MANUAL DE OPERACIÓN DIGITAL SISTEMA ELÉCTRICO 13.8KV …

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MANUAL DE OPERACIÓN DIGITAL SISTEMA ELECTRICO 13.8KV ZONA COLIMA

INFORME TÉCNICO DE RESIDENCIA PROFESIONAL QUE PRESENTA:

MANUAL DE OPERACIÓN DIGITAL SISTEMA ELÉCTRICO 13.8KV

ZONA COLIMA

Nombre del Residente

Michel Iván Gálvez Jaime

Nombre del Asesor

Rosario Lugo Báez

Nombre de la Carrera

Mecatrónica

Villa de Álvarez, Col., a 01 de Julio de 2018

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Índice

Presentación de la empresa……………………………………………………………… 3

Introducción…………………………………………………………………………….. 4

Justificación…………………………………………………………………………….. 5

Objetivos……………………………………………………………………………….. 5

Problemas a resolver…………………………………………………………………… 6

Procedimiento y resultados……………………………………………………………... 6

Creación base de datos de puntos de seccionamiento por circuito……………… 7

Actualización digital de datos de trayectorias de media tensión……………… 13

Actualización de parámetros para coordinación de protecciones……………… 16

Conclusiones……………………………………………………………………………. 18

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Presentación de la empresa donde fue desarrollado el proyecto.

Comisión Federal de Electricidad (CFE) es una empresa productiva del estado mexicano

encargada de controlar, generar, transmitir y comercializar energía eléctrica en todo el país.

Este proyecto fue realizado en el estado de Colima, instalaciones que se encuentran

ubicadas en la Carretera Colima – Coquimatlán km. 2.5, El Yaqui, 28950, Colima, Col.

Teléfono: 30 8 06 18

Horario de atención: Lunes a Viernes de 8:00 a 15:00 y Sábado de 9:00 a 13:00.

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INTRODUCCIÓN

La Seguridad en el Trabajo es uno de los aspectos más importantes de la actividad laboral.

En este sentido muchas veces la seguridad no se trata tan en serio como se debería; lo que

puede acarrear serios problemas no sólo para los empleados sino también para los

empresarios y en este caso, para todas las personas en general; ya que el objetivo principal

de esta empresa es generar y transmitir energía eléctrica en toda la república mexicana.

En este caso, las prácticas profesionales fueron realizadas en las instalaciones de Colima

(división centro occidente), se encarga de una gran cantidad de zonas rurales y urbanas

dentro y fuera del estado de Colima.

Esta empresa tiene como prioridad la seguridad de todo su personal y principalmente la de

las personas que habitan en las zonas que se encuentran dentro de su sistema eléctrico de la

división centro occidente de la zona de Colima.

¿Cómo corre peligro la población de esta zona?

Debido a que se pueden encontrar en la calle distintos tipos de equipamientos que manejan

una alta cantidad de tensión eléctrica, como cables, postes, restauradores, etc. Estos

elementos pueden sufrir un daño debido a diferentes causas, tales como lluvia, truenos,

polvo, sobre calentamientos, voltaje excesivo o que alguno de sus componentes llegue al

final de su vida útil. Al estar en permanente contacto con la gente, es necesario tener una

alta seguridad, la cual conlleva a realizar un plan de mantenimiento preventivo para así

tener un acceso y localización rápida en caso de ocurrir algún percance. Este plan analiza el

estado de los componentes eléctricos y almacena su ubicación geográfica para saber si el

equipo se encuentra trabajando correctamente, si tiene un mal funcionamiento o si llega a

suceder algún incidente, actuar de manera eficiente evitando cualquier tipo de daño

material o personas que estén al alcance.

Para implementar este plan de mantenimiento se debe llevar a cabo una serie de tareas en

las cuales se realiza un seccionamiento de cada uno de los circuitos que forman parte de las

distintas subestaciones que están dentro de la división centro occidente de la zona de

Colima, un diseño de los circuitos donde se incluyen las trayectorias de los elementos que

los conforman y un análisis termográfico de sus estructuras y componentes.

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JUSTIFICACIÓN

La aprobación de este proyecto fue llevada a cabo bajo las circunstancias e importancia que

tiene para la empresa llevar un control y localización de elementos que sirven para lograr

uno de sus objetivos; transmitir energía eléctrica en toda la división centro occidente zona

Colima. Con este proyecto que no solo resulta beneficiada la empresa, sino también las

personas que habitan, trabajan o realizan cualquier tipo de actividad dentro de los circuitos.

Hoy en día la energía eléctrica es indispensable para los seres humanos, ya que la mayoría

de los aparatos que son utilizados en la vida cotidiana hacen consumo de la electricidad, en

el hogar, en el trabajo, centros de entretenimiento, alumbrado público, etc. Es por eso que

este proyecto es considerado de suma importancia porque de ser desarrollado con éxito

serán mejorados los procedimientos y se reducirán los tiempos al operar y aplicar planes de

mantenimiento a las redes de media tensión.

Cabe mencionar, que este proyecto ha tenido una gran influencia para mí y que me ha

ayudado a implementar y a su vez, a mejorar mi conocimiento. Al tratar con empresas que

tienen procesos y objetivos que beneficiaran a una cantidad tan grande de personas se debe

tener una mayor responsabilidad, enfoque y calidad en las tareas a realizar para obtener con

éxito los objetivos del proyecto que fueron planteados.

OBJETIVOS

Optimizar la operación de la red de distribución ante contingencias.

Implementar plan de mantenimiento preventivo.

Disminuir planes de mantenimiento correctivo.

Diseñar circuitos con trayectorias de media tensión en el software AutoCAD.

Analizar estructuras y partes eléctricas por medio de cámara termográfica para

detección de daños o mal funcionamiento.

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PROBLEMAS A RESOLVER

Debido a la importancia que tiene CFE en la vida cotidiana de las personas, su

mayor prioridad es la seguridad de las mismas, donde sus principales problemas a

resolver son:

Reducción del tiempo de restablecimiento de los circuitos de media tensión.

Tener un fácil y rápido acceso a las ubicaciones geográficas de todos los elementos

que conformen los circuitos.

Conocer distancias y trayectorias de cada poste que forma parte del circuito.

Evitar daños repentinos que provoquen apagones en la zona Colima.

Evitar daños materiales y/o daños a personas.

PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

En esta parte del informe, se dará a conocer de forma detallada las actividades que se

realizaron en tiempo y forma, las cuales se mencionarán a continuación:

1. Creación base de datos de puntos de seccionamiento por circuito.

2. Actualización digital de datos de trayectorias de media tensión.

3. Actualización de parámetros de circuitos para coordinación de protecciones.

Estas actividades fueron realizadas en ese orden, tal y como fue requerido por mi asesor por

parte de la empresa CFE, cubriendo 4 meses, así como lo marca el siguiente cronograma

donde se muestra la duración de cada actividad.

ACTIVIDAD SEMANA FEB MAR ABR MAY JUN JUL

CREACION BASE DE DATOS DE PUNTOS DE

SECCIONAMIENTO POR CIRCUITO

1

2

3

4

ACTUALIZACION DIGITAL DE DATOS DE TRAYECTORIAS DE

MEDIA TENSION

1

2

3

4

ACTUALIZACION DE PARAMETROS DE CIRCUITOS

PARA COORDINACION DE PROTECCIONES

1

2

3

4 Tabla 1 Cronograma de actividades realizadas.

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Creación de base de datos de puntos de seccionamiento por circuito.

Para la realización de esta primera actividad, se recaudaron las ubicaciones geográficas de

distintas estructuras eléctricas basadas en la distribución de energía eléctrica por todas las

subestaciones que se incluyen en la zona Colima.

Para entender mejor lo que trata este proyecto, se explicarán los elementos que lo

conforman:

Subestación - Una subestación eléctrica es una instalación, o conjunto de dispositivos

eléctricos, que forma parte de un sistema eléctrico de potencia. Su principal función es

la producción, conversión, transformación, regulación, repartición y distribución de la

energía eléctrica. La subestación debe modificar y establecer los niveles de tensión de una

infraestructura eléctrica, para que la energía eléctrica pueda ser transportada y distribuida.

Restauradores (R) – son equipos eléctricos autocontrolados o interruptores de reconexión

automática que suelen instalarse como parte de las redes de distribución de energía

eléctrica. Su función principal es la de interrumpir el paso de electricidad y cerrar

sobrecorrientes de régimen transitorio, también entendidas como circuitos de corriente

alterna, por medio del uso de secuencias y operaciones de cierres y apertura rápida o lenta,

todo esto con el objetivo de tener control y coordinación con el resto de dispositivos que

conforman las redes eléctricas aéreas.

Este control y coordinación que se logra en la red al contar con un dispositivo como este es

sumamente útil cuando se presentan fallas en las líneas de distribución, pues con este

equipo es posible aislar la línea en la que se presenta el inconveniente en un punto muy

cercano a la falla, para así realizar el proceso de reconexión correspondiente,

interrumpiendo la distribución eléctrica el menor tiempo posible. De igual forma, un

restaurador también puede interrumpir una falla mínima o temporal con el fin de evitar que

se convierta en una falla mayor o permanente.

Los principios básicos de funcionamiento de un dispositivo de este tipo son los siguientes:

cuando el equipo recibe energía eléctrica estable, su funcionamiento se limita a mantener el

control y coordinación de la red, pero si la corriente recibida rebasa el umbral, es decir, un

nivel de energía superior al preestablecido, entonces ocurren diferentes operaciones de

disparo rápido y retardado, dependiendo de la gravedad o tipo de falla (temporal o

permanente).

Desconectadores (D) - Son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas

partes de una instalación eléctrica, para efectuar maniobras de operación o bien de

mantenimiento. La misión de estos aparatos es la de aislar tramos de circuitos de una forma

visible.

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Cuchillas (C) y Cuchillas de Operación en Grupo (T) – Permite el aislamiento físico de una

parte de la instalación para darle seguridad a la misma, a sus equipos y al personal

encargado de dar mantenimiento. Normalmente van asociadas a ambos lados de un

interruptor y también, en algunos esquemas se emplean para poder conectar un circuito a

una barra de transferencia.

Seccionadores (S) – Los seccionadores son equipos que se instalan en las redes

subterráneas de electricidad y su función es la protección de las redes eléctricas, tanto en las

líneas de CFE como las líneas de algún servicio particular.

De igual forma, dependiendo su configuración, el equipo secciona en diferentes partes la

distribución de energía eléctrica y/o switchea entre dos o más circuitos de alimentación.

Este equipo cuenta con protecciones electrónicas, para que en dado caso se presente alguna

falla en una carga en particular, la protección se active abriendo el circuito de esa vía,

cortando de esa forma la energía de la carga que presenta el problema y protegiendo la red

principal de CFE y los diferentes circuitos particulares que se encuentran conectados al

mismo equipo, todas las demás cargas que se encuentran conectadas al equipo siguen

energizadas y operando sin ningún problema.

Una vez que se obtuvieron las ubicaciones geográficas de cada uno de las estructuras

eléctricas, se subieron a la aplicación de Google Earth Pro seccionado por subestaciones a

lo largo de la zona centro occidente.

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Ilustración 1 Seccionamiento por subestación.

La imagen anterior muestra las subestaciones que existen dentro de la zona centro

occidente. Cada subestación distribuye energía eléctrica a lo largo de un cierto perímetro y

están constituidas por dos o más circuitos, los cuales están formados por las estructuras

eléctricas ya mencionadas anteriormente y otras más que serán explicadas en las siguientes

actividades que complementan este proyecto de residencia profesional. Por medio de estos

circuitos se alimentan un gran número de poblaciones que se encuentran en todo el estado

de Colima y algunas pocas en el estado de Jalisco y Michoacán.

Una vez seccionado por subestación, se agregaron los circuitos pertenecientes a la misma,

como en el ejemplo siguiente, donde se muestra los circuitos que son parte de la

subestación CNO (Colima Norte):

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Ilustración 2 Circuitos pertenecientes a la subestación CNO.

Esta subestación alimenta de energía eléctrica a los 5 circuitos que se pueden observar en la

imagen anterior, cada circuito está formado por diferentes cantidades de equipos eléctricos.

Las cantidades dependen de la longitud del circuito y del número de circuitos que se

necesiten para abastecer toda la zona que se le brindará energía eléctrica desde la

subestación. Los equipos eléctricos se pueden encontrar en los postes que están ubicados en

las banquetas de las calles y/o dentro de instalaciones, algunos solo ayudan a dar

seguimiento de las líneas transmisoras y otros, tales como restauradores, desconectadores y

seccionadores que son los que importan en esta parte del proyecto, y que ya fueron

mencionadas al principio de esta actividad.

En el ejemplo siguiente se mostrará a uno de los circuitos que forma a la CNO:

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Ilustración 3 Elementos que forman parte del circuito CNO04065.

Ilustración 4 Circuito CNO04065.

Donde cada elemento cuenta con un código ya predeterminado por la empresa para su

identificación y en este caso, le da un fácil acceso al personal que necesite saber la

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localización de algún elemento que requiera reparación o una inspección de su

funcionamiento.

Como ya se mencionó, cada subestación está integrada de varios circuitos, los cuales están

conectados entre sí. Para que esto ocurra, hay elementos que forman parte de dos circuitos,

como se indica en la imagen siguiente:

Ilustración 5 Elemento que enlaza a los circuitos AIA04010 y AIA04020.

En este caso, el elemento C3503 forma parte de los circuitos AIA04010 y AIA04020 de la

subestación de Armería (AIA), creando una conexión entre ambos.

Este procedimiento se siguió de la misma manera con cada uno de los circuitos de cada

subestación que integra a la zona centro occidente, como se puede ver en la siguiente

imagen:

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Ilustración 6 Vista de todos los elementos que forman parte de la división Centro Occidente.

En la imagen anterior se observan todos los elementos, facilitando al personal de CFE un

rápido acceso al seleccionar alguno de ellos, en donde le dará la ubicación para poder

atender alguna contingencia con mayor eficiencia.

Actualización digital de datos de trayectorias de media tensión.

En esta parte del proyecto se hizo uso del software AutoCAD en el cual se realizaron y se

modificaron diseños de circuitos pertenecientes a subestaciones de la división centro

occidente.

Esta actividad fue realizada con el objetivo de tener un croquis en un software y un mejor

acceso a las trayectorias de media tensión, donde se agregarán elementos de los cuales se

habló en la actividad anterior, tales como restauradores, desconectadores, etc. Donde de

igual manera se especificará la distancia (en metros) que hay entre uno y otro siguiendo la

trayectoria del circuito.

Los croquis de las ciudades y poblaciones rurales se me facilitaron por parte del personal de

la empresa para realizar una mejor estructura de las trayectorias de media tensión, como

ejemplo, se puede observar en la siguiente imagen:

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Ilustración 7 Vista del circuito SCC04015.

En esta imagen se muestra un croquis de la parte norte del estado de Colima y una parte del

estado de Jalisco, que es por donde pasa el circuito SCC04015 de la subestación SCC

(Cuauhtémoc) de la división centro occidente. El croquis del circuito que se realizó está de

color morado que va de algunas comunidades del estado de Colima pasando a otras

comunidades que se encuentran en el estado de Jalisco.

Para una mejor apreciación del circuito completo, se anexo la siguiente ilustración:

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Ilustración 8 Circuito SCC04015 sin las comunidades.

Y por último, para la actualización de datos de las trayectorias, se agregaron al circuito los

elementos, y las distancias (en metros) que existen entre un elemento y otro, o entre un

elemento y la subestación. Todo esto para fines de tener mayor información que sea de

utilidad en un futuro para crear mejoras de seguridad y funcionamiento en zonas alejadas a

los centros de distribución y mantenimiento.

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Ilustración 9 Circuito SCC04015.

En esta imagen, se observa de color rojo a los elementos (restauradores y cuchillas), de

color morado a los postes y líneas de media tensión, y de color blanco la distancia que hay

entre cada poste. Esto se realizó principalmente con los circuitos de las zonas mas alejadas

como se mencionó anteriormente, donde no se tiene un rápido acceso a la revisión y/o

mantenimiento como a las zonas más cercanas.

Actualización de parámetros de circuitos para coordinación de protecciones.

La Comisión Federal de Electricidad y el Sindicato Único de Trabajadores Electricistas de

la República Mexicana (SUTERM), conscientes de la necesidad de otorgar la máxima

protección tanto a la salud, a la vida de los trabajadores, a la integridad de las instalaciones,

equipos de la institución y la sociedad en su conjunto, reconocen que la seguridad forma

parte del trabajo mismo, por lo que debe ser una actividad permanente en todos los niveles.

La seguridad se define en este sentido como el conjunto de técnicas y procedimientos que

tienen por objeto eliminar o disminuir el riesgo de que se produzcan los accidentes de

trabajo.

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Para minimizar riesgos e identificar las problemáticas, e incluso anticiparlas, se realizó esta

última actividad, que fue una inspección en cada uno de los postes que integran los

circuitos de media tensión que forman parte de subestaciones cercanas al centro de

operación y mantenimiento.

Esta actividad consistió en inspeccionar cada poste de circuitos de algunas subestaciones

como CNO (Colima Norte), VDA (Villa de Álvarez), BCT (Bicentenario) y MTE

(Moralete). Para realizar la inspección se llegó a la ubicación de los postes y se tomó una

foto con una FLIR E4 cámara térmica infrarrojo, para así hacer un diagnóstico de los

distintos elementos que forman el equipo eléctrico.

Ilustración 10 Foto térmica tomada a transformador.

Una vez recabadas las fotos de cada circuito se hacía un análisis de la temperatura de cada

elemento.

Esto con el fin de saber si el elemento se encontraba en óptimas condiciones para seguir

funcionando o si ocupaba un reemplazo o un mantenimiento preventivo antes de que

ocurriera alguna falla inesperada.

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CONCLUSION

Este proyecto ha dejado una gran experiencia tanto laboral como personal, ya que me ha

brindado conocimiento importante en el ámbito de la electricidad y su funcionamiento, y

sobretodo la gran importancia y cargo que tiene la Comisión Federal de Electricidad en la

vida industrial y personal que tiene día a día la sociedad.

En este caso, este proyecto tuvo un objetivo general, el cual fue la seguridad, siendo un

tema de suma importancia ya que se maneja un alto nivel de tensión que puede dañar

gravemente a las instalaciones y en el peor de los casos, causar la muerte de personal de la

empresa mientras está realizando mantenimiento a los equipos, o de cualquier persona fuera

de casa que se encuentre cerca los postes donde puede ocurrir una explosión, incendio o

cualquier otro accidente.

Debido a esto, CFE es una empresa que tiene bien en claro que el tema de la seguridad es

prioridad ante todo y que me ha enseñado que siempre se deben tomar ciertas medidas de

protección al realizar cualquier actividad que incluya algún cierto tipo de riesgo.

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