales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-01 de CFE y Normas NMX-J-116-ANCE. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 25; 37,5; 50 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 1 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 |200 V Conexión AT: 2 hilos Derivaciones en AT: +/-2X2,5% Voltaje de BT:120/240 V Conexión BT: 3 hilos Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.ls.n.m Líquido refrigerante: Aceite mineral Opcional: Tipo Cálido, autoprotegido “Transformadores de distribución tipo monofásico YT (unicornio) “ Transformador para ser aplicado en redes aéreas, para reducción de la tensión de distribución primario en 1 hilo a tensiones de utilización en 3 hilos, para alumbrado y cargas monofásicas domésticas rurales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-01 de CFE y Normas NMX-J-116-ANCE. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 5; 10; 15; 25; 37,5; 50 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 1

Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200YT/7 620 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Fase a tierra (YT) Voltaje de BT: 120/240 V Conexión BT: 3 hilos Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral Opcional: Tipo Cálido, autoprotegidos “Transformador de distribución tipo pedestal (DCS) trifásico “ Transformador o equipo para aplicación en redes subterráneas con sistema de alimentación en anillo y radial, para reducción de la tensión de distribución primaria en 4 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos, para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas, domésticas comerciales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-07 de CFE y Normas NMX-J-285-ANCE. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 300, 500 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200YT / 7 620 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Estrella aterrizada Voltaje de BT: 220Y/127 V Conexión BT: Estrella aterrizada Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante : Aceite mineral Opcional: Tipo Cálido “Transformadores de distribución tipo especial (DRS) trifásico “ Equipo fabricado para uso en redes subterráneas con sistema de alimentación en anillo, para reducción de la tensión de distribución primaria en, 4 hilos, para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas domésticas o residenciales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-08 de CFE y Normas |NMX-J-285-ANCE. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 75; 112,2; 150; 225 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200YT/7 620 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Estrella aterrizada

Voltaje de BT: 220Y/127 V Conexión BT: Estrella aterrizada Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral Opcional: Tipo cálido, con ITM en baja tensión (hasta 150 KVA) “Transformadores de distribución tipo pedestal (DRS) monofásico “ Transformador para redes subterráneas con sistema de alimentación en anillo, para reducción de la tensión de distribución primaria en 1 hilo a tensiones de utilización en 3 hilos, para alumbrado y cargas monofásicas domésticas o residenciales; diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-04 de CFE y Norma NMX-J285-ANCE. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 23; 37,5; 50; 75 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases : 1 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200YT/7 620 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Fase a tierra (YT) Voltaje de BT: 120/240 V Conexión BT: 3 hilos Elevación de temperatura: 65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30 C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral Opcional: Tipo cálido, con interruptor en baja tensión “Transformadores de distribución tipo sumergible (DCS) trifásico.” Transformador o equipo para aplicación en redes subterráneas con sistema de alimentación en anillo y radial, para reducción de la tensión de distribución primaria en 4 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos, para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas domésticas o comerciales. Diseñado de acuerdo con especificaciones K-0000-05 de CFE y especificaciones Luz y Fuerza. CARACTERISTICAS GENERALES: Capacidades: 300; 500; 750 kVA Tipo de enfriamiento: OA No. de fases: 3 Frecuencia: 60 Hz Voltaje de AT: 13 200YT/7 620 V; 23 000 V Derivaciones en AT: +/-2x2,5% Conexión AT: Estrella aterrizado Voltaje de BT: 220Y/127 V

Conexión BT: Estrella aterrizada Elevación de temperatura: 55°/65°C sobre un ambiente máximo de 40°C y promedio de 30°C en un período de 24 horas Altura de operación: 2 300 m.s.n.m. Líquido refrigerante: Aceite mineral

2.3 Subestaciones de alta tensión. Arreglos eléctricos y físicos. Dimensionamiento general. Las subestaciones se pueden clasificar según la función que desempeñan en la red eléctrica como: - Subestaciones de generación, cuyo cometido es conectar e incorporar a la red la energía producida por los diferentes centros de generación de un país (térmicos, hidráulicos, eólicos, etc.) Estas subestaciones suelen tener que elevar el nivel de tensión de la energía, desde los valores de generación a los valores de transporte. - Subestaciones de transporte de la energía, desde su punto de generación hasta las áreas de consumo. Actúan de interconexión entre un número variable de líneas de la red. - Subestaciones de distribución, que conectan las líneas de transporte con las ramas de distribución de la energía, a menor nivel de tensión, para su transporte local y distribución. Atendiendo a las soluciones constructivas de la subestación, se pueden dividir en: - Subestaciones de intemperie, donde la aparamenta eléctrica y los embarrados están situados a la intemperie, enclavados sobre el Estandarización de las cimentaciones de una subestación terreno a través de estructuras metálicas o de hormigón y sus cimentaciones. - Subestaciones de interior, donde el conjunto de la subestación se ubica en edificaciones, utilizándose sistemas de construcción convencionales o prefabricados. Estos sistemas obedecen a Criterios ambientales o de emplazamiento. Dependiendo del tipo de aparamenta utilizada, se puede realizar otra clasificación: - Subestación convencional, que monta los componentes discretos convencionales conectados entre sí mediante conexiones realizadas in situ. Pueden realizarse en intemperie o interior. - Subestaciones blindadas, que utilizan los componentes integrados y montados en fábrica, protegidos mediante pantallas metálicas y aisladas generalmente mediante gas (SF6). Pueden realizarse en intemperie o interior. Una subestación eléctrica es usada para la transformación de la tensión de la energía eléctrica. El componente principal (y más caro) de una subestación eléctrica es el transformador Una subestación es un conjunto de máquinas, aparatos y circuitos, que tienen la función de modificar los parámetros de la potencia eléctrica, permitiendo el control del flujo de energía. Las subestaciones pueden ser de transmisión o de distribución, de alta o de

media tensión, y sus componentes, y la disposición de estos, pueden variar de una subestación a otra, pero las características de los componentes siempre serán las mismas, y cada uno tendrá también dentro de la subestación, funciones específicas e importantes a la vez. Tipos de subestación Las subestaciones se pueden clasificar como sigue: • Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas. • Subestaciones receptoras primarias. • Subestaciones receptoras secundarias.

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas. Estas se encuentran en las centrales eléctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo así la transmisión en alta tensión en las líneas de transmisión. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV y la transmisión depende del volumen, la energía y la distancia. Subestaciones receptoras primarias.- Se alimentan directamente delas líneas de transmisión, y reducen la tensión a valores menores para la alimentación de los sistemas de subtransmisión o redes de distribución, de manera que, dependiendo de la tensión de transmisión pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.2, 6.9 o 4.16kV.Subestaciones receptoras secundarias.- Generalmente estas están alimentadas por las redes de subtransmisión, y suministran la energía eléctrica a las redes de distribución a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV. Las subestaciones, también se pueden clasificar por el tipo de instalación, por ejemplo Subestaciones tipo intemperie. Subestaciones de tipo interior. Subestaciones tipo blindado.

Subestaciones tipo intemperie.- Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseño, aparatos y máquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosféricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensión. Subestaciones tipo interior.- En este tipo de subestaciones los aparatos y máquinas están diseñados para operar en interiores, son pocos los tipos de subestaciones tipo interior y generalmente son usados en las industrias. Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, para facilitar el transporte y distribución de la energía eléctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente está dividida en secciones, por lo general 3 principales, y las demás son derivadas. Las secciones principales son las siguientes: 1. Sección de medición. 2. Sección para las cuchillas de paso. 3. Sección para el interruptor. Las secciones derivadas normalmente llevan interruptores, depende de qué tipo, 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. Las subestaciones eléctricas reductoras, reducen el nivel de tensión hasta valores que oscilan, habitualmente entre 13,2, 15, 20, 45 ó 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. Instalaciones eléctricas industriales

El alcance de una instalación eléctrica industrial inicia con la construcción de la acometida eléctrica que puede ser de media, alta o baja tensión. Para hacer una instalación eléctrica industrial, se tienen que tomar en cuenta desde un principio, la totalidad de los circuitos de fuerza, de iluminación y de sistemas especiales tanto en nuevas construcciones como remodelaciones. Remodelaciones de Instalaciones Eléctricas Industriales Para hacer una remodelación en un edificio o una estructura por que se requieren ampliar, las instalaciones eléctricas necesitan un análisis de cargas para proveer racionalmente los requerimientos crecientes de estos nuevos equipos, haciendo modificaciones a la subestación o grupos motor generador. También se deben planear el servicio de mantenimiento de la instalación eléctrica así como de todos los equipos eléctricos utilizados. Subestaciones eléctricas Las subestaciones eléctricas son una parte distintiva de toda instalación eléctrica industrial, ya que las empresas suministradoras de energía abastecen a los grandes consumidores en media y alta tensión. En las instalaciones eléctricas industriales con una subestación eléctrica, es el cliente el propietario del transformador reductor y el equipo de switcheo necesario para operar los circuitos de la instalación eléctrica y son alojados en la subestación eléctrica. Las subestaciones eléctricas están conformadas por tres secciones ó compartimentos a saber: el de alta tensión, el transformador reductor y el de baja tensión. Esta es la parte principal de una instalación eléctrica industrial. DIMENSIONAMIENTO GENERAL ARREGLOS FISICOS. Una vez hecha la determinación del esquema de conmutación mejor adaptado para una aplicación particular de subestación, es necesario considerar el arreglo de estación que satisfaga las muchas necesidades físicas del diseño. A la disposición del ingeniero de diseño están los siguientes arreglos de estación. - Arreglos convencionales para intemperie, de interruptor y barra tipo abierto. - Arreglos de subestación de barra invertida - Subestaciones de tamaño pequeño, con revestimiento metálico de gas hexafluoruro de azufre. Los arreglos para intemperie de interruptor y barra tipo abierto se usan, en general, en conexión con estaciones de generación y subestación. La disposición y características generales del diseño de estructuras de conmutación para intemperie se ven influenciadas por la función y tipo de instalación y por su capacidad, voltaje y limitaciones de superficie del terreno

ESTRUCTURA DE SOPORTE. Para soportar, montar e instalar debidamente el equipo eléctrico se requieren estructuras hechas de acero, aluminio , o madera, que requieren cimientos de concreto. Una subestación tipica de tipo abierto requiere estructuras de anclaje para soportar conductores de líneas de transmisión; soportar estructuras para seccionadores, transformadores de corriente. Transformadores de potencial, apartarrayos, filtros de linea, transformadores de voltaje de capacitor; y estructuras de soportes para barras rigidas y tirantes de la estacion. Cuando las estructuras son de acero o aluminio requieren cimientos de concreto, sin embargo, cuando son de madera no se requieren estos cimientos. El diseño de las estructuras de soporte se ve afectado por la s separaciones entre fases y la altura libre bajo los hilos que se requieren, por los tipos de aisladores, por la longitud y peso de las barras y otros equipos, y por el viento y la carga de hielo. En las subestaciones se requieren otros trabajos estructurales concretos que comprenden la selección y preparación del terreno, caminos, salas de control, registros, conduits, dusctos, drenajes, diques y cercas. SELECCIÓN DEL TERRENO. Estos trabajos comprenden un estudio de topografía y la trayectoria de escurrimientos de la zona, junto con la investigación del subsuelo DIAGRAMAS UNIFILARES Y SÍMBOLOS CONVENCIONALES APLICADOS A LOS DIAGRAMAS DE SUBESTACION DIAGRAMA UNIFILAR El punto de partida para diseño de una subestación eléctrica es el llamado diagrama unifilar. Este diagrama debe mostrar la conexión y arreglo de todos los equipos eléctricos, es decir, barras, puntos de conexión, transformadores de potencia, acoplamiento entre bahías, interruptores, transformadores de instrumento, cuchillas desconectadoras, apartarrayos, etc., Para elaborar el diagrama unifilar, se debe considerar el arreglo de barras, el grado de flexibilidad en operación y la confiabilidad; de hecho, antes de proceder a la definición de las características de los distintos elementos de la subestación; así como su posible localización, se debe elaborar al menos un diagrama simplificado en donde se indique el arreglo propuesto de barras y su posición relativa. Existen distintas variaciones para los arreglos de barras; la selección de un arreglo en particular, depende de varios factores, por ejemplo, el voltaje del sistema, la posición de la

subestación en el sistema, la flexibilidad de operación, la confiabilidad en suministro, y el costo. En adición a esto se deben considerar los siguientes aspectos técnicos, antes de tomar una decisión: - Simplicidad en el sistema. - El mantenimiento se debe realizar fácilmente, sin interrupción del servicio; o peligro para el personal de operación. - Se debe tener disponibilidad y arreglos alternativos; en el caso de salidas de servicio, o fallas en algunos equipos. - El arreglo del equipo no debe limitar la expansión y aumento en el crecimiento de la carga, hasta un valor determinado. - Debido a que de hecho, cada parte del equipo constituye un punto débil; de manera que en los casos necesarios se debe considerar la posibilidad de usar equipo adicional (redundancia en el equipo).; para cubrir posibles contingencias (fallas). - La instalación se debe realizar en forma tan económica, como sea posible, sin perder de vista la continuidad en el servicio.

2.4 Subestaciones de alta tensión. Capacidades y selección de TC’s., TP’s., apartarrayos, cuchillas e interruptores de alta tensión. CAPACIDAD Y SELECCIONDE LOS TC’S. La función de un transformador de corriente es la reducir a valores normales y no peligrosos, las características de corriente en un sistema eléctrico, con el fin de permitir el empleo de aparatos de medición normalizados, por consiguiente más económicos y que pueden manipularse sin peligro. Un transformador de corriente es un transformador de medición, donde la corriente secundaria es, dentro de las condiciones normales de operación, prácticamente proporcional a la corriente primaria, y desfasada de ella un ángulo cercano a cero, para un sentido apropiado de conexiones. El primario de dicho transformador está conectado en serie con el circuito que se desea controlar, en tanto que el secundario está conectado a los circuitos de corriente de uno o varios aparatos de medición, relevadores o aparatos análogos, conectados en serie. Un transformador de corriente puede tener uno o varios devanados secundarios embobinados sobre uno o varios circuitos magnéticos separados. Los factores que determinan la selección de los transformadores de corriente son:

- El tipo de Transformador de Corriente. - El tipo de instalación. - El tipo de aislamiento. - La potencia nominal. - La clase de precisión. - El tipo de conexión. - La Corriente Nominal Primaria. - La Corriente Nominal Secundaria. Tipo de Transformador de Corriente. Existen tres tipos de TC según su construcción: a) Tipo devanado primario. Este como su nombre lo indica tiene mas de una vuelta en el primario. Los devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados permanentemente a un núcleo laminado. Esta construcción permite mayor precisión para bajas relaciones. b) Tipo Barra. Los devanados primarios y secundarios están completamente aislados y ensamblados permanentemente a un núcleo laminado. El devanado primario, consiste en un conductor tipo barra que pasa por la ventana de un núcleo. c) Tipo Boquilla (Ventana o Bushing). El devanado secundario está completamente aislado y ensamblado permanentemente a un núcleo laminado. El conductor primario pasa a través del núcleo y actúa como devanado primario. Tipo de Instalación. Los aparatos pueden ser construidos para ser usados en instalaciones interiores o exteriores. Generalmente, por razones de economía, las instalaciones de baja y media tensión, hasta 25 KV., son diseñadas para servicio interior. Las instalaciones de tipo exteriores son de tensiones desde 34.5 KV a 400 KV., salvo en los casos donde, por condiciones particulares se hacen instalaciones interiores para tensiones hasta 230 KV. Es conveniente examinar además, el tipo de TC que se pueda instalar, dependiendo de las facilidades de mantenimiento. Tipo de Aislamiento. Los materiales que se utilizan. para el aislamiento dependen del voltaje del sistema al que se va a conectar, la tensión nominal de aislamiento debe ser al menos igual a la tensión más elevada del sistema en que se utilice. Los tipos de aislamiento se dividen en tres clases: a) Material para baja tensión. Generalmente los TC's son construidos con aislamiento en aire o resina sintética, suponiéndose que lo común son las instalaciones interiores. b) Material de media tensión. Los transformadores para instalaciones interiores (tensión de 3 a 25 KV) son construidos con aislamiento de aceite con envolvente de porcelana (diseño antiguo), o con resina sintética (diseño moderno).

Hay que hacer notar que la mayoría de los diseños actuales emplean el material seco, los aparatos con aislamiento en aceite o masa aislante (compound) se utilizan muy poco y sólo para instalaciones existentes. Los aparatos para instalaciones exteriores son generalmente construidos con aislamiento porcelana-aceite, aunque la técnica más moderna está realizando ya aislamientos en seco para este tipo de transformadores. c) Materiales para alta tensión. Los transformadores para alta tensión son aislados con papel dieléctrico, impregnados con aceite y colocados en una envolvente de porcelana. Es importante definir la altitud de la instalación sobre el nivel del mar, ya que las propiedades dieléctricas de los materiales y del aire disminuyen con la altitud. Normalmente todos los equipos se diseñan para trabajar hasta 1000 Mts sobre el nivel del mar, si la altitud es mayor el nivel de aislamiento debe ser mayor. Potencia Nominal. La potencia nominal que se debe seleccionar para los transformadores de medición, está en función de la utilización a que se destina el aparato. Para escoger la potencia nominal de un transformador de corriente, se hace la suma de las potencias nominales de todos los aparatos conectados al secundario. Se debe tener en cuenta por otro lado, la impedancia de las líneas, si las distancias entre los transformadores y los instrumentos de medición, son importantes. Se escoge la potencia normal inmediata superior a la suma de las potencias. Los valores normales de las potencias de precisión y de sus factores de potencia, según ANSI, están dados en la Tabla G.1. El tipo de conexión. Hay tres formas en las que normalmente se conectan los secundarios de los transformadores de corriente, en circuitos trifásicos: 1) en estrella; 2) en delta abierta o V y 3) en delta. 1) Conexión en estrella. En esta conexión se colocan tres transformadores de corriente, uno en cada fase, con relevadores de fase en dos o tres de las fases para detectar fallas de fase. En sistemas aterrizados, un relevador conectado en el común de los tres TC's detecta cualquier falla a tierra o por el neutro. En sistemas no aterrizados conectados de la misma forma puede detectar fallas a tierra múltiples de diferentes alimentadores. Las corrientes en el secundario están en fase con las del primario. 2) Conexión en delta abierta. Esta conexión es básicamente la misma que la conexión en delta pero con una pierna faltante, usando solo dos TC's. Con esta conexión se puede lograr una protección contra falla entre fases, en las tres fases,

pero solo ofrece protección de fallas a tierra para las fases en que se tiene TC y si el ajuste del relevador está por debajo de la magnitud de la falla. En esta conexión las corrientes del secundario están en fase con las del primario. Ya que, con esta conexión no es posible detectar las fallas de secuencia cero, rara vez se usa como única protección del circuito. Frecuentemente se acompaña con un TC de secuencia cero tipo dona. Este TC de secuencia cero se puede aplicar en sistemas aterrizados o flotados, y como estos transformadores y sus relevadores asociados no son sensibles a las corrientes de fase, estos pueden ser de relativa baja capacidad, por lo mismo pueden ser muy sensibles a fallas a tierra. 3) Conexión en delta. Esta configuración utiliza tres transformadores de corriente, pero a diferencia de la conexión en estrella, los secundarios de interconectan antes de conectarlos a los relevadores. Este tipo de conexión se utiliza para la protección diferencial de transformadores de potencia. La conexión en delta de los TC's se utiliza en el lado del transformador de potencia conectado en estrella, y la conexión en estrella de los TC's se usa en el lado del transformador conectado en delta. CUCHILLAS Y FUSIBLES Definición y operación de cuchillas desconectadoras. La cuchilla desconectadora es un elemento que sirve para desconectar físicamente un circuito eléctrico. Por lo general se operan sin carga, pero con algunos aditamentos se puede operar con carga, hasta ciertos límites. Cuchilla fusible. La cuchilla fusible es un elemento de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tiene dos funciones: como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y como elemento de protección. El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible, que se encuentra dentro del cartucho de conexión y desconexión. El dispositivo fusible se selecciona de acuerdo con el valor de corriente nominal que va a circular por él, pero los fabricantes tienen el correspondiente valor de corriente de ruptura para cualquier valor de corriente nominal. Los elementos fusibles se construyen fundamentalmente de plata (en casos especiales), cobre electrolítico con aleación de plata, o cobre aleado con estaño. Criterios de selección. Según Harper, los criterios generales para la selección de las cuchillas son: Garantizar un aislamiento dieléctrico a tierra y sobre todo en la apertura. Por lo general, se requiere entre puntos de apertura de la cuchilla un 15 o 20% de exceso en el nivel de aislamiento con relación al nivel de aislamiento a tierra. Conducir en forma continua la corriente nominal sin que exista una elevación de temperatura en las diferentes partes de la cuchilla y en particular en los contactos.

Debe soportar por un tiempo especificado (generalmente 1 segundo) los efectos térmicos y dinámicos de las corrientes de cortocircuito. Las maniobras de cierre y apertura se deben realizar sin posibilidad de que se presenten falsos contactos o posiciones falsas aún en condiciones atmosféricas desfavorables. APARTARRAYOS Naturaleza de las sobretensiones y sus efectos Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de un sistema pueden ser de dos tipos: 1. sobretensiones de tipo atmosférico. 2. sobretensiones por fallas en el sistema. Definición y operación de apartarrayos. El apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobre tensiones de tipo atmosférico. Las ondas que presentan durante una descarga atmosférica viajan a la velocidad de la luz y dañan al equipo si no se tiene protegido correctamente; para la protección del mismo se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos: 1. descargas directas sobre la instalación 2. descargas indirectas De los casos anteriores el más interesante, por presentarse con mayor frecuencia, es el de las descargas indirectas. El apartarrayos, dispositivo que se encuentra conectado permanentemente en el sistema, opera cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. Su principio general de operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuya operación está determinada de antemano de acuerdo a la tensión a la que va a operar. Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en el principio general de operación; por ejemplo: los más empleados son los conocidos como "apartarrayos tipo autovalvular" y "apartarrayos de resistencia variable". El apartarrayos tipo auto valvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Se emplea en los sistemas que operan a

grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación. El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución. La función del apartarrayos no es eliminar las ondas de sobretensión Presentadas durante las descargas atmosféricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales para las máquinas del sistema. Las ondas que normalmente se presentan son de 1.5 a 1 micro seg. (Tiempo de frente de onda). La función del apartarrayos es cortar su valor máximo de onda (aplanar la onda). Las sobretensiones originadas por descargas indirectas se deben a que se almacenan sobre las líneas cargas electrostáticas que al ocurrir la descarga se parten en dos y viajan en ambos sentidos de la línea a la velocidad de la luz. Los apartarrayos protegen también a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual tiene un cierto radio de protección. Para mayor seguridad a las instalaciones contra las cargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda semejantes a los que se colocan en las líneas de transmisión. La tensión a que operan los apartarrayos se conoce técnicamente como tensión de cebado del apartarrayos. El condensador se emplea como filtro con los apartarrayos de los generadores. INTERRUPTORES DE POTENCIA Definición y tipos de interruptores. Un interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito eléctrico. Si la operación se efectúa sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora. Si la operación de apertura o de cierre la efectúa con carga (corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia. Los interruptores en caso de apertura, deben asegurar el aislamiento eléctrico del circuito.

Existen distintas formas de clasificar a los interruptores, una de ellas, según Harper, es por medio de extinción, pudiendo ser: interruptores en aceite (que ya no se utilizan), interruptores neumáticos, interruptores en vacío e interruptores en hexafloruro de azufre. También se clasifican los interruptores como de construcción de "Tanque muerto" o de "Tanque vivo". De tanque muerto significa que el tanque del interruptor y todos sus accesorios se mantienen al potencial de tierra y que la fuente externa y conexiones a la carga se hacen por medio de boquillas convencionales. De tanque vivo significa que las partes metálicas y de porcelana que contienen el mecanismo de interrupción se encuentran montadas sobre columnas de porcelana aislante y están, por lo tanto, al potencial de línea. En la siguiente tabla se clasifican por medio de su interrupción y su disponibilidad. Los interruptores de aceite se pueden clasificar en 2 grupos: 1. Interruptores de gran volumen de aceite. 2. Interruptores de pequeño volumen de aceite. Interruptores de gran volumen de aceite. Estos interruptores reciben ese nombre debido a la gran cantidad de aceite que contienen. Generalmente se constituyen de tanques cilíndricos y pueden ser monofásicos. Los trifásicos son para operar a voltajes relativamente pequeños y sus contactos se encuentran contenidos en un recipiente común, separados entre sí por separadores (aislante). Por razones de seguridad, en tensiones elevadas se emplean interruptores monofásicos (uno por base de circuitos trifásicos. Las partes fundamentales en los interruptores son: Tanque o recipientes. Boquillas y contactos fijos. Conectores (elementos de conexión al circuito). Vástago y contactos móviles. Aceite de refrigeración. Cuando opera el interruptor debido a una falla, los contactos móviles se desplazan hacia abajo, separándose de los contactos fijos. Al alejarse los contactos móviles de los fijos, se va creando una cierta distancia entre ellos, y en función de esta distancia está la longitud del arco eléctrico. El arco da lugar a la formación de gases, de tal manera que se crea una burbuja de gas alrededor de los contactos, que desplaza una determinada cantidad de aceite. Conforme aumenta la separación entre los contactos, el arco crece y la burbuja se hace mayor, de tal manera que al quedar los contactos en su separación total, la presión ejercida por el aceite es considerable, por lo que en la parte superior del

recipiente se instala un tubo de fuga de gases. Los interruptores de grandes capacidades con gran volumen de aceite originan fuertes presiones internas que en algunas ocasiones pueden explosiones. Para disminuir estos riesgos se idearon dispositivos donde se forman las burbujas de gas, reduciendo las presiones a un volumen menor. Estos dispositivos reciben el nombre de "cámaras de extracción" y dentro de estas cámaras se extingue el arco. El procedimiento de extinción es el siguiente: 1. Al ocurrir una falla se separan los contactos que se encuentran dentro de la cámara de extinción. 2. Los gases que se producen tienden a escapar, pero como se hallan dentro de la cámara que contiene aceite, originan una violenta circulación de aceite que extingue el arco. 3. Cuando el contacto móvil sale de la cámara, el arco residual se acaba de extinguir, entrando nuevamente aceite frío a la cámara. 4. Cuando los arcos se han extinguido, se cierran los elementos de admisión de la cámara. El elemento de desconexión en los interruptores de gran volumen de aceite lo constituyen los contactos móviles. Estos contactos se pueden accionar en general de 3 maneras distintas: Mecánicamente, por medio de sistemas volante-bielas o engrane-bielas. Magnéticamente, por medio de un electroimán conocido como bobina de disparo que acciona el trinquete de retención de los contactos móviles al ser energizado; se puede energizar manualmente (por medio de botón) o automáticamente (por medio de relevador). La acción de conexión o desconexión se puede efectuar substituyendo el volante o los engranes con un motor eléctrico que puede operarse a control remoto. Interruptores de pequeño volumen de aceite. Los interruptores de reducido volumen de aceite reciben este nombre debido a que su cantidad de aceite es pequeña en comparación con los de gran volumen. (Su contenido varía entre 1.5 y 2.5% del que contiene los de gran volumen.) Se constituyen para diferentes capacidades y voltajes de operación y su construcción es básicamente una cámara de extinción modificada que permite mayor flexibilidad de operación. El funcionamiento de este interruptor es el siguiente: 1. Al ocurrir una falla se desconecta el contacto móvil 3 originándose un arco eléctrico. 2. A medida que sale el contacto móvil, se va creando una circulación de aceite entre las diferentes cámaras que constituyen el cuerpo.

3. Al alcanzar el contacto móvil su máxima carrera al aceite que circula, violentamente extingue el arco por completo. 4. Los gases que se producen escapan por la parte superior del interruptor. Interruptores de aire. Debido al peligro de explosión e incendio que representan los interruptores en aceite, se fabrican los interruptores neumáticos, en los cuales la extinción del arco se efectúa por medio de un chorro de aire a presión. El aire a presión se obtiene por un sistema de aire comprimido que incluye una o varias impresoras, un tanque principal, un tanque de reserva y un sistema de distribución en caso de que sean varios interruptores. El proceso general es el siguiente: 1. Cuando ocurre una falla la detecta el dispositivo de control, de tal manera que una válvula de solenoide acciona a la válvula principal (2), ésta se abre, permitiendo el acceso de aire a los aisladores huecos (1). 2. El aire a presión que entra en los aisladores huecos presiona por medio de un embolo a los contactos (5). 3. Los contactos (5) accionan a los contactos (6) que operan simultáneamente abriendo el circuito. 4. Como los aisladores huecos (1) se encuentran conectados directamente a las cámaras de extinción (3), al bajar los contactos (5) para accionar a los contactos (6) el aire a presión que se encuentra en los aisladores entra violentamente a la cámara de extinción (3) extinguiéndose el arco.

2.5 Subestaciones abiertas de media tensión.- Acometida y elección del sistema de medición. Arreglos de circuitos primarios, capacidades y selección de componentes primarios y el dimensionamiento general. 2.6 Subestaciones compactas de media tensión. Especificaciones de tableros, arreglos de distribución de circuitos y selección de componentes primarios. Dimensionamiento general. 2.7 Subestaciones tipo pedestal de media tensión. Bases de montaje y registros primarios, características, conexiones, accesorios premoldeados y sistema de tierra. 2.8 Acometidas primarias para subestaciones de potencia. Arreglos y selección de componentes para alta y media tensión: aéreo-aéreo y aéreocable de energía.