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Elementos, especificaciones técnicas y funcionamiento de los componentes de una subestación eléctrica Raul Enríquez F.I.M.E., U.A.N.L. San Nicolas de los Garza, México [email protected]

Abstract— Esta sintesis es sobre lo visto en la materia de Subestaciones Eléctricas, por tanto, lo que veremos son diversos temas como Tipos de subestaciones eléctricas, elementos de subestaciones eléctricas, simbología, Diagrama unifilar y trifilar y sobretensión y dimensionamiento de una subestación eléctrica. I. INTRODUCCIÓN La subestación eléctrica es un aparato fundamental para que podamos recibir energía eléctrica en nuestros hogares debido a que las pérdidas de potencia que se producen en un conductor por el que circula una corriente eléctrica, consecuencia del Efecto Joule, son directamente proporcionales al valor de esta (P= I^2\cdot R). De forma, que la potencia eléctrica transportada en una red es directamente proporcional al valor de su tensión y al de su intensidad (P= V\cdot I). Así, que cuánta más elevada sea el valor de la tensión, menor tiene que ser la intensidad para poder enviar la misma potencia y reducir las pérdidas por efecto Joule. Gracias a los nuevos avances tecnológicos, la subestación eléctrica es un aparato cada vez más seguro y más eficiente que nos proporciona la energía eléctrica que requerimos en nuestras viviendas. II. SUBESTACION ELECTRICA Para que la energía eléctrica llegue a los distintos centros de consumo, recorre un largo camino que inicia en las centrales generadoras. Las subestaciones son uno de los subsistemas que conforman el sistema eléctrico, su función es modificar los parámetros de la energía para hacer posible su transmisión y distribución. Las subestaciones eléctricas intervienen en la generación, transformación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Una subestación eléctrica está compuesta por dispositivos capaces de modificar los parámetros de la potencia eléctrica (tensión, corriente, frecuencia, etc.) y son un medio de interconexión y despacho entre las diferentes líneas de un sistema eléctrico. Definición de subestación eléctrica: Componentes de los sistemas eléctricos de potencia en donde se modifican los parámetros de tensión y corriente, sirven además de punto de conexión e interconexión para facilitar la transmisión y distribución de la energía eléctrica.

A. Tipos de Subestaciones Eléctricas En esta sección se especifican temas detallados que forman

Fig. 1 Subestación Eléctrica

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. El transformador es el equipo principal de una subestación. En el caso de Colombia, su subestación más grande es Bacatá, encargada de transformar el voltaje de 500kV a 115kV, para ser distribuido directamente al sistema eléctrico de Codensa, encargada de hacerlo llegar a sus 2.8 millones de clientes. Bacatá cuenta con seis transformadores de 150 MVA cada uno, cinco líneas de 115kV, equipos de soporte, monitoreo, seguridad y protección.

A. Tipos de Subestaciones Eléctricas Las subestaciones eléctricas pueden ser estaciones de transformación, con uno o varios transformadores que elevan o reducen la tensión; o subestaciones de maniobra, que más que transformar la tensión lo que hacen es conectar dos o más circuitos. Los parámetros eléctricos para considerar para definir el tipo de construcción y los equipos y aparatos de las subestaciones son: la tensión que requiere la instalación, el nivel de aislamiento aceptable en los aparatos, la corriente máxima y la corriente de corto circuito. Las tensiones del sistema eléctrico nacional, según lo reportado por CFE son: Para transmisión: 161, 230 y 400 kV. Para subtransmisión: 69, 85, 115 y 138 kV. La red de distribución está integrada por las líneas de subtransmisión con los niveles mencionados anteriormente de 69, 85, 115 y 138 kV; así como las de distribución en niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV y baja tensión. Para distribución en plantas industriales: 34.5 kV, 23 kV, 13.8 kV, 4.16 kV, 440 V, 220/127 V.

parte de un título principal, como el de “Desarrollo de Contenidos”. • Clasificación por operación • De transformación elevadora: Se trata de un tipo de subestación encargada de elevar la tensión generada de media a alta o muy alta para poderla transportar. Pensemos que la tensión primaria de los transformadores suele estar entre 3 y 36kV, y la tensión secundaria de éstos depende de la tensión de la línea de transporte (66, 110, 220 ó 380 kV). • De transformación reductora: Estas subestaciones tienen como objetivo reducir la tensión de alta o muy alta a tensión media para su distribución. En este caso, la tensión primaria de los transformadores depende de la tensión de la línea de transporte (66, 110, 220 ó 380 kV), y la tensión secundaria de la tensión de las líneas de distribución (entre 6 y 30kV). • Subestación de maniobra o switcheo: En estas subestaciones no se tienen transformadores de potencia, ya que no se requiere modificar el nivel de voltaje de las fuentes de alimentación y solo se hacen operaciones de conexión y desconexión (maniobra o switcheo).

B. Elementos Principales de una Subestación 1) Transformador: Es una máquina eléctrica estática que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante, opera bajo el principio de inducción electromagnética y tiene circuitos eléctricos que están enlazados magnéticamente y aislados eléctricamente.

2) Clasificación por construcción • Tipo interperie: Son instalaciones de sistemas de alta •

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y muy alta tensión generalmente, y están habilitadas para resistir las diversas condiciones atmosféricas. Tipo interior: las subestaciones que son instaladas en el interior de edificios no se encuentran por lo tanto sujetas a las condiciones de la intemperie, esta solución en la actualidad solo encuentra aplicación en ciertos tipos de subestaciones que ocupan poco espacio y que se conocen como subestaciones unitarias, que operan con potencias relativamente bajas y se emplean en el interior de industrias o comercios. Tipo blindadas: Son una variante del tipo interior, se instalan en edificios que disponen de espacios reducidos para alojarlas. Sus componentes deben estar bien protegidos.

Fig. 3 Transformador

2) Interruptor de potencia: Interrumpe y restablece la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción se debe efectuar con carga o corriente de corto circuito.

Fig. 2 Subestación eléctrica de transformación elevadora

Fig. 4 Interruptor de potencia

6) Apartarrayos: Se encuentra conectado permanentemente en 3) Restaurador: Interrumpe y restablece la continuidad de un el sistema, descarga la corriente a tierra cuando se presenta una circuito eléctrico. La interrupción se debe efectuar con carga o corriente de corto circuito.

sobretensión de determinada magnitud. Su operación se basa en la formación de un arco eléctrico entre dos explosores cuando se alcanza el valor para el cual está calibrado o dimensionado.

Fig. 5 Restaurador

4) Cuchillas fusibles: Son elementos de conexión y desconexión de circuitos eléctricos. Tienen dos funciones: una como cuchilla desconectadora, para lo cual se conecta y desconecta, y otra como elemento de protección. El elemento de protección lo constituye el dispositivo fusible que se encuentra dentro del cartucho de conexión y desconexión.

Fig. 8 Apartarrayos

7) Transformadores de instrumento: Existen dos tipos: transformadores de corriente (TC), cuya función principal es cambiar el valor de la corriente en su primario a otro en el secundario; y transformadores de potencial (TP), cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente. Estos valores sirven como lecturas en tiempo real para instrumentos de medición, control o protección que requieran señales de corriente o voltaje.

Fig. 6 Cuchillas fusible

5) Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba: Sirven 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.

Fig. 9 Transformador de corriente

sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo. Fig. 7 Cuchillas desconectoras

Fig. 12 Dibujo esquemático de un transformador

Fig. 10 Transformador de potencial

8) Barras, buses o cajas derivadoras: Son las terminales de conexión por fase.

Uno de los devanados, denominado primario (ω1), se conecta a la fuente de corriente alterna cuyo voltaje se necesita variar. La corriente del devanado primario crea en el núcleo un flujo magnético alterno Φ, que se expresa en Weber (Wb). El núcleo del transformador se fabrica formando un circuito cerrado de manera que el flujo en todo su recorrido cruce por dentro del mismo y no se disperse. El flujo magnético variable Φ induce en el devanado secundario ω2 una fuerza electromotriz (FEM) variable, cuyo valor depende del número de vueltas de este devanado y de la velocidad de variación del flujo magnético, según establecen las leyes de la inducción electromagnética.

1) Clasificación de los Transformadores

Fig. 11 Sección de buses

II. ELEMENTOS DE SUBESTACION ELECTRICA

A. Transformador En la Electrotecnia y la Radiotecnia los transformadores

Según sus aplicaciones: • Transformador de aislamiento: Suministra el aislamiento galvánico entre el alambre primario y el secundario, por lo cual proporciona una alimentación o señal "flotante". Su relación es 1:1. • Transformador de alimentación. Estos poseen uno o varios alambres secundarios y suministran las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorporan fusibles no reemplazables, que apagan su circuito primario en caso de una temperatura excesiva, evitando que éste se queme. • Transformador trifásico. Poseen un trío de bobinados en su primario y un segundo trío en su secundario. Pueden adoptar forma de estrella (Y) o triángulo (∆), sus mezclas pueden ser: ∆-∆, ∆-Y, Y-∆ y Y-Y. A pesar de tener una relación 1:1, al pasar de ∆ a Y o viceversa, las tensiones se modifican.

encuentran una amplia utilización. Ellos sirven para la transformación del voltaje de la corriente eléctrica alterna, manteniendo la frecuencia. Como regla, los transformadores tienen al menos dos devanados ubicados en un núcleo de material Ferromagnético, por ejemplo, de acero electrotécnico blando, en forma de columnas. Se denomina transformador o trafo (abreviatura), a un Dispositivo eléctrico que convierte la Energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de la acción de un campo magnético. La Potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal • Transformador de pulsos: Esta destinado a funcionar en régimen de pulsos debido a su rápida respuesta. • Transformador de línea o flyback: Estos son transformadores de pulsos. Con aplicaciones especiales como televisores con TRC (CRT) para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Entre otras propiedades, frecuentemente proporciona otras tensiones para el tubo. • Transformador con diodo dividido: Su nombre se debe a que está constituido por varios diodos menores en tamaño, repartidos por el bobinado y conectados en serie, de modo que cada diodo sólo tiene que soportar una tensión inversa relativamente baja. La salida del transformador va directamente al ánodo del tubo, sin diodo ni triplicador. • Transformador de impedancia: Usado como adaptador de antenas y líneas de transmisión, era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. • Transformador Electrónico: Se caracteriza por ser muy utilizados en la actualidad en aplicaciones como cargadores para celulares. Utiliza un Corrector de factor de potencia de utilización imprescindible en los circuitos de fuente de alimentaciones conmutadas en lugar de circuitos. • Transformador de Potencia: Son los utilizados en las redes de transmisión y distribución para suministrar energía eléctrica, tienen potencias mayores a 1000 kVA y tensiones superiores a 1000 voltios. • Transformador de Distribución: Son los utilizados en las redes de eléctricas de distribución para suministrar energía eléctrica directamente a los usuarios, comúnmente están en los postes cercanos a las casas e industrias, tienen potencias entre 5 y 1000 kVA y las tensiones primarias son mayores a 1000 voltios y por el secundario son de 120 V; 240 V y 480 V.

2) Componentes de los Transformadores

Fig. 13 Partes principales de un trasformador trifásico enfriado por aceite

Fig. 14 Vista de un transformador de potencia

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• Según su construcción: • Transformador de grano orientado, Auto transformador. El primario y el secundario constituyen un bobinado único. Pesa menos y es más barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir 220V a 125V y viceversa y en otras aplicaciones equivalentes.

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Núcleo: El núcleo de los transformadores está compuesto por laminaciones de acero al silicio de grano orientado, laminado en frío, con alta permeabilidad magnética y con recubrimiento aislante superficial para resistir una temperatura de 820ºC, compatible con el líquido del transformador. El tipo de núcleo es enrollado o tipo acorazado de 5 piernas para los transformadores trifásicos. Este tipo de núcleo con entrehierros escalonados minimiza las pérdidas sin carga. El cual es tratado térmicamente (en una atmósfera controlada) para revelar los esfuerzos mecánicos y reestablecer sus propiedades electromagnéticas. Bobinas: Las bobinas son fabricadas con lámina de aluminio o cobre en baja tensión y con alambre de sección redonda o rectangular con un recubrimiento aislante de resinas de Polivinilo formal modificado, las cuales les da un elevado punto de ruptura dieléctrica, así como una adecuada resistencia a la exposición del líquido aislante del transformador, tal que no se Tanque y gabinete: El material utilizado en la

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Transformador toroidal. Son más voluminosos, pero el flujo magnético se confina en el núcleo, teniendo flujos de dispersión muy reducidos y bajas pérdidas por corrientes de Foucault. Transformador de grano orientado. El núcleo se conforma por una placa de hierro de grano orientado, que se envuelve en sí misma, siempre con la misma dirección, en lugar de las láminas de hierro dulce separadas habituales. Las pérdidas son escasas, pero es de alto costo. deterioren sus propiedades o contamine el líquido aislante. Estos conductores son de clase térmica 120ºC.

fabricación de los tanques y gabinetes es placa de acero estructural código ASTM-A-36 de primera calidad, el cual es preparado en máquina de corte, punzadoras, troqueladoras y dobladoras, los cuales son unidos posteriormente en un proceso de soldadura MIG. Adicional a lo anterior, generalmente es utilizado en el área de las boquillas de baja tensión, acero inoxidable según código AISI-304, para servir como medio diamagnético al paso de corrientes superiores a los 1000 A. PROLEC GE, cuenta con un sistema mecánico de preparación de superficie, utilizando el proceso de limpieza por medio de balaceo de granalla angular, con el cual se obtiene el anclaje adecuado para la aplicación de los recubrimientos anticorrosivos y de acabado, los cuales consisten en varias capas aplicadas por aspersión.

Fig. 15 Esquema de núcleo y bobina de un transformador

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Materiales aislantes: En las bobinas es utilizado el papel tipo kraft de clase térmica 120ºC con un recubrimiento de resina termo fraguante en forma de rombos por ambos lados que proporciona máxima resistencia mecánica y dieléctrica. En el conjunto núcleo-bobina se utiliza cartón prensado de origen celulósico, que proporciona el aislamiento necesario entre los devanados y el núcleo. También en utilizado el papel crepé, así como los tubos de crepé para aislar debidamente las puntas de las bobinas que se conectan a las boquillas o al cambiador de derivaciones. Estos aislamientos son compatibles con el líquido aislante del transformador sin que se alteren sus propiedades ni contaminen a éste. Con el propósito de tener una máxima efectividad de los aislamientos y curar la resina contenida en el papel kraft de las bobinas, los ensambles núcleo-bobina se introducen en hornos modulares que operan con un ciclo de temperatura cuidadosamente controlada, logrando así ofrecer una alta resistencia a los esfuerzos mecánicos producidos por fallas de corto circuito que afecte al transformador.

Fig. 17 Gabinete de un transformador

Fig. 18 Tanque de un transformador

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Liquido aislante: En los transformadores estándares de PROLEC GE es utilizado el aceite no inhibido de la

B. Transformador de Corriente y Transformador de

potencia 1) Transformador de corriente: El transformador de corriente (T.C.) es un tipo de “dispositivo convertidor” el cual es diseñado para producir una corriente diferente en el devanado secundario la cual es proporcional a la corriente que se está midiendo en su devanado primario. Los transformadores de corriente reducen corrientes de altos voltajes a corrientes de valor muy bajo y proporcionar una forma conveniente de monitorear de forma segura el flujo de corriente eléctrica actual en una línea de transmisión de CA utilizando un amperímetro común. El principio de operación de un transformador de corriente no es diferente del de un transformador normal.

Fig. 16 Papel de tipo kraft

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Tanque y gabinete: El material utilizado en la fabricación destilación fraccionada del petróleo crudo, específicamente preparado y refinado para el uso en equipo eléctrico con tensiones nominales de hasta 400 KV de acuerdo con lo especificado en la norma NMX-J123. A solicitud del cliente, se puede utilizar aceite el tipo inhibido o líquidos aislantes sintéticos como el RTemp, Envirotemp o el Silicón, utilizados estos últimos, en transformadores cuyo servicio requiere de elevadas temperaturas de inflamación para fines de seguridad de los equipos y las personas.

Fig. 19 Liquido aislante

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Protecciones del transformador: Una de las características con las que cuentan los transformadores tipo pedestal es que son autoprotegidos, con los que cuentan con dispositivos de protección al sistema por fallas internas del equipo o en las cargas y sus líneas de alimentación. Las protecciones dependerán de los requerimientos propios del cliente, características del sistema de distribución subterránea al que estarán conectados, especificaciones aplicables y disponibilidad en el mercado de los dispositivos de protección. A continuación, se describen brevemente los tipos de

Fig. 21 Transformador de corriente regular

A diferencia de un transformador de voltaje o de potencia un transformador de corriente consiste de una o solo algunas vueltas en su devanado primario. Este devanado primario puede ser de una sola vuelta de una bobina hecha de un alambre de alta resistencia enrollado alrededor de un núcleo o solo un conductor o barra solida colocada a través de un hueco central como se muestra en la figura. El devanado secundario puede tener un mayor número de vueltas alrededor de un núcleo laminado de material magnético el cual cuenta con un área de sección transversal mayor por lo que la densidad de flujo magnético es baja empleando alambre con una sección transversal mucho menor, dependiendo de que tanto se deba reducir la corriente en cuestión. Este devanado secundario se suele clasificar a un estándar de 1 amperio o de 5 amperios para corrientes muy altas. Los transformadores de corriente pueden reducir o “bajar” los niveles de corriente de miles de amperes a una salida estándar de una relación conocida o a un valor de 1 o 5 amperes para operación normal como se mencionó. De esta manera, instrumentos pequeños y precisos, así como dispositivos de control pueden emplear TC’s por que se encuentran retirados de las líneas de alto voltaje. Existe una gran variedad de aplicaciones y usos para medición con TC’s como conectarlos a: medidores de Watts, medidores de factor de potencia, relevadores de protección o como bobinas de disparo en interruptores magnéticos.

protección más comunes para este tipo de transformadores de acuerdo con su capacidad y especificación aplicable.

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Capacitivos: contienen un divisor de voltaje capacitivo, el cual disminuye su costo respecto al inductivo debido a que se requieren menores niveles de aislamiento.

Componentes principales

Fig. 20 Válvula de sobrepresión

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Núcleo: los TP se construyen con núcleos de chapas magnética de gran permeabilidad y de rápida saturación, sin importar si son para protección para medida, puesto que la tensión en un sistema) a diferencia de la corriente* no presenta grandes variaciones.

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Aislamiento externo: evolvente de cerámica que abarca el cuerpo del transformador, la cual define una línea de fuga suficiente mente larga para evitar que a través de la superficie pueda hacer un arco eléctrico y por consiguiente un cortocircuito, en condiciones de lluvia, niebla o de contaminación como polvo, etc.

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Bobinados: son de hilo de cobre electrolítico puro, esmaltado, dispuestos en capas de ejecución anti*resonante para la distribución uniforme de las sobretensiones transitorias.

Fig. 21 Componentes de transformador de corriente

De forma muy general transformadores de corriente y amperímetros se emplean de manera conjunta como un solo equipo de medición en el cual el diseño del TC es tal que provee una corriente máxima secundaria correspondiente una escala completa del amperímetro. En la mayoría de los transformadores de corriente existe una relación de vueltas inversa aproximada entre las dos corrientes, la del devanado primario y la del secundario. Esta es la razón por la que la calibración de un TC es generalmente para un tipo específico de Amperímetro. Muchos de los transformadores de corriente tienen una relación estándar de 5 amperes en el secundario, es decir que la relación de transformación 100/5 significa que cuando los 100 amperes están fluyendo en el devanado primario, se tienen 5 amperes fluyendo en el secundario, o en el caso de una relación 500/5, en el secundario se producirán 5 amperes cuando en el primario se tengan 500 amperes. PRECAUCION: Nunca deje abierto un circuito secundario de un TC mientras el primario este energizado. Altos voltajes de cresta podrían producirse a través del circuito secundario abierto. Para prevenir lesiones en personas o daños en equipos, el secundario debe estar siempre en corto circuito o conectado a una carga.

Fig. 22 Componentes de transformador potencial

Parámetros que se deben considerar para la operación y selección de un transformador de potencial

NOTA: un transformador con ruido o ruidoso es una indicación de que el circuito secundario se encuentra abierto.

2) Transformador de potencial: Principales funciones: •

Alimentar los aparatos de medición o protección conectados en su secundario con un voltaje mucho menor, proporcional y ligeramente desfasado al que aparece en sus terminales primarios, y aislar estos aparatos de la red de alta tensión prestando protección a los operarios e instrumentos conectados en su secundario.

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Su forma de conexión es similar a la de un transformador de potencia, pero sus requerimientos son diferentes, puesto que en un TP se busca que la tensión de salida sea muy similar a la tensión de entrada, pero con una magnitud mucho menor, lo cual obliga a que la caída de tensión interna en el TP sea muy aja y el desfase, despreciable.

Tipos de transformadores de potencial • Inductivos: constan de dos arrollamientos realizados sobre un mismo núcleo magnético. •

Transformador de potencial capacitivo:

Fig. 23 Componentes de transformador potencial capacitivo

Utilizados por lo general para tensiones nominales iguales o superiores a112 34. Básicamente, se constituye por divisores de voltaje capacitivos conectados en serie a lo largo del transformador, con el fin de obtener una tensión menor que la de la línea, tensión a la cual se conecta un transformador de potencial inductivo, como el que se vio anteriormente, a través de una inductancia que compensa la reactancia capacitiva del divisor.

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Diferencia entre Transformadores de potencia y de corriente Existen múltiples formas arbitrarias de nombrar designar a los transformadores conforme su uso, su procedimiento de fabricación ambos. El campo imantado de esta manera creado cambiaba al compás de las interrupciones, y en el otro bobinado, llamado secundario y con muchas más exhalas, se inducia una corriente de escaso valor más con una fuerza eléctrica capaz de saltar entre las puntas de un chispometro conectado Lectura recomendada a sus extremos. Son pequeños transformadores de núcleo de hierro, que marchan en la banda de audiofrecuencias. Esta clase de transformador ha caído en desuso con el desarrollo de los reguladores de tensión electrónicos, debido a su volumen, peso, precio y baja eficacia energetica. El primario y el secundario del transformador estan conectados en serie, formando un bobinado unico. Pesa menos y es mas barato que un transformador y por ello se emplea habitualmente para convertir doscientos veinte V a 125 V y a la inversa y en otras aplicaciones afines. La chapa de hierro de grano orientado puede ser tambien utilizada en transformadores orientados (chapa en Y tambien), reduciendo sus perdidas. Tanto su TV como el cargador de su telefono celular tienen transformadores de potencia que aumentan disminuyen el voltaje para distribucion interna y empleo. Los transformadores de corriente de sentido de corriente solo disminuyen la corriente para emplear aparatos de medicion y medida, con poco interes en la energia los cambios de voltaje. Al igual que cualquier otro transformador, un transformador de corriente tiene un devanado primario, un nucleo magnetico, y un devanado secundario. Transformadores de corriente de alta tension estan montados en bujes de porcelana para aislarlos del suelo. Estos diagramas muestran las especificaciones paralelogramos precision en una red que incorpora la magnitud y escala de fallo del angulo de fase a la carga nominal del CT. Los elementos que contribuyen a la carga de un circuito de medicion de corriente son interruptores-bloques, metros y conductores intermedios. La tension de saturacion de un transformador de corriente es la magnitud de la tension secundaria tras lo que la corriente de salida deja de seguir linealmente la corriente en la precision declarada de entrada. Los transformadores de corriente se pueden instalar en el interior de conmutacion bujes aparatos, pero muy frecuentemente se utilizan transformadores de

corriente al aire libre de pie. En un patio de maniobras, deposito de transformadores de corriente en vivo tienen una parte sustancial de su recinto entrenar en el voltaje de linea y ha de ser montada sobre aisladores. Como he dicho en mi precedente comentario y se puede ver en el articulo, SI tiene transformador. 2. Se nos presenta la necesidad de medir en todos y cada salida, en los acoples, en las entradas, y resultan localizaciones de los dispositivos de medicion, de los transformadores de medida. Transformadores de corriente en los cuales en condiciones de empleo definidas se tiene una corriente secundaria proporcional a la corriente primaria y desfasada (con sentido apropiado de las conexiones) de un angulo cercano a cero. Transformadores de tension, corresponde una definicion equivalente, la tension secundaria es elevados, adicionalmente las corrientes de cortocircuito que circulan por tierra pueden ser causa de tensiones e interferencias inadmisibles

Fig. 23 Circuito de transformador potencial capacitivo

La diferencia de funcionamiento de un TP capacitivo al inductivo, es que se presentan otros factores que afectan su precisión como, variaciones de frecuencia, variaciones de temperatura, estabilidad en el tiempo y una respuesta en régimen transitorio más lenta que un transformador inductivo, por lo que no se recomienda su utilización cuando las exigencias de las protecciones sean las de unas respuestas r(pidas por parte del transformador de tensión.

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Tipos de fallas eléctricas. Los tipos de fallas eléctricas o cortocircuitos más frecuentes que pueden suceder en una red eléctrica son los siguientes: o Cortocircuito trifásico. o Cortocircuito bifásico sin contacto a tierra. o Cortocircuito bifásico con contacto a tierra. o Cortocircuito monofásico a tierra. Los cortocircuitos trifásicos son denominados fallas simétricas, los demás tipos de cortocircuitos son conocidos como fallas asimétricas. El análisis de las fallas asimétricas requiere del conocimiento y uso de redes de secuencia y componentes simétricas. La mayor parte de las fallas en las líneas de transmisión son originadas por descargas atmosféricas, resultando en el flameo de aisladores. La falla de línea-Tierra es la más común, llegando a constituir entre el 70% y 80% de las fallas en las líneas de transmisión.

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Cortocircuito Trifásico. Los cortocircuitos trifásicos, son los únicos cortocircuitos que se comportan como sistemas equilibrados, ya que todas las fases están afectadas por igual. Las tensiones en el punto de cortocircuito, tanto si el cortocircuito se cierra a través de tierra como si está aislado de ella, son nulas, presentando las intensidades igual módulo pero con argumentos desfasados 120º. Es uno de los cortocircuitos más violentos y de obligado cálculo. Al ser un sistema equilibrado, para su cálculo sólo será necesario utilizar la red de secuencia directa.

No obstante, aparte de su uso para medida y protección, los transformadores de tensión permiten utilizar la línea de alta tensión para comunicación y telemando, dada su especial capacidad para sintonizar ondas portadoras de alta frecuencia.

proporcional a la primaria. Corrientes de cortocircuito, corriente termica y dinamica (del orden respectivamente de 80 y doscientos veces la corriente nominal). Es importante responder a el interrogante de cual es la funcion del transformador, si este nutre dispositivos de medicion, son fundamentales sus peculiaridades en estado permanente, en el campo de la corriente nominal. Si en cambio el transformador alimenta dispositivos de proteccion es importante su comportamiento transitorio, su comportamiento en el rango los mejores electricistas de VAlencia de sobrecorrientes que se presentan en fallas. Montaje Separado: Son usados cuando no se pueden montar en los bujes del transformador interruptor. Problemas de la conexion residual, la variacion de la carga del nucleo conforme sea la corriente con sin componente homopolar. La seleccion de la corriente nominal, la influencia de la corriente de cortocircuito, unificacion de valores, error de medicion, repercusion de la carga reducida. Supongamos tres transformadores de corriente, la carga esta dada por los instrumentos conectados y el cable de conexion. Mientras que las corrientes en las 3 fases son iguales, no hay corriente de neutro, la carga esta dada por la longitud del cable y la impedancia de los instrumentos. La integral del campo imantado en un paseo cerrado que encierra una corriente es igual a la corriente. Siendo la bobina con nucleo de aire ( materiales no imantados) es lineal, y en consecuencia no presenta los fenomenos de saturacion propios de los transformadores de corriente con nucleos magneticos. Los transformadores de tension marchan practicamente a tension incesante, a induccion constante, y no presentan efectos de saturacion tan notables como los transformadores de corriente. Debe observarse que en cambio la precision de la medida puede

ser perjudicada por los cables de conexion (seccion y longitud) y la corriente que por ellos circula, cantidad de aparatos que nutren.

C. Cortocircuito, Fusible, Interruptor y Cuchillas 1) Cortocircuito en subestaciones eléctricas: •

Generalidades de cortocircuitos. Los cortocircuitos también conocidos como fallas eléctricas se producen cuando dos o más puntos a diferente potencial, se ponen en contacto accidentalmente a través de una pequeña o nula impedancia [8]. La mayoría de cortocircuitos son producidos por defectos de aislamiento, las cuales ocurren por diferentes causas, como pueden ser sobretensiones, defectos mecánicos o propiedades aislantes del medio. Los cortocircuitos ocurren de manera aleatoria en los sistemas eléctricos de potencia. Estos son fenómenos que duran generalmente ciclos o segundos, pero sus efectos pueden llegar a ser tan graves que obligan a realizar estudios y acciones de mejora de los elementos que componen la red eléctrica, así como a sus mecanismos de protección y seccionamiento. El comportamiento de los cortocircuitos se torna especialmente peligroso en contacto con las personas, lo cual puede causar lesiones de gravedad y/o causar daños en los equipos, instrumentos o máquinas de las instalaciones involucradas. Por estos motivos es importante conocer los valores que pueden alcanzar las máximas corrientes de cortocircuito, ya que de esta forma será posible adoptar las acciones y decisiones adecuadas para proteger de manera eficaz las instalaciones y el personal que intervienen en las mismas. Las corrientes de cortocircuito se caracterizan por presentar valores mayores a los nominales, provocando sobrecargas térmicas y esfuerzos electrodinámicos.

Fig. 25 Corto circuito bifásico con puesta a tierra

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Cortocircuito monofásico. Este es el cortocircuito más frecuente, produciéndose con mayor frecuencia en redes rígidamente puestas a tierra, o mediante impedancias de bajo valor. Su cálculo es importante, tanto por lo elevado de sus corrientes como por su conexión a tierra, lo que permite calcular las fugas a tierra, las tensiones de contacto o de paso, o valorar las interferencias que estas corrientes puedan provocar. Para su cálculo, al ser desequilibrado y con pérdida de energía, son necesarias las tres redes de secuencia, directa, inversa y homopolar.

Fig. 24 Corto circuito trifásico

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Cortocircuito bifásico con contacto a tierra. Dispone de las mismas características que el cortocircuito bifásico sin contacto a tierra, pero en este caso, con pérdida de energía hacia tierra. Es necesario considerar para este fallo, además de las redes de secuencia directa e inversa, la red de secuencia homopolar.

Los fusibles son los dispositivos de sobre corriente más baratos y simples que se utilizan en la protección de redes de distribución. Al mismo tiempo son uno de los más confiables, dado que pueden brindar protección un tiempo muy prolongado (por arriba de 20 años) sin estar sujeto a tareas de mantenimiento. Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo, colocados al aire, lo cual tenía el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeñas partículas incandescentes, dando lugar a otras averías en el circuito. Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre o aleación de plata, o bien una lámina del mismo metal para fusibles de gran intensidad, colocados dentro de unos cartuchos cerámicos llenos de arena de cuarzo, con lo cual se evita la dispersión del material fundido; por tal motivo también se denominan cartuchos fusibles. Los cartuchos fusibles son protecciones desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buen estado. El corta circuito fusible, o simplemente fusible, fue el primer elemento de protección que se inventó en los albores de la electrotecnia, y aún continúa siendo adoptado en las instalaciones eléctricas modernas. Básicamente está formado por una lámina o alambre calibrado, que se denomina elemento fusible, contenido en un cartucho fusible removible y emplazado en una base o soporte porta fusible, que lo permite conectar en serie con el circuito a proteger. El elemento fusible se construye de manera que tenga un punto de fusión menor que los conductores de la instalación protegida, y habitualmente se disponen varios sectores más estrechos, en los que se obtiene una mayor densidad de corriente. Por lo tanto, cuando circula una sobre corriente determinada, el calor generado por efecto Joule funde los estrechamientos del elemento e interrumpe el circuito. Una vez eliminada la causa de la sobre corriente, para reponer el circuito debe instalarse un elemento fusible nuevo. La construcción de los fusibles comprende una gran variedad de modelos, con distintos tamaños, formas y métodos de montaje; y para ser utilizados con diferentes gamas de tensión, corriente y tiempos de actuación. Así hay fusibles con montaje a rosca, a cuchilla o cilíndricos; hay fusibles de acción rápida o retardada; hay fusibles de alta capacidad de ruptura, etcétera. En ciertos casos, se fabrican en distintos tamaños, para evitar la instalación errónea de fusibles de características diferentes a las necesarias. Además, en algunos modelos se dispone una base porta fusible diseñada para operar como seccionador en vacío o bajo carga,

maniobrando simultáneamente los fusibles de las distintas fases. Los cartuchos fusibles también pueden mejorarse aplicándole técnicas de enfriamiento o rapidez de fusión, para la mejor protección de los diferentes tipos de circuitos que puede haber en una instalación, por lo cual y dentro de una misma intensidad, atendiendo a la rapidez de fusión, los cartuchos fusibles se clasifican según la tabla.

Fig. 26 Corto circuito monofásico con puesta a tierra

2) Fusibles en subestaciones eléctricas: Los fusibles o cortacircuitos, según se ve en la figura no son más que una sección de hilo más fino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente, debido a un cortocircuito, sea la parte que mas se caliente, y por tanto la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre daño alguno.

Fig. 27 Circuito de fusible

3) Cuchillas en subestaciones eléctricas: Las cuchillas son parte esencial de las subestaciones ya que sirven para dar mantenimiento a otras partes como seria los transformadores y otros dispositivos. Se utilizan solo bajo tensiones nominales donde ya se ha dejado fuera de energía la línea. La diferencia con los interruptores reside en que los interruptores desconectan la energía y las cuchillas únicamente dejan fuera ciertas partes de la subestación. Las cuchillas no se pueden abrir con corriente por que podrían producir un corto circuito cuando arquea la corriente o también sufrirían desgate muy rápido en los extremos de las cuchillas. Los fusibles son también partes fundamentales de las subestaciones ya que previenen sobrecargas y desconectan en su debido tiempo antes de que se produzca algún accidente. Si los fusibles fallaran se producirían posibles fallas que probablemente dejarían fuera de servicio a una subestación, si no usaran fusible estas fallas serían muy frecuentes he allí la importancia de que los fusibles sean dispositivos de una subestación eléctrica. Las cuchillas están formadas por una base metálica de lámina de fundición o de perfil laminado en ³u´ galvanizada con un conector para puesta a tierra; dos o tres aisladores que fijan el nivel básico de impulso, dos bornes de conexión; en uno de éstos va el contacto articulado de un extremo de la cuchilla que cierra o interrumpe el circuito, mientras que el otro borne está provisto de un contacto de resorte en el cual se enchufa el extremo de la cuchilla. Los bornes de resorte están fabricados de forma que no pierdan su elasticidad de otro modo el paso de la corriente por los mismos produciría calentamiento y perdería eficacia el contacto Las cuchillas y fusibles son interruptores que se utilizan ya sea en el lado de alta o de baja tensión, sirven como protección para el transformador o el equipo asociado ya que pueden seccionarse en caso de emergencia. Este tipo de protección se conecta en serie con el circuito. Existen cuchillas individuales, es decir, una cuchilla para cada fase, y cuchillas de operación en grupo. Por la forma en la que operan se pueden clasificar en: • Cuchillas desconectadoras: Este tipo de cuchillas se encuentran sostenidas mecánicamente y pueden operarse ya sea automática o manualmente. Para reestablecer basta con volverlas a conectar automáticamente o bien, con ayuda de una pértiga.

Fig. 28 Fusible

• Función De Los Fusibles De Alta Tensión

Cuchillas fusibles: Este tipo de cuchillas abren al presentarse una sobre corriente. Este tipo de cuchillas

La función del fusible o corta circuito de alta tensión es interrumpir el suministro a una instalación o parte de ella por la fusión de una de sus partes constitutivas, (Siendo esta la lámina del fusible) cuando la corriente que circula por éste excede un valor prestablecido, en un tiempo dado, diseñados para las diferentes potencias de alta tensiones. Cumpliendo así con su función principal que es la de proteger los generadores, transformadores, redes y demás componentes de un sistema eléctrico. Un fusible seleccionado en forma adecuada debe abrir el circuito por destrucción del elemento fusible, eliminando el arco establecido durante la destrucción y luego mantener las condiciones del circuito abierto con tensión nominal aplicada en sus terminales, es decir que no haya arco a lo largo del elemento fusible. A pesar de que el fusible es simple en apariencia su función es compleja. Para que actúe en forma adecuada debe: • Censar las condiciones tratando de proteger • Interrumpir la corriente rápidamente • Coordinar con otros dispositivos de protección

tienen internamente un elemento fusible calibrado para que con determinada corriente alcance su punto de fusión e interrumpa el paso de la corriente eléctrica a través de él. Para reestablecer es necesario reponer el elemento fusible a la cuchilla y volver a conectar. Las cuchillas fusibles son por lo general de operación unipolar, en caso de fundirse únicamente una fase, únicamente ésta es repuesta y no necesariamente se tienen que abrir las demás fases.

Condiciones Que Deben Cumplir Los Fusibles de AT • Enfriar el metal vaporizado. • Absorber el vapor metálico condensa. • Extinguir el arco que pueda mantenerse en el vapor metálico conductor. La presencia de este polvo es la que confiere al fusible su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos bruscos. • Alta rigidez mecánicas. • Brindar una buena estabilidad eléctrica para un el funcionamiento del sistema en buen estado. • Ser resistentes a los cambios atmosféricos. • Condiciones técnicas y garantías de seguridad en Centrales, y Subestaciones y Centros de transformación.

4) Interruptor en subestaciones eléctricas: 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 desconectador. 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. Existen distintas formas de clasificar a los interruptores, una de ellas, 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

Fig. 29 Interruptor de gran volumen de aceite

D. Apartarrayos, Bases y Alimentadores 1) Apartarrayos en subestaciones eléctricas: Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de una subestación eléctrica pueden ser de dos tipos: - Sobretensiones de tipo atmosférico. - Sobretensiones por fallas en el sistema. Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamos el uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectado permanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. El apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consiste básicamente de elementos resistores en serie con gaps o explosores. Los elementos resistores ofrecen una resistencia no lineal, de manera tal que para voltajes a la frecuencia normal del sistema la resistencia es alta y para descargar corrientes la resistencia es baja

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. Tipos de interruptores Los interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus características constructivas. Las principales características constructivas de los interruptores consisten en la forma en que se extingue el arco y a la habilidad mostrada para establecer la rigidez dieléctrica entre los contactos para soportar en buena forma (sin reencendido del arco) las tensiones de reignición. Interruptores de gran volumen de aceite: 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. Partes fundamentales de los interruptores de gran volumen de aceite: • • •

Tanque o recipientes, 1. Boquillas y contactos fijos, 2-5. Conectores (elementos de conexión

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Tipos de apartarrayos

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 (de óxido metálico)". •

Apartarrayos tipo autovalvular

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.

- No deben permitir el paso de corriente a tierra, cuando la tensión sea normal. - Cuando el voltaje se eleva a una cantidad definida, deben proporcionar un camino a tierra para disipar la energía transitoria sin que haya un aumento en el voltaje del circuito. - Tan pronto como la tensión se ha reducido por debajo del ajuste del apartarrayos, el apartarrayos debe detener el flujo de corriente a tierra y sellarse para aislar el conductor de tierra. - Los apartarrayos no deben ser dañados por las descargas y debe ser capaz de repetir automáticamente su acción con tanta frecuencia como se requiera.

2) Alimentadores en subestaciones eléctricas: Un alimentador eléctrico es un conductor que como su nombre indica es el encargado de suministrar toda la corriente que un grupo de cargas consume. Coloquialmente se puede decir que es el conductor principal que viene del transformador para alimentar un edificio y llega hasta el interruptor general en el centro de cargas.

Fig. 30 Esquema de apartarrayos tipo auto valvular

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Apartarrayos de resistencia variable

Los conductores alimentadores generales son los que proporcionan toda la energía eléctrica a una casa habitación. Soportan toda la carga, a partir de ellos (FASE y NEUTRO principal) se distribuyen “ramales” llamados circuitos derivados hacia los diferentes espacios de una residencia. Los alimentadores principales/generales debes ubicarlos por el centro de la casa (tal como te lo muestro en la figura) formando una especie de cienpies en donde las múltiples extremidades (patas) del animal son circuitos derivados. Para una casa habitación (vivienda, residencia o casa de interés social), “común” de hasta de 8 por 30 metros (aproximados), utiliza calibre No. 10 AWG como alimentadores principales. Lo anterior no sucede en todos los casos, pues habrá algunos en donde incluso casas más pequeñas requieran conductores de mayor calibre porque su carga es mayor, en tal caso deben calcularse obteniendo la carga total (tema anterior) y el total dividirse entre 114 Volts, con la corriente obtenida se busca en tablas de acuerdo al tipo de conductor que se quiera utilizar y ahí se obtiene el calibre. Pero en el 90 por ciento de los casos son calibre No. 10 AWG. Si los conductores alimentadores principales no pueden tenderse por el centro hasta el fondo de una residencia, entonces se busca la mejor manera de colocarlos evitando curvas y regresos al interruptor principal, en tal caso la

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.

carga puede separarse en circuitos. La razón de esto es para evitar un fenómeno llamado caída de tensión/voltaje el cual se presenta cuando el conductor es más largo. Pensando entonces en que fueran completamente rectos (30 metros) la caída de tensión que se presenta no representa problema.

Fig. 32 Alimentadores Fig. 31 Apartarrayos de resistencia variable

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Explosor o gap

El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación.

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Funciones que debe cubrir un apartarrayos

Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplir las siguientes funciones: Fig. 35 Centro de carga de superficie

2) Tableros de medición D. Centro de Carga y Tableros de Medición 1) Centro de carga Un cuadro de distribución, cuadro eléctrico, centro de carga o tablero de distribución es uno de los componentes principales de una instalación eléctrica, en él se protege cada uno de los distintos circuitos en los que se divide la instalación a través fusibles, protecciones magnetotérmicas y diferenciales. Al menos existe un cuadro principal por instalación, como ocurre en la mayoría de las viviendas, y desde éste pueden alimentarse uno o más cuadros secundarios, como ocurre normalmente en instalaciones industriales y grandes comercios.

El tablero de protección control y medición (PCyM) es un conjunto de gabinetes metálicos donde se ubican los relevadores de protección, los dispositivos de control, alarmas, medición, tablillas de interconexión, etc. Un tablero esta formado por un conjunto de secciones tipo. Cada sección se compone por uno o más gabinetes auto soportados, cada uno de ellos diseñado para cumplir una aplicación específica de funciones de protección, control y medición requeridas por el elemento protegido. El elemento protegido puede ser una línea de transmisión de alta o media tensión, un transformador de potencia, reactor, banco de capacitores, barras, entre otros. Automatiza cualquier proceso industrial que lo requiera. Tipos de tableros PCyM • Tablero Dúplex DX: Los que contienen equipo por ambos lados, miden 0.90x1.60x2.30 m. En el frente se ubican los conmutadores de mandos (de servicio pesado), los aparatos de medición y el cuadro anunciador de alarmas.

En la parte posterior se encuentran los relevadores de protecciones. La cara frontal de cada sección, debe ser de una sola pieza de lamina, la parte posterior también puede ser así, o ser tipo modular con “racks” de 19 pulgadas (48.16 cm)

Fig. 33 Centro de carga Fig. 36 Tablero duplex dx

TIPOS DE TABLEROS • Empotrados: en el interior de muros o las propias máquinas o dispositivos que protegen •De superficie: apoyados sobre distintas superficies.

Fig. 34 Centro de carga empotrado

Fig. 38 Tablero simplex sx

Fig. 37 Tablero duplex dx

• Tableros Simplex SX: Solo contienen equipo por un solo lado, en el frente se encuentra: El panel de alarmas, los relevadores de protección, los conmutadores de control, el diagrama mímico, y los medidores. La parte frontal cuenta con elementos modulares tipo “rack” de 19 pulgadas para facilitar el manejo de los equipos. Cuando la posición del conmutador de control no corresponde con el estado real del interruptor, el mímico debe mostrar este estado de discrepancia (enciende luz).

Fig. 39 Tablero simplex sx

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Ejemplo: Los tableros SISCOPROMM (sistema integrado de control protección, medición y mantenimiento) cuentan con DEI,s (dispositivos electrónicos inteligentes) interconectados en una red de comunicaciones con una computadora central o principal CPS que permite controlar toda la subestación a través del diagrama mímico que se muestra en una pantalla sensible al tacto o controlada con teclado de PC.

Fig. 42 Tablero Integral para Distribucion ID

III. SIMBOLOGIA DE SUBESTACION ELECTRICA Fig. 37 Tablero simplex sx

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Tablero Integral IN: La palabra integral se refiere a que son tableros

modernos que proporcionan todas las funciones necesarias para la subestación (protección, control, medición, registradores de eventos, facilidades de comunicación a nivel superior e inferior, facilidades de programación, etc.). Hay una red de fibra óptica que interconecta los relevadores de protección, los medidores, los MCAD, el control supervisorio SCADA, se van formando niveles de acceso al equipo a través de diferentes computadoras de control. El mímico es procesado en una MCAD.

Fig. 40 Tablero Integral IN

Fig. 41 Tablero Integral IN

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Tablero Integral para Distribución ID Cada sección cuenta con todo el equipamiento de control, protección y medición, control emergente (apertura y cierre) y señalización de cada interruptor. DEI de entradas y salidas en cada sección. Redes internas para adquisición de datos y envío de comandos de control, entre el CPS y los Dispositivos Electrónicos Inteligentes. Medidor multifunción con registro de calidad de energía por cada elemento a proteger.

Fig. 43 Simbología

La presente simbología corresponde a una extracción de símbolos de normas internacionales como también a algunos elementos creados en CHEC, debido a la necesidad de los mismos e inexistencia de éstos en las normas citadas en este documento. Su uso se hace de carácter obligatorio en los diagramas unifilares de: subestaciones, redes subterráneas, unifilar general, de interconexión, además si se requieren en planos y diagramas de otros procesos y, solo bajo condiciones excepcionales se podrán utilizar símbolos que no estén contemplados en este documento, según el literal 4.1 (Nueva Simbología). La Figura 1 muestra la simbología extraída de las normas en conjunto con la que se tiene en CHEC S.A E.S.P. Notas y Atributos Recomendados Para Símbolos Algunos símbolos poseen atributos que permiten identificarlos con mayor precisión, correspondiendo el símbolo a la función principal del elemento y el atributo a una característica propia de éste y la descripción deberá estar en el cuadro de notas del respectivo diagrama unifilar; por ninguna razón una nota o atributo no contemplado en el presente documento implicará la actualización en éste. Es obligatorio que en todo diagrama unifilar haya lugar adecuado para las notas así mismo como para las convenciones. Ambos deben estar en la parte inferior derecha cerca de la mancheta. Las notas deberán ser numeradas en orden. Algunos ejemplos de notas se muestran a continuación.

Fig. 46 Notas de diagramas unifilares

Fig. 44 Simbología

Fig. 47 Notas de diagramas unifilares

1) Diagrama trifilar Son una representación completa de los elementos conectados a las tres fases del sistema, en donde se detalla la simbología adecuada conteniendo la información de cada elemento. En la construcción de instalaciones eléctricas de potencia, subestaciones, entre otras. Se suelen entregar los diagramas trifilares con los unifilares los cuales representan los principales detalles de conexión de cada elemento.

Fig. 45 Simbología

IV. DIAGRAMA UNIFILAR Y TRIFILAR Es la representación de un equivalente por fase de un sistema trifásico que se obtiene al remplazar los diferentes elementos del sistema por un símbolo normalizado y estandarizado suprimiendo el camino de corriente por el neutro.

1) Diagrama unifilar Los diagramas unifilares representan todas las partes que componen a un sistema de potencia de modo gráfico, completo, tomando en cuenta las conexiones que hay entre ellos, para lograr así la forma una visualización completa del sistema de la forma más sencilla. Ya que un sistema trifásico balanceado siempre se resuelve como un circuito equivalente monofásico, o por fase, compuesto de una de las tres líneas y un neutro de retorno, es rara vez necesario mostrar más de una fase y el neutro de retorno cuando se dibuja un diagrama del circuito. Muchas veces el diagrama se simplifica aún más al omitir el neutro del circuito e indicar las partes que lo componen mediante símbolos estándar en lugar de sus circuitos equivalentes. No se muestran los parámetros del circuito, y las líneas de trasmisión se representan por una sola línea entre dos terminales. A este diagrama simplificado de un sistema eléctrico se te llama diagrama unifilar o de una línea. Éste indica, por una sola línea y por símbolos estándar, cómo se conectan las líneas de transmisión con los aparatos asociados de un sistema eléctrico.

Fig. 49 Ejemplo de diagrama unifilar

Fig. 50 Simbología básica de representación de un sistema de potencia según ansi e iec

Fig. 48 Ejemplo de diagrama unifilar

IV.CONCLUSIONES Al reducir las caídas de tensión, el uso de conductores de grueso calibre también disminuye, de modo que es posible tener voltajes de distribución de 440 V, 2300 V, 4160 V, etc., con los que habrá menos pérdidas. El costo del suministro de energía de alta tensión es más bajo que el de baja tensión. Además, la instalación de subestaciones en los grandes centros de consumo permite ahorrar materiales como cables y conductos. Antes de diseñar una subestación, es necesario solicitar a la compañía proveedora de energía eléctrica datos como el nivel de voltaje disponible, la variación del nivel de voltaje, el punto de entrega del suministro y la ruta de la línea, la corriente de corto circuito trifásico y monofásico en el punto de suministro y las tarifas. La subestación eléctrica es un aparato fundamental para que podamos recibir energía eléctrica en nuestros hogares debido a que las pérdidas de potencia que se producen en un conductor por el que circula una corriente eléctrica, consecuencia del Efecto Joule, son directamente proporcionales al valor de esta (P= I^2\cdot R). De forma, que la potencia eléctrica transportada en una red es directamente proporcional al valor de su tensión y al de su intensidad (P= V\cdot I). Así, que cuánta más elevada sea el valor de la tensión, menor tiene que ser la intensidad para poder enviar la misma potencia y reducir las pérdidas por efecto Joule. Gracias a los nuevos avances tecnológicos, la subestación eléctrica es un aparato cada vez más seguro y más eficiente que nos proporciona la energía eléctrica que requerimos en nuestras viviendas. Una subestación es un punto dentro del sistema de potencia en el cual se cambian los niveles de tensión y corriente con el fin de minimizar pérdidas y optimizar la distribución de la potencia por todo el sistema. Es además el centro donde se recibe y reparte la energía producida en las centrales generadoras, maniobrando y controlando su destino final a los diferentes centros de consumo, con determinados requisitos de calidad. REFERENCIAS [1]

(2007) https://twenergy.com/co/a/que-son-las-subestacioneselectricas-y-para-que-sirven-1759 [2] (2012) https://www.relsamex.com/subestaciones-electricas/ [3] (2016) http://www.ventageneradores.net/blog/todo-sobre-lasubestacion-electrica/ [4] (2008) http://ymms1124.blogspot.com/2016/03/subestaciones.html [5] (2009) https://www.ecured.cu/Transformador [6] (2017) https://www.pce-iberica.es/instrumentos-demedida/medidores/transformadores-corriente.htm

[7] http://apartarrayos6im6.blogspot.com/ [8] https://glosarios.servidoralicante.com/electricidad/alimentador-electrico [9]http://repositorio.uncp.edu.pe/bitstream/handle/UNCP/3573/Ab anto%20Hurtado.pdf?sequence=1&isAllowed=y [10]http://ecommerce.altechmexico.com/ecommerce/site/content/

Technical%20Information/Fundamentos%20del %20transformador%20de%20corriente.pdf