Trabajo final, en la clase de seleccin y mtto. de Subestaciones Compactas. 5 EV. CBTis 156-2010,

PREGUNTAS Y PROBLEMAS RELACIONADOS CON EL FUNCIONAMIENTO Y MANTAENIMIENTO DE LAS SUBESTACIONES COMPACTAS Instruccin: Sintetiza la respuesta en uno a cinco renglones, por pregunta u inciso.00. Cual es la parte mas importante de una subestacin y bajo qu principio opera:

0. seala cuantos tipos de interconexin del primario y el secundario y sus ventajas: a) Estrella- Estrella b) Estrella Deltac) Delta- Estrella

d) Delta Delta

e) delta- abierta

f) conexin- exafasica

1. Porqu usar subestaciones? Porque Las subestaciones elctricas, no obstante su elevado costo, son convenientes al usuario y a CFE: Para CFE, debido a que la transmisin en alto voltaje y baja corriente, resulta ms econmica, al reducir las prdidas calorficas i2R . Para el Usuario: Le conviene que las cuotas de consumo, al ser medidas en alta tensin, son mucho ms econmicas que cuando los servicios son suministrados por la empresa en baja tensin, por lo cual, el gasto inicial se compensa en poco tiempo quedando un ahorro permanente al propietario.2. Porque se usan las Subestaciones Compactas? Actualmente las subestaciones de tipo abierto para interiores han pasado a la historia los materiales modernos que hemos visto permiten la construccin, ya que las subestaciones unitarias o tambin llamadas compactas, son de gran seguridad, son estticas y se ubican en espacio reducido.

3. Cmo estn integradas las subestaciones elctrica? Dentro de ellas se disponen los aparatos y accesorios que sealan las normas de reglamento de obras e instalaciones elctricas como sigue:La subestacin unitaria consta de un gabinete de medidas normalizadas fabricadas de lmina rolada en fri protegida con pintura anticorrosiva en capa gruesa y tres manos de pintura auto motiva de aplicacin electrosttica para alojar lo siguiente:

SECCION A:Destinada al Equipo de Medicin de la empresa que suministra el servicio el cual es alojado con las lneas alimentadoras.

SECCIN B:En esta seccin Se alojan las cuchillas, de paso de operacin sin carga. Operada desde el frente por medio de un mecanismo de palanca. Se suministrar con mecanismos depuesta a tierra para mantenimiento que servirn para asegurar aislar la subestacin en caso de mtto o en caso de que la secretaria de economa o CFE por conducto de su departamento de normas en casos necesarios verifique pruebas sin necesidad de desconectar el servicio, consistiendo en e o en subestaciones de calidad de nueve cuchillas divididas en tres grupos.SECCIN C: Es para alojar El Interruptor o seccionador de operacin con carga de accionamiento rpido, disparo tripolar, operado desde el frente. Bus principal de cobre electroltico; conteniendo a la vez una celda de acoplamiento para el o los transformadores.

SECCIN D:

Transformador de Distribucin de Potencia que en algunos casos pueden ser varios.SECCIN E:

La celda para acoplar Los Gabinetes de Baja Tensin4. Cmo adquirir la Potencia Transformadora para una mejor eficiencia? Con objeto de prever fallas ocasionales y que la industria quede sin servicio en su totalidad, es necesario proveer la instalacin de dos o tres o cuatro transformadores en la subestacin, los que pueden ser monofsicos o trifsicos y con capacidades diferentes como los casos que vamos a tratar:

Caso 1.- Instalacin de dos transformadores de la misma capacidad preparados para el caso de que uno quede fuera de servicio.

Caso 2.- Suponiendo carga de 2000 Kva; dos transformadores de 1000 Kva, en caso de falla de uno, quedar el servicio al 50 %.

Caso 3.- Suponiendo carga de 2000 Kva; pueden instalarse 3 transformadores monofsicos de 670 Kva, en caso de falla de uno, los restantes se conectan con delta abierto y suministran los dos restantes 1340 Kva.

Caso 4.- Suponiendo 2000 Kva pueden instalarse cuatro transformadores monofsicos de 670 Kva dejando fuera uno para el caso de una falla, conectarlo y tener completo el servicio.

5. Cmo se Interconectan varios transformadores entre s?

En muchas zonas del mundo las instalaciones locales o nacionales estn conectadas formando una red. Esta red de conexiones permite que la electricidad generada en un rea se comparta con otras zonas. Cada empresa aumenta su capacidad de reserva y comparte el riesgo de apagones.

6. Si la red de suministro no alimenta la subestacin compacta, de qu manera se alimenta a la instalacin elctrica? Muchos hospitales, edificios pblicos, centros comerciales y otras instalaciones que dependen de la energa elctrica tienen sus propios generadores para eliminar el riesgo de apagones.

REGULACIN DEL VOLTAJELas largas lneas de transmisin presentan inductancia, capacitancia y resistencia al paso de la corriente elctrica. El efecto de la inductancia y de la capacitancia de la lnea es la variacin de la tensin o voltaje, si vara la corriente, por lo que la tensin suministrada vara con la carga acoplada.

7.- Cmo los capacitores influyen para que sea menor la cada de voltaje al llegar al usuario?

Ya que la inductancia y la capacitancia tienden a anularse entre s, cuando la carga del circuito tiene mayor reactancia inductiva que capacitiva (lo que suele ocurrir en las grandes instalaciones (con grandes motores) la potencia suministrada para una tensin y corriente determinadas es menor que si los dos tipos de reactancias son iguales.

La relacin entre esas dos cantidades de potencia se llama factor de potencia. Como las prdidas en las lneas de transmisin son proporcionales a la intensidad de corriente, se aumenta la capacitancia para que el factor de potencia tenga un valor lo ms cercano posible a 1. Por esta razn se suelen instalar grandes capacitores en los sistemas de transmisin de electricidad.

8.- QUE PRECAUCIONES HAY QUE TOMAR PARA EL CASO DE AVERIAS EN LAS SUBESTACIONES.PRIMERO.

Como paso ms importante, desconectar toda la carga de baja tensin. JAMAS DESCONECTE CUCHILLAS CON CARGA.

SEGUNDO.

Colquese los guantes y tome la prtiga parndose en la tarima con el tapete de hule para retirar las cuchillas principales de alimentacin.

TERCERO.

Revise el fusible y reponga el dao, pero antes de volver a conectar las cuchillas principales, indique si hay algn dao en los circuitos de baja tensin.

CUARTO.

Segur de que no hay defecto en a baja tensin antes de conectar la carga meta las cuchillas principales.9.- Que precauciones se toman si adems del fusible, la estacin tiene interruptor automtico?

Cuando la subestacin este dotada de interruptor automtico proceda en la misma forma: desconecte el circuito de alimentacin para poder revisar el interruptor en el caso de que se desconecte al conectarlo por segunda vez.

Es muy importante no olvidar suspender el servicio de la empresa antes de tocar cualquier parte activa del interruptor el cual puede haberse botado por alguna falla en los relevadores o por algn pequeo corto circuito en los circuitos de baja tensin.

Algunas instalaciones industriales tiene colocado dentro del local de la subestacin el tablero con el interruptor de baja tensin pero es aconsejable para todos conceptos tener un local o lugar apropiado para tableros de control y principal, fuera de la subestacin de servicio

10.-Qu funcin tiene la conexin a tierra de subestaciones?.

La conexin a tierra de subestaciones es sumamente importante. Las funciones de conectar a tierra un sistema se enumeran a continuacin:

Proporcionar la conexin a tierra para el neutro a tierra para transformadores, reactores y capacitores.

Constituyen la trayectoria de descarga a pararrayos de barra, protectores, espintermetros y equipos similares.

Garantizan la seguridad del personal de operacin al limitar las diferencias de potencial que puedan existir en una subestacin.

Proporcionan un medio de descargar y desenergizar equipo para efectuar trabajos de conservacin en el mismo.

Proveen una trayectoria de resistencia suficientemente baja a tierra, para reducir al mnimo una elevacin del potencial a tierra con respecto a tierra remota. 11.- Seala la norma de triple E. la NOM (mexicana) y la ANSI, que refiere requisitos mnimos para aterrizaje de equipo y subestaciones compactas.Una fuente muy til de informacin con respecto a la conexin a tierra de subestaciones est contenida en la gua completa de la norma IEEE 80-1976, IEEE Guide for Safety in Substation Grounding, publicada en junio de 1976. Mucha de la siguiente informacin se basa en recomendaciones indicadas en la norma IEEE 80.

11. En que niveles de potencia y voltaje, surge la necesidad de rebasar aislamiento con solo varillas de coper Weld enterradas?

El sistema bsico de tierra de subestaciones, utilizado en la mayor parte de las plantas elctricas, toma la forma de una red de conductores enterrados horizontalmente. La razn por la que la red o emparrillado sean tan eficaces se atribuye a lo siguiente:

En sistemas en donde la corriente mxima de tierra puede ser muy alta, raras veces es posible obtener una resistencia de tierra que sea tan baja como para garantizar que la elevacin total del potencial del sistema no alcance valores inseguros para las personas. Si ste es el caso, el riesgo puede corregirse slo mediante el control de potenciales locales. Una rejilla es por, lo general, el modo ms prctico de lograr esto ltimo.

En subestaciones clase HV y EHV , no hay un electrodo que por s solo sea adecuado para proporcionar la necesaria conductividad y capacidad de conduccin de corriente. Sin embargo, cuando varios de ellos se conecten entre si, y a estructuras, bastidores de equipos, y neutros de circuitos que deban conectarse a tierra, el resultado es necesariamente una rejilla cualquiera que sea la meta original. Si esta red a tierra se entierra en un suelo de conductividad razonablemente buena, proporciona un excelente sistema de conexin a tierra.

El primer paso en el diseo prctico de una rejilla o emparrillado consiste en examinar el plano de recorrido del equipo y estructuras. Un cable continuo debe rodear el permetro de la rejilla para abarcar tantas tierras como sea prctico, evitar concentracin de corriente y por lo tanto gradientes elevados en puntas de cables a tierra. Dentro de la rejilla, los cables debern colocarse en lneas paralelas y a distancias razonablemente uniformes; cuando sea prctico, deben instalarse a lo largo de hileras de estructuras o equipo para facilitar las conexiones a tierra. El diseo preliminar debe ajustarse de manera que la longitud total del conductor enterrado, incluso empalmes y varillas, sea por lo menos igual a la longitud requerida para mantener las diferencias de potencial locales dentro de lmites aceptables.

12.- Ejemplifica las dimensiones tpicas de emparrillado de aterrizaje de corrientes en subestaciones compactas?Un sistema tpico de rejilla para una subestacin puede tener alambre desnudo de cobre trenzado, nm 4/0, de 12 a 18 pulgadas abajo del nivel y separados en forma de rejilla entre 10 y 20 pies. (Sin embargo, muchas veces se utilizan otros calibres de conductores, profundidades y separaciones entre conductores en la red.) Los alambres 4/0 de cada unin deben estar unidos firmemente entre si, y tambin puede estar conectada una varilla enterrada de acero y recubierta de cobre, de 5/8 de pulgada de dimetro y alrededor de 8 pies de largo. En suelos cuya resistencia sea muy elevada, puede ser conveniente enterrar las varillas a mayor profundidad. (Se han enterrado varillas hasta de 100 pies de longitud.) Un sistema tpico de rejilla suele extenderse en toda la playa de distribucin y , a veces, incluso unos pocos pies fuera de la cerca que rodea al edificio y el equipo.

Para asegurarse que todos los potenciales a tierra alrededor de la estacin sean iguales, los diversos cables o barras a tierra de la playa y del edificio de la subestacin deben unirse mediante conexiones mltiples fuertes y conectarse todos a la tierra principal de la estacin. Esto es necesario para que no haya diferencias apreciables de voltaje entre los extremos de cables tendidos entre la playa de distribucin y el edificio de la subestacin.

Algunas corrientes elevadas de tierra, como la que pueden circular en los neutros de transformadores durante fallas a tierra, no deben aparecer en conexiones a tierra (emparrillados o grupos de varillas) de zonas pequeas, con objeto de reducir al mnimo los gradientes de potencial en la zona que rodea las conexiones a tierra. Dichas zonas deben tener alambres de grueso calibre, para que puedan manejar adecuadamente las ms difciles condiciones de magnitud y duracin de corrientes de falla.

Por lo general se utilizan cables o tiras de lmina de cobre para conexiones a tierra de bastidores de equipos. Sin embargo, los tanques de transformadores se utilizan a veces como parte de la trayectoria a tierra de pararrayos que a aquellos se conecten. Anlogamente, se pueden utilizar estructuras de acero como parte de la trayectoria a tierra si se puede establecer que la conductividad, incluso la de cualquiera de las juntas, es y puede mantenerse como equivalente a la del conductor de cobre que de otra forma se requerira. Estudios realizados por algunas compaias de electricidad han llevado a que, en forma satisfactoria, se utilicen estructuras de acero como parte de la trayectoria al emparrillado a tierra desde alambres areos, pararrayos, etc. Cuando se siga esta prctica, cualquier pelcula de pintura que pudiera introducirse en las juntas y producir alta resistencia se debe eliminar y aplicarse entonces un compuesto apropiado u otro medio efectivo en la junta para evitar el subsecuente deterioro de la junta por oxidacin.

Las conexiones entre los diversos alambres a tierra y la rejilla de cables y conexiones dentro de la rejilla se cables suelen hacerse con abrazaderas, y soldadura elctrica. 13. Qu funcin tienen los relevadores de proteccin de lneas, pero ubicados en la subestacin de comparacin direccional y de comparacin de fase? Proteccin con relevadores.Las terminales de relevo de lneas de trasmisin estn ubicadas en la subestacin, y comprenden muchos tipos diferentes de esquemas de reveladores a saber:

Comparacin direccional

Comparacin de faseEstos relevadores existen ya instalados con operaciones lmite de bobinas elctricas actuando sobre mecanismos de comparacin y los hay en estado slidos de modelos recientes.14.- Cules son las fallas por corto circuitos ms comunes y cuales las menos comunes en transformadores?

Los transformadores pueden estar sujetos a cortocircuitos entre alguna de sus fases y tierra, circuitos abiertos, cortocircuitos ente vuelta y vuelta y sobrecalentamiento. Los cortocircuitos trifsicos entre fases son raros y pocas veces se originan como tales inicialmente, dado que los devanados de las fases por lo general estn bien separados en un transformador trifsico industrial o comercial. Las fallas suelen comenzar como fallas entre vuelta y vuelta (espiras) y muchas veces crecen hasta convertirse en fallas a tierra.

15.- Por qu es conveniente el uso de relevadores diferenciales en la operacin de transformadores?

Es muy conveniente aislar transformadores con fallas en sus devanados tan rpidamente como sea posible, para reducir la posibilidad de incendios, con la destruccin del encargado en consecuente cambio de repuestos. La proteccin diferencial es el tipo preferido de proteccin, a transformadores debido a su sencillez, sensibilidad, selectividad y rapidez de operacin. Operan cuando existe una diferencia de voltaje y/o corriente quedan fuera de lo previsto entre las fases, esto medido a travs del transformador de potencial y el transformador de corriente.16. Cmo deben escogerse los transformadores de corriente, que evitan que las altas corrientes del transformador pasen por los aparatos de medida y por los relevadores de proteccin del transformador?Deben escogerse transformadores de corriente que darn una corriente de secundario alrededor de 5 A a plena carga en el transformador. Esto no ser posible en todos los casos, en especial para transformadores que tengan tres o ms devanados, dado que la capacidad nominal de KVA puede variar ampliamente y no ser proporcional a las capacidades nominales de voltaje.

17.- Cmo se brinda la proteccin trmica de transformadores con relevadores y sensores? La proteccin de sobrecalentamiento de transformadores, en ocasiones, tiene la finalidad de dar indicacin de sobretemperatura pero raras veces para hacer una desconexin en forma automtica. Los relevadores de sobrecarga del tipo de replica pueden conectarse en circuitos de transformadores de corriente, para detectar la sobrecarga de la unidad.

Otros operan a la temperatura mxima del aceite e incluso otros operan a la temperatura mxima del aceite complementada con calor proveniente de un resistor adyacente conectado a un transformador de corriente en el circuito. En el sensor recientemente desarrollado, que utiliza un dispositivo de vidrio sensible a los cambios de temperatura, se utiliza tcnicas de fibras pticas para medir la temperatura de lugares calientes en los devanados.18. SEALA DOS CONSIDERACIONES EN EL DISEO Y SELECCIN DE SUBESTACIONES. Una subestacin debe ser confiable, econmica, segura, y con un diseo tan sencillo como sea posible; este ltimo debe proporcionar un alto nivel de continuidad de servicio y contar con medios para futuras ampliaciones, flexibilidad de operacin y bajos costos inicial y final. Debe estar equipado con lo necesario para dar mantenimiento a lneas, interruptores automticos (en aceite, al vacio o en hexafluoruro de carbono) y disyuntores (tipo de relevador) diferenciales, sin interrupciones en el servicio ni riesgos para el personal.

19. SEALA 4 TIPOS DE ARREGLOS DE CONEXIONES DE LA BARRA PRINCIPAL Y SU CONVENIENCIA.El esquema de subestacin seleccionado determina el arreglo elctrico y fsico del equipo de conmutacin. Existen diferentes esquemas de barra cuando la importancia cambia entre los factores de confiabilidad, economa, seguridad y sencillez como lo justifican la funcin e importancia de la subestacin.

Los esquemas de subestacin ms comunes son:

Doble barra, doble interruptor automticoEl uso de dos interruptores automticos por circuito hace costoso este esquema pero representa un alto nivel de confiabilidad cuando todos los circuitos se encuentran conectados para operar en ambas barras.

Barra principal y de transferenciaAade una barra de transferencia al esquema de una barra. Un interruptor extra de conexin de barra enlazara tanto la barra principal como la de transferencia CUANDO SE INTERRUMPE EL SERVICIO DE CFE Y ENTRA LA PLANTA DE EMERGENCIA (GENERALMENTE DE DIESEL EN MEXICO Y DE PILAS COMBUSTIBLE EN PAISES DEL 1er MUNDO).

Doble barra, un interruptor automtico.

Este esquema utiliza dos barras principales y cada circuito est equipado con dos interruptores de desconexin selectores de barra

Corta circuito o interruptor automtico y medioEs a veces llamado esquema de tres interruptores, tiene tres interruptores automticos en serie entre las barras principales. Dos circuitos se conectan entre los tres interruptores automticos y de aqu el nombre de interruptor automtico y medio

20 SEALA LA CLASIFICACIN DE LAS SUBESTACIONES de acuerdo a su nivel de tensin:

De Ultra Alta tensin (Un>800 kV.), De Extra Alta Tensin (300 kV.