Unidad 1 Subestaciones Electricas
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SUBESTACIONES ELÉCTRICAS
DOCENTE:
ING. MUNGUÍA TAPIA JOSÉ ENRIQUE
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MEXICO
Instituto Tecnológico de Lázaro Cárdenas
INTRODUCCION
Las Subestaciones pueden clasificarse bajo unos criterios básicos que cubran los
tipos existentes dentro de nuestro medio:
Transformador.
Interruptor de potencia.
Cuchillas fusibles.
Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba.
Apartarrayos.
Tableros duplex de control.
Condensadores.
Transformadores de instrumento.
TRANSFORMADORES DE POTENCIA
Clasificación de transformadores
A) La forma de su núcleo.
Tipo columnas.
Tipo acorazado.
Tipo envolvente.
Tipo radial.
Monofásico.
Trifásico.
Dos devanados.
Tres devanados.
Aire.
Aceite.
Líquido inerte.
Enfriamiento O A.
Enfriamiento O W.
Enfriamiento O W /A.
Enfriamiento O A /A F.
Enfriamiento O A /F A/F A.
Enfriamiento F O A.
Enfriamiento O A/ F A/F O A.
Enfriamiento F O W.
Enfriamiento A/A.
Enfriamiento AA/FA.
F) Por la regulación.
Regulación fija.
Regulación variable con carga.
Regulación variable sin carga.
G) Por la operación.
De potencia.
Distribución
De instrumento
Los transformadores con potencias inferiores a 50 KVA se pueden enfriar por medio
del flujo de aire circundante a los mismos. La caja metálica que los contiene se
puede habilitar con rejillas de ventilación, de manera que las corrientes de aire
puedan circular por convección sobre los devanados y alrededor del núcleo. Los
transformadores un poco mayores se pueden construir de la misma manera, pero
se puede usar la circulación forzada de aire limpio llamados tipo seco y se usan por
lo general en el interior de edificios, retirados de las atmósferas hostiles.
Los transformadores del tipo distribución, menores de 200 KVA, están usualmente
inmersos en aceite mineral y encerrados en tanques de acero. El aceite transporta
el calor del transformador hacia el tanque, donde es disipado por radiación y
convección hacia el aire exterior del transformador. Debido a que el aceite es mejor
aislante que el aire, se usa invariablemente en los transformadores de alta tensión.
Tipo OA.
Tipo OA/FA.
Sumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este
básicamente un transformador OA con adición de ventiladores para aumentar la
capacidad de disipación de calor.
Tipo OA/FA/FOA.
Tipo FOA.
Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado.
Este tipo de transformadores se usa únicamente donde se desea que operen al
mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben
cualquier carga a pico a plena capacidad.
Tipo OW.
Tipo AA.
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Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros líquidos para
enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeñas
capacidades.
Tipo AFA.
Tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad
simple basada en la circulación de aire forzado por ventiladores o sopladores.
INTERRUPTORES DE POTENCIA
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.
Tanque o recipientes.
Boquillas
Contactos fijos
Conectores (elementos de conexión al circuito)
Vástago
Contactos móviles
Aceite de refrigeración
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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.
Interruptores en aire.
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.
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1. Cuando ocurre una falla la detecta el dispositivo de control, de tal manera que
una válvula de solenoide acciona a la válvula principal, ésta se abre, permitiendo el
acceso de aire a los aisladores huecos.
2. El aire a presión que entra en los aisladores huecos presiona por medio de un
embolo a los contactos.
Interruptores de vacío
Basado en esta teoría, pueden haber grandes ventajas que se pueden realizar, si
operan mecánicamente los contactos eléctricos cuando abren en una cámara de
vacío.
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La mayoría de los fabricantes han sido capaces de construir tales dispositivos para
su uso en alta tensión. Dentro de las ventajas que se tienen, se pueden mencionar
los siguientes: son más rápidos para extinguir el arco eléctrico, producen menor
ruido durante la operación, el tiempo de vida de los contactos es mayor y elimina o
reduce sensiblemente el riesgo de explosiones potenciales por presencia de gases
o líquidos.
Entre los datos técnicos que se deben proporcionar se pueden mencionar como
funcionamiento los siguientes:
b) Corriente nominal.
TIPO "GW" 230 KV a 345 KV 1200 a 1600 Amp. Este interruptor se emplea
para circuitos de líneas de alto voltaje en que se requiere una capacidad de
interrupción muy rápida, y con características de reenganche rápido efectivo.
CUCHILLAS Y FUSIBLES
APARTARRAYOS
Distancia de no flameo
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Voltaje crítico de flameo VCF (kV): es el voltaje al cual ocurre el flameo o arco
eléctrico. Se calcula según se halla seleccionado la coordinación de aislamiento por
rayo (BIL) o por maniobra (NBS), las ecuaciones que definen el VCF son:
(𝑁𝐵𝐴𝐼)(𝐹𝑆)
𝑉(50%) = 𝑉𝐶𝐹 = 𝜎 = 3%
(1 − 1.3)(𝜎)
(𝑁𝐵𝐴𝑀)(𝐹𝑆)
𝑉(50%) = 𝑉𝐶𝐹 = 𝜎 = 3%
(1 − 1.3)(𝜎)
Los métodos para el cálculo de aislamiento tienen su base entre otros métodos
probabilísticos, por lo cual todos pasan a ser hasta cierto punto semiempíricos. El
método de L París y GalletLeroy, establece el cálculo de la distancia de fase a tierra
mínimo que ser puede dar entre un conductor y tierra (estructura de la torre) sin
riesgo a que se produzca arco eléctrico. En las dos técnicas existe una
proporcionalidad entre el voltaje crítico de flameo y la distancia de fase a tierra.
(𝑉𝐶𝐹)
𝑑= (0.6) − −−→ 𝐸𝑐. 𝐿. 𝑃𝑎𝑟í𝑠
500𝐾)
(8)
𝑑= (0.6) − −−→ 𝐸𝑐. 𝐺𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡 − 𝐿𝑒𝑟𝑜𝑦
3400𝐾
( 𝑉𝐶𝐹 ) − 1
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Coordinación de aislamiento