Semana 01
Semana 01
Semana 01
SEMANA 01:
Definir una subestación eléctrica e identificar las partes de una
subestación con la finalidad de conocer la importancia en un
sistema eléctrico.
HISTORIA
• Diseño conceptual.
• Diseño de detalle.
Durante la fase de planeación los estudios que se han realizado deben probar que el
diseño es óptimo y que son prácticos para construir y operar.
REQUERIMIENTO DE DISEÑO
• En primer lugar, se deben establecer los objetivos primarios y secundarios para el
proyecto del sistema eléctrico, a través de la consulta con ingenieros de proceso,
operadores y personal de mantenimiento. Esto podría incluir objetivos, tales como:
Continuidad de servicio y la clasificación de los procesos como crítico, esencial o de
propósitos generales.
• En segundo lugar, una buena comprensión del tipo de carga y su aplicación resulta
fundamental para una buena planeación del sistema, se debe tomar también una
información completa del comportamiento de la carga para determinar las necesidades
de potencias real y reactiva.
Asimismo, se debe hacer una revisión de los cargas y procesos y sus requerimientos de
confiabilidad, basados en los aspectos económicos, que es establecer cuál es el costo
de la producción o equipo dañado debido o las fallas en el suministro de la energía
eléctrica, las salidas temporales, las depresiones o elevaciones de voltaje o las ondas de
sobretensión.
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎 =
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑝𝑖𝑐𝑜
Carga conectada. Es la suma de las capacidades nominales de todas las cargas
conectadas.
Demanda. Es la carga eléctrica promedia durante un periodo de tiempo, usualmente se
expresa en KW o KVA, promediando el tiempo en periodo de 15 o 30 minutos o hora
Demanda máxima. La mayor de todos los demandas que ocurren durante un período de
tiempo específico. El período para propósitos de facturación es de 1 mes.
𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝑚á𝑥𝑖𝑚𝑎
𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 =
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑐𝑜𝑛𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑎
Comprensión Determinar la
del tipo de carga total, factor
carga y su de carga y de
aplicación demanda
Ejemplo
Se tiene un transformador de distribución, que en condiciones normales de operación
alimenta las siguientes cargas:
Hallar:
a) El factor de demanda para cada carga.
b) Suponiendo un factor de demanda global para las cuatro cargas de 0.70. estimar la
demanda pico en el transformador.
c) Factor de diversidad para las cuatro cargas.
d) El factor de coincidencia para las cuatro cargas juntas.
CRITERIOS DE DISEÑO
• Seguridad.
• Confiabilidad.
• Simplicidad de operación.
• Calidad del voltaje.
• Mantenimiento.
• Flexibilidad.
• Costo.
SEGURIDAD
El sistema debe diseñar de manera que cuando sea necesario se pueda aumentar o
cambiar sin problema, esto incluye cada nivel de voltaje, comenzando por los tableros de
bajo voltaje a 127/220 V y hacia arriba. Se deben proveer espacios, aún cuando no estén
proporcionados, por los fabricantes, para los interruptores que los requieren. Los
transformadores de potencia deben tener suficiente capacidad para aumentos futuros de
carga. Se debe permitir más espacio para ampliaciones futuras.
COSTO
En todas las decisiones de ingeniería, el costo de los sistemas se debe balancear contra
la confiabilidad que estos sistemas deben tener. De hecho, la confiabilidad de los sistemas
está dictada por los requerimientos de las cargas, de manera que los arreglos de los
equipos y las características de los mismos deben estar en concordancia con la
confiabilidad deseada para el sistema.
ASPECTOS DE DISEÑO
Hay seis aspectos principales que deben ser considerados en el diseño de los sistemas
eléctricos de potencia, que son:
La
La
prevención
operación
La selección del de la
selectiva
nivel de tensión. operación
de la
con fallas
protección.
monofásicas.
El
La forma de
conocimiento La liberación
aislar las fallas
del nivel del rápida de fallas.
a tierra.
cortocircuito.
LA SELECCIÓN DEL NIVEL DE TENSIÓN.
Este aspecto del diseño conduce o la protección por relevadores, en primera instancia
para las fallas de línea a tierra en un punto del interruptor más cercano a la misma,
dado que la mayoría de las fallas en los sistemas eléctricos arrancan como una falla
de línea a tierra; la interrupción de tales fallas en forma instantánea (2 a 4 ciclos), da
como resultado un mínimo daño permanente.
Los sistemas de voltaje medio de 2.4 a 13.8 kV, deben estar conectados a tierra a
través de resistencia, para limitar el daño de las fallas a tierra que puede ocurrir en las
máquinas cuyos neutros están sólidamente conectados a tierra en este nivel de
voltajes. Con un relevador sensor de tierra (50GS), las corrientes tan bajos como 15-
30 A. se pueden detectar y hacer operar al relevador en forma instantánea.
LIBERACIÓN RAPIDA DE FALLAS
Para sistemas eléctricos con tensión media del tipo industrial, este rango debe estar entre
8 y 10 ciclos a la frecuencia del sistema, y los interruptores para sistemas de mayor
tensión, deben permitir la interrupción de fallas en tiempos que permitan la estabilidad del
sistema.
OPERACIÓN SELECTIVA DE LA PROTECCIÓN
También se puede incorporar la parte de la red asociada a los datos en el punto de conexión
con la compañía suministradora, así como los niveles mínimo y máximo de cortocircuito. El
diagrama unifilar se usará para las especificaciones, detalles de instalación, pruebas de
equipo y sistema.
Un diagrama unifilar completo, debe incluir lo siguiente:
• Fuentes de alimentación o puntos de conexión a la red. Incluyendo valores de
voltajes y de cortocircuito.
• Generadores (en su caso), incluyendo su potencial en KVA o MVA, voltaje.
impedancias (síncrona, transitoria. subtransitoria, secuencia negativa y secuencia
cero) y método de conexión a tierra.
• Tamaño y tipo de todos los conductores, cables, barras y líneas aéreas.
• Tamaño de transformadores, voltajes, impedancias. conexiones y métodos de
conexión a tierra.
• Dispositivos de protección (fusibles, relevadores e interruptores).
• Transformadores de instrumento (potencial y corriente).
• Apartarrayos y bancos de capacitores.
• Capacitores para mejoría del factor de potencia.
• Identificación de cargas (en su caso), incluyendo grandes motores eléctricos e
impedancias.
• Tipos de relevadores.
• Ampliaciones futuras.