capitulo 3 subestaciones de distribucion

UniversidadUniversidad NacionalNacional deldel CentroCentro deldel PerúPerúUniversidadUniversidad NacionalNacional deldel CentroCentro deldel PerúPerú

FacultadFacultad dede IngenieríaIngeniería EléctricaEléctrica yy ElectrónicaElectrónicaFacultadFacultad dede IngenieríaIngeniería EléctricaEléctrica yy ElectrónicaElectrónica

Material de EnseñanzaMaterial de EnseñanzaMaterial de EnseñanzaMaterial de Enseñanza

077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas

SUBESTACIONES SUBESTACIONES SUBESTACIONES SUBESTACIONES DE DISTRIBUCIÓNDE DISTRIBUCIÓNDE DISTRIBUCIÓNDE DISTRIBUCIÓN© 2011 Waldir Astorayme Taipe

wastorayme@hotmail com1

[email protected]

DefiniciónDefiniciónDefiniciónDefinición

Es el conjunto de instalaciones para latransformación, medición, protección y/oseccionamiento de la energía eléctrica, que esrecibida de una red de distribución primaria (mediatensión) y es entregada a un sub‐sistema dedistribución secundario, alumbrado público (bajatensión), a otra red de distribución primaria o ausuarios (clientes) alimentados en media o bajatensión desde la subestación de distribución.

UNCP - FIEE Waldir Astorayme T. Subestaciones de DistribuciónSubestaciones de Distribución

Subestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasClasificaciónClasificacióna) Por su función :Elevadoras primarias. Reductoras Secundarias.pReductoras primarias. Distribución.


Subestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasSubestaciones EléctricasClasificaciónClasificaciónb) Por su forma :


Tipos de SubestacionesTipos de SubestacionesTipos de SubestacionesTipos de Subestaciones


Subestación ConvencionalSubestación ConvencionalSubestación ConvencionalSubestación ConvencionalLa subestación de distribución tipo convencional, para

d di t ib ió d d d ti dempresas de distribución, puede ser de dos tipos: de superficie en caseta y subterránea en sótano de edificios.

La subestación de distribución tipo convencional para una planta industrial tiene el tamaño y el equipamiento de p y q pacuerdo a su necesidad.

Las potencias nominales del transformador de laLas potencias nominales del transformador de la subestación convencional de 100 y de 160 kVA, son las recomendadas por los estudios sobre el dimensionamientorecomendadas por los estudios sobre el dimensionamiento óptimo de las subestaciones convencionales para cargas de zonas residenciales y pueblos jóvenes.zonas residenciales y pueblos jóvenes.


Subestación ConvencionalSubestación ConvencionalSubestación ConvencionalSubestación Convencional

b ó l d f /Figura: Subestación convencional de superficie 10/0,22 kV (desde 50 a 2x630kVA), dimensiones: 7,50 x 5,00 x

3 70 m 6 Celdas de 10kV y 2 transformadores3,70 m, 6 Celdas de 10kV y 2 transformadores.


Subestación aéreaSubestación aéreaSubestación aéreaSubestación aérea

Es la subestación de distribución cuyoi i d l i i ( l i i )equipamiento es del tipo exterior (a la intemperie)

y está instalado sobre el nivel del piso en uno o dossoportes.Si la subestación aérea está soportada en un poste( l d d d )(generalmente de concreto armado pretensado) estipo monoposte y si está soportada por 2 postes

id í l f lunidos entre sí por una plataforma en la que seasienta el transformador (generalmente de

d d ) i Biconcreto armado pretensado) es tipo Biposte.



En la subestación aéreabiposte se instala unbiposte se instala untransformador trifásico y en lasubestación aérea monopostesubestación aérea monopostese instalan 2 ó 3transformadores monofásicostransformadores monofásicosen conexión trifásica, aunquetambién podría instalarse untambién podría instalarse untransformador trifásico dehasta 100 kVA como máximohasta 100 kVA como máximosi su peso así lo permite.



Subestación Aérea Monoposte10/0 22 kV (2 25 3 25 kVA)

Subestación Aérea Biposte10/0 22 kV (d d 50 630 kVA)10/0,22 kV (2x25 o 3x25 kVA). 10/0,22 kV (desde 50 a 630 kVA).


Subestación compactaSubestación compactaSubestación compactaSubestación compactaEs la subestación de distribución cuyo equipamiento es deltipo exterior (a la intemperie) y tiene un transformador detipo exterior (a la intemperie) y tiene un transformador dedistribución trifásico no convencional denominadotransformador compacto, porque tiene los dispositivos dep , p q pprotección y maniobra incorporados dentro de la cuba otanque de aceite dieléctrico.

La subestación compacta es del tipo bóveda si eltransformador está instalado en una bóveda de concretosubterránea bajo la vereda de la vía pública y es del tipo

d t l i l t f d tá i t l d b bpedestal si el transformador está instalado sobre una basede concreto al ras de la superficie del piso en un área librede terreno de 3x3 m2de terreno de 3x3 m2.


Subestación compactaSubestación compactaSubestación compactaSubestación compacta

Subestación Compacta Bóveda10/0 22 kV (d d 50 250 kVA)

Subestación Compacta Pedestal10/0 22 kV (d d 100 630 kVA)10/0,22 kV (desde 50 a 250 kVA). 10/0,22 kV (desde 100 a 630 kVA).


Características PrincipalesCaracterísticas PrincipalesCaracterísticas PrincipalesCaracterísticas Principales


Componentes PrincipalesComponentes PrincipalesComponentes PrincipalesComponentes PrincipalesP i i lP i i lP i i lP i i l

• Transformador

PrincipalesPrincipalesPrincipalesPrincipales• Transformador• Seccionadores• Interruptores• Interruptores• Aisladores• Conductores• Conductores• Barras en M.T. y B.T.• Terminales• Terminales• etc.


ComponentesComponentesComponentesComponentesS d iS d iS d iS d iSecundariasSecundariasSecundariasSecundarias

• Estructura• AlumbradoAlumbrado• Ductos• CercasCercas• Pozo de tierra• Instrumentos deInstrumentos demedición.

• etc.etc.


DimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoI E di d lI E di d lI E di d lI E di d lI. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.11 Potencia InstaladaPotencia Instalada11 Potencia InstaladaPotencia Instalada11. Potencia Instalada.. Potencia Instalada.11. Potencia Instalada.. Potencia Instalada.

Es la sumaEs la sumade todaslas cargaslas cargasconectadasen unaen unaplanta.


DimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoI E di d lI E di d lI E di d lI E di d l2 Máxima Demanda2 Máxima Demanda2 Máxima Demanda2 Máxima Demanda

I. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.I. Estudio de la carga.2. Máxima Demanda.2. Máxima Demanda.2. Máxima Demanda.2. Máxima Demanda.

Es la mayorEs la mayorcarga queutiliza unautiliza unainstalación enun periodoun periododeterminado.


DimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoDimensionamientoII S l ió d l t i d l t f dII S l ió d l t i d l t f dII S l ió d l t i d l t f dII S l ió d l t i d l t f dII. Selección de la potencia del transformadorII. Selección de la potencia del transformadorII. Selección de la potencia del transformadorII. Selección de la potencia del transformador

Factor depotenciapotenciapromedio.

Potenciaaparenteaparentetotal.


TransformadorTransformadorTransformadorTransformadorD í i A iD í i A iD í i A iD í i A iDatos mínimos: Accesorios:Datos mínimos: Accesorios:Datos mínimos: Accesorios:Datos mínimos: Accesorios:• Potencia nominal ó• Potencia nominal.• Tensión de servicio

(M T y B T )

• Termómetro.• Conmutador de

(M.T. y B.T.).• Frecuencia.• Altura de trabajo

tomas.• Tanque que

i li l i l d• Altura de trabajo.• Grupo de conexión.• Tipo de refrigeración

visualice el nivel deaceite.

d ió• Tipo de refrigeración.• Tensión de

cortocircuito

• Borne de conexióna tierra.

cortocircuito.• Pérdidas en el Fe y el

Cu

• etc.

Cu.


Selección de equipos en M.T.Selección de equipos en M.T.Selección de equipos en M.T.Selección de equipos en M.T.


Tensión de alimentaciónTensión de alimentaciónTensión de alimentaciónTensión de alimentación

Tensión primaria: Tensión primaria: 10 10 kVkV..Tensión primaria: Tensión primaria: 10 10 kVkV..

Tensión secundaria:Tensión secundaria:Tensión secundaria:Tensión secundaria:440V; 380V : Red de fuerza para los motores

lé ieléctricos.

220V : Red de alumbrado tomacorrientes220V : Red de alumbrado, tomacorrientes,control.


Cable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorLos símbolos usados en la designación de los cablesalimentadores, según las Normas Técnicas Peruanasg(NTP) son:

N : Conductor de cobre.NA : Conductor de aluminio.G : Aislamiento y cubierta de goma.Y : Aislamiento o cubierta de PVC.2Y : Cubierta de polietileno reticulado.S : Pantalla de cobre en un cable unipolar o común

en un cable multipolar.K : Cubierta de plomo.


Cable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorSA : Pantalla de aluminio en un cable unipolar o

común en un cable multipolar.común en un cable multipolar.SE : Pantalla de cobre sobre cada conductor en un

cable multipolar.cable multipolar.SEA : Pantalla de aluminio sobre cada conductor en un

cable multipolar.cable multipolar.C : Conductor concéntrico de cobre.CE : Conductor concéntrico de cobre sobre cadaCE : Conductor concéntrico de cobre sobre cada

conductor en un cable multipolar.B : Armadura de flejes de acero.B : Armadura de flejes de acero.R : Armadura de alambres de acero.RA : Armadura de alambres de aluminio o aleación.RA : Armadura de alambres de aluminio o aleación.


Cable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorP id d d iP id d d iP id d d iP id d d iPor capacidad de corrientePor capacidad de corrientePor capacidad de corrientePor capacidad de corriente

C di i l (NTPC di i l (NTP IEC 60502IEC 60502 2)2)C di i l (NTPC di i l (NTP IEC 60502IEC 60502 2)2)• Temperatura ambiente

Condiciones normales (NTPCondiciones normales (NTP‐‐IEC 60502IEC 60502‐‐2)2)Condiciones normales (NTPCondiciones normales (NTP‐‐IEC 60502IEC 60502‐‐2)2)• Temperatura ambienteCables al aire: 30 ºCCables directamente enterrados o bajo tubo: 20 ºCCables directamente enterrados o bajo tubo: 20 ºC

• Resistividad térmica del suelo : 1,5 K*m/W• Resistividad térmica de la tubería : 1 2 K*m/W• Resistividad térmica de la tubería : 1,2 K*m/W• Profundidad de tendido : 0,8 m


Cable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorCable alimentador

Para el cable N2XSY latemperatura deoperación de estepconductor es de 90⁰C yde cortocircuito 250⁰C.

N2XSY : conductor decobre con aislamiento depolietileno reticulado,pantalla de cobre ycubierta externa de PVC.


Cable alimentadorCable alimentadorCable alimentadorCable alimentador


Capacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corriente• Asumiendo una potencia nominal de 1 600 kVA(Dos trafos de 800 kVA)( )

• Conductor tripolar N2XSY directamente enterrado.• Profundidad de tendido: 1m• Resistividad térmica del terreno: 2 K*m/W• Temperatura del aire: 35 °C• Temperatura del terreno: 30 °C


Capacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corrienteDe acuerdo a la tabla B.6 y considerando que elconductor N2XSY presenta una armadura de cobretenemos:

Factores de correcciónFactores de correcciónFactores de correcciónFactores de correcciónPor temperatura del aire (Fta) : 0,96 (Tabla B10).Por temperatura del terreno (Ftt) : 0,93 (Tabla B11).Por profundidad de tendido (Fpt) : 0,98 (Tabla B12).Por resistividad del terreno (Frt) : 0,91 (Tabla B16).


Capacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corrienteCapacidad de corrienteLuego : Fc = 0,96*0,93*0,98*0,91

Fc = 0 796Fc = 0,796

Entonces :Entonces :

• Idiseño =129*0,796 = 102,68 A (3x25 mm2), , ( )• Idiseño =154*0,796 = 122,58 A (3x35 mm2)

En ambos casos: Idiseño>Icable, por lo tanto,seleccionamos por capacidad de corriente:

Cable alimentador N2XSY 3x25 mm2


Caída de TensiónCaída de TensiónCaída de TensiónCaída de Tensión“La caída de tensión en el alimentador primario,desde el punto de entrega hasta la S.E. de Distribuciónp gmás lejana, no debe exceder el 3,5% para unalimentador urbano y 6% si es rural” ( C.N.E.)y ( )

Sininductancias:

ConConinductancias:


Caída de TensiónCaída de TensiónCaída de TensiónCaída de TensiónEn las fórmulas :• L : longitud del conductor ( m )• I : corriente ( A )• Cos : factor de potencia de la carga• s : sección del conductor (mm²)• R : resistencia del conductor (/km)• X : reactancia del conductor (/km)

Para nuestro ejemplo :I = 92,4A L = 200m Cos = 0,8


Corriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoPara cables N2XSY:

ICC : Corriente de corto circuito ( A ).t : Tiempo de duración del c c ( s )t : Tiempo de duración del c.c. ( s ).s : Sección ( mm² ).

En nuestro ejemplo :

Potencia de c.c. = 280 MVA

En nuestro ejemplo :

Tensión en barras = 10 kVDuración del c.c. = 25 ms


Corriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoCorriente de CortocircuitoEn nuestro ejemplo :

SCC : MVAU : kV

kICC : kA

Reemplazando los valores anterioresReemplazando los valores anteriores :

bl l d 2 / kCable alimentador N2XSY 3x25 mm2 6/10kVUNCP - FIEE Waldir Astorayme T. Subestaciones de DistribuciónSubestaciones de Distribución

TerminalesTerminalesTerminalesTerminales

El objetivo principal de los terminales para M.T., esl d l l f lé iel de controlar los esfuerzos eléctricos que sepresentan en el aislamiento del cable al retirar elbli d j d l i l i l i i d lblindaje del aislamiento en las terminaciones delcable, para conectarlos con otros elementos de ladred.

En la actualidad las botellas terminales estánsiendo reemplazadas por terminales preformadoso premoldeados en cables subterráneos para usointerior o exterior.


TerminalesTerminalesTerminalesTerminales

En nuestro medio se conocencomo premoldeados Sin

Terminales auto‐contraíbles uso interior.

como premoldeados. Sinembargo, en las tecnologíasmás comerciales se distinguenmás comerciales se distinguendos tipos de productos:

1) Los Pre ‐ ensanchados(contraibles en frío).

2) Los No Pre‐ensanchados(contraibles por medio decalor).


TerminalesTerminalesTerminalesTerminalesT i l d Cl 1T i l d Cl 1T i l d Cl 1T i l d Cl 1

Proporciona el control

Terminales de Clase 1Terminales de Clase 1Terminales de Clase 1Terminales de Clase 1Proporciona el controldel esfuerzo eléctrico,garantiza una mínimagarantiza una mínimadistancia de fugaaislada entre elaislada entre elconductor‐tierra yproporcionaproporcionahermeticidad oprotección contra laprotección contra lapenetración dehumedadhumedad.


TerminalesTerminalesTerminalesTerminalesT i l d Cl 2T i l d Cl 2T i l d Cl 2T i l d Cl 2Terminales de Clase 2Terminales de Clase 2Terminales de Clase 2Terminales de Clase 2Proporciona dos aspectos queProporciona dos aspectos queson el control del esfuerzoeléctrico y distancia de fugaeléctrico y distancia de fugaaislada entre el conductor‐tierra.

Terminales de Clase 3Terminales de Clase 3Terminales de Clase 3Terminales de Clase 3Sólo proporciona el control delesfuerzo eléctrico y estánhechos a base de pastas obarnices encintados termo‐contráctiles.


AparamentaAparamenta EléctricaEléctricaAparamentaAparamenta EléctricaEléctrica

Conjunto de aparatos de maniobra,j p ,protección, medida, regulación y control,incluidos los accesorios de las canalizacioneseléctricas utilizados en instalaciones de baja yalta tensión.

La aparamenta eléctrica se define a partir delos valores asignados a algunas de susg gmagnitudes funcionales (tensión, corriente,potencia, temperatura, etc.). Estos valores sonlos llamados valores nominales o asignados.



Tensión nominal: máxima tensión asignada porl f b i l i l d l áel fabricante para el material del que estáconstruido el dispositivo. Suele estar ligada ali l i í i f i laislamiento y a otras características funcionalesdependientes de la tensión.

Corriente nominal: máxima corriente que sed d f i d fi id ipuede mantener de forma indefinida sin que

supere la máxima temperatura establecida enl i d i ú i dlas normas ni se produzca ningún tipo dedeterioro.



Máxima intensidad térmica: máxima corrienteque puede circular por un dispositivo duranteun tiempo prolongado (especificado por elfabricante) sin producir calentamiento excesivoque genere daños.

Máxima corriente de sobrecarga: valor máximode la corriente que se puede soportar duranteuna sobrecarga. Este valor debe ir asociado altiempo de duración de la sobrecarga.


AparamentaAparamenta EléctricaEléctricaAparamentaAparamenta EléctricaEléctrica Nivel de aislamiento: se define por los valores de

las tensiones utilizadas en los ensayos deaislamiento a frecuencia industrial y ante ondastipo rayo. Estos valores indican la capacidad delaparato para soportar dichas sobretensiones.

Poder de cierre: máximo valor de la intensidadsobre la que puede cerrar correctamente uninterruptor.

Poder de corte o capacidad nominal de ruptura:máximo valor de la intensidad que un interruptores capaz de abrir sin sufrir daños.


ProteccionesProteccionesProteccionesProtecciones


Seccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de Vacío

Sirven para conectar y desconectar diversas partesde una instalación eléctrica para efectuarde una instalación eléctrica, para efectuarmaniobras de operación o bien de mantenimiento.

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

Del tipo tripolar o unipolar para montaje verticalen interior, operación en vacío y con pértiga.en interior, operación en vacío y con pértiga.

Debe soportar corrientes nominales, sobrecargasy corrientes de cortocircuito durante un tiempoy corrientes de cortocircuito durante un tiempoespecificado.

Se selecciona por: Vn, In y Icc. Se selecciona por: Vn, In y Icc.


Seccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de VacíoPara nuestro ejemplo:

• In 92 4 A• In = 92,4 A• Icc = 16,16 kA• Vn 10 kV• Vn = 10 kV

Si usamos seccionadores unipolares, seleccionamos:

Si usamos seccionadores tripolares, seleccionamos:


Seccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de VacíoSeccionador de Vacío

En el seccionamientoEn el seccionamientode las líneas aéreas delSubsistema deSubsistema deDistribución Primaria,llevan como elementollevan como elementode protección ymaniobra a losmaniobra a losseccionadores fusiblesdel tipo CUT OUTdel tipo CUT‐OUT.


Seccionador de PotenciaSeccionador de PotenciaSeccionador de PotenciaSeccionador de Potencia

Es un interruptor, quepuede operar bajopuede operar bajocarga y abrir elcircuito encircuito encondiciones decortocircuitocortocircuito.

Incluye fusiblelimitador de altalimitador de altacapacidad de ruptura.

También da También daindicación visual desu estadosu estado.


Interruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de Potencia Son dispositivos que

interrumpen la corrienteinterrumpen la corrienteextinguiendo el arco quese produce al separarsese produce al separarselos contactos, mediante elempleo de un medio deempleo de un medio deextinción que refrigera edesioniza el mismodesioniza el mismo(aceite, aire y SF6).

Normalmente el arco se Normalmente el arco seextingue por el paso porcero de la corriente.cero de la corriente.


Interruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de Potencia El interruptor de vacío no

requiere de un medio deqextinción del arco.

Después de la apertura de losp pcontactos atravesados por unacorriente, en el vacío se generagun arco de vapor metálico elcual genera por sí mismo, losg pportadores de carga necesariospara transmitir la corriente através del vacío, mediante lavaporización del material delos contactos.


Interruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de Potencia

Tipos:Tipos:

Interruptores Interruptoresautónomos.

Interruptores cuyo Interruptores cuyodisparo es por relés deprotección (en vacío,protección (en vacío,en SF6, en pequeñovolumen de aceite).volumen de aceite).


Interruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaInterruptor de PotenciaPara nuestro ejemplo:• In = 92,4 A• Icc = 16,16 kA• Vn = 10 kVSi usamos un interruptor de SF6, seleccionamos:

Si usamos un interruptor de vacío, seleccionamos:


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinación

Condición de dos o más equipos de protecciónpara operar en una determinada secuencia encondiciones de falla.

Seleccionar y ajustar los dispositivos deprotección, para lograr una adecuada

ió ( l ti id d) di ti toperación (selectividad) para distintascondiciones de falla.

C i l ti á t d ió Conseguir los tiempos más cortos de operaciónpara las corrientes de fallas más elevadas yverificar si la operación es satisfactoria averificar si la operación es satisfactoria amínimas corrientes de falla.



Sistema ejemplo deejemplo de coordinación dede protecciones siguiendo una s gu e do u asecuencia.


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónReglas Básicas:

Usar en lo posible relés de la misma característica. Asegurar que los relés lejanos a la fuente tengan una

lib ió i l l lé bi dcalibración igual o menor que los relés ubicados aguasarriba.

Métodos:

Discriminación por tiempo. Discriminación por corriente. Discriminación por tiempo – corriente.


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempo

Reglas Básicas:Reglas Básicas:

El retardo entiempo de latiempo de laoperación seefectúa con eldial de tiemposdel relé (TMS).

TMS: TimmerMultipler Setting.


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempoDiscriminación por tiempo

AAo

(s)

AA

F2o(s

)A

AF2

Tie

mp B

BF1

F2

Tie

mp B

BF1

F2

tF1

tF1

t= 0.2 – 0.5 st= 0.2 – 0.5 s

F1 F2F1 F2Corriente (A)

1 2Corriente (A)

1 2


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDi i i ió iDiscriminación por corrienteDiscriminación por corrienteDiscriminación por corrienteDiscriminación por corriente

Reglas Básicas: (Is): Tambiént

Reglas Básicas:

El ajuste de la

(Is): Tambiénconocidocomo laj

corriente seefectúa con los

como lacorrientede seteo

tap´s de ajuste decorriente (Is). Amenor aj ste

del relé.

TMS = 1TMS = 0.9

menor ajuste,mayor es lasensibilidad del

I / Is

sensibilidad delrelé.

I / Is


CoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónCoordinaciónDi i i ió iDi i i ió i iiDi i i ió iDi i i ió i iiDiscriminación por tiempo Discriminación por tiempo ‐‐ corrientecorrienteDiscriminación por tiempo Discriminación por tiempo ‐‐ corrientecorriente

R l Bá iReglas Básicas: Se utilizan relés de sobrecorriente a tiempo inverso. Tiempos de operación más cortos para las fallas más

severas. Más lento para niveles de fallas mínimos.

I t l d di ióIntervalos de coordinación:

Tiempo de operación del interruptor (0,1s). Tiempo de operación del interruptor (0,1s). Tiempo de lógica de operación del relé (0,05s). Márgenes de seguridad (0,1s). Márgenes de seguridad (0,1s).



t (ms)20 MVA

Curvas de

51

20 MVA115/13,8 kV

tiempo inverso

C1

511000/5 A

Intervalode tiempo

C1

200

500

de tiempo

C2

51

C3

I

200

I (A)51600/1 A I max. de

fallaIfalla=2000 A

In


Tiempos del Relé y del InterruptorTiempos del Relé y del InterruptorTiempos del Relé y del InterruptorTiempos del Relé y del Interruptor

tr = tiempo del relé.i dta = tiempo de arco.

tcb = tiempo del interruptor.tc = tiempo total de despejetc = tiempo total de despeje.tm = tiempo de actuación

del mecanismo.


RecierreRecierre (Reenganche) Automático(Reenganche) AutomáticoRecierreRecierre (Reenganche) Automático(Reenganche) AutomáticoU l i l (I )U l i l (I )U l i l (I )U l i l (I )Un solo ciclo (Intento)Un solo ciclo (Intento)Un solo ciclo (Intento)Un solo ciclo (Intento)

Los interruptores están equipados con relés adicionales (o elementos) llamados relés de recierre (o reenganche). Estos relés envían una orden de cierre al interruptor en cierto

t d é d l i t t h id di dmomento después de que el interruptor ha sido disparado por el relé de protección. RecierreRecierre exitosoexitosoRecierreRecierre exitosoexitosoRecierreRecierre exitosoexitosoRecierreRecierre exitosoexitoso


RecierreRecierre (Reenganche) Automático(Reenganche) AutomáticoRecierreRecierre (Reenganche) Automático(Reenganche) AutomáticoMúl i l i l (I )Múl i l i l (I )Múl i l i l (I )Múl i l i l (I )Múltiples ciclos (Intentos)Múltiples ciclos (Intentos)Múltiples ciclos (Intentos)Múltiples ciclos (Intentos)

Los relés de recierre pueden ser ajustados para producir más de una orden de recierre; normalmente producen hasta tres. Los tiempos muertos (los períodos en los que el interruptor

bi t ) d t bié j t dpermanece abierto) pueden también ser ajustados.

Tiempo muerto


CortacircuitoCortacircuito FusibleFusibleCortacircuitoCortacircuito FusibleFusible Para calcular el fusible

del seccionador fusibledel seccionador fusiblese pueden utilizartablas que nos brindantablas que nos brindanlos fabricantes, normasdel C.N.E., así comodel C.N.E., así comonomogramas.

En nuestro ejemplo:

Sn = 800 kVASn = 800 kVAIn = 46,2 AVcc = 4 5 %Vcc = 4,5 %


CortacircuitoCortacircuito FusibleFusibleCortacircuitoCortacircuito FusibleFusible

Valores normalizados:40A 50A 63A 80A40A, 50A, 63A, 80A,100A,etc.

Por lo tanto elegimos:Ifusible = 63AIfusible = 63A

El C N E nos indica:El C.N.E. nos indica:

“Cuando se usen fusibles deberán ser calibrados aCuando se usen fusibles deberán ser calibrados ano más del 150% de la corriente primaria nominaldel trafo”del trafo


CortacircuitoCortacircuito FusibleFusibleCortacircuitoCortacircuito FusibleFusible“Cuando el 150% de la corriente primaria deltransformador no corresponda a la capacidad nominaldel fusible, se permitirá usar el valor nominal próximomás alto proporcionado por el fabricante”

En nuestro caso:Tomando el valor más próximo.


CortacircuitoCortacircuito FusibleFusibleCortacircuitoCortacircuito FusibleFusible

Para nuestro ejemplo:• In = 46,2 A• Icc = 16,16 kA

k• Vn = 10 kVEn el catálogo de fusiblesd l ide ABB, seleccionamos:

06 Fusibles HH06 Fusibles HHlimitadores de corriente,marca ABB tipo CEFmarca ABB, tipo CEF,In = 63A, Vn=10kV,

Icc = 63kAIcc = 63kA


Coordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusibleCoordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusibleC C í i d l F iblC C í i d l F iblC C í i d l F iblC C í i d l F ibl

C t í ti

Curva Característica del FusibleCurva Característica del FusibleCurva Característica del FusibleCurva Característica del Fusible

t Curvas características

Daño

Carga fría + INRUSHt

(s)

Tiempo mínimo de fusión

Total deaclaramiento

Mínimo tiempode fusión

Tiempo total deaclaramiento

aclaramiento

ANSI

2

1250

dañot

2

2

N

daño

II

II (A)20 IN NFUSE II 5,13,1


Coordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusibleCoordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusible


Coordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusibleCoordinación Fusible Coordinación Fusible ‐‐ FusibleFusible

C it i d C di ióCriterio de Coordinación

Mín. Fusión: 215 ms

El tiempo de operación del fusibleprincipal no debe exceder al 75% deltiempo de fusión del fusible back up

Total Operación: 144 ms

tiempo de fusión del fusible back-up.

- límite = 75% (215 ms) = 161 ms

- operación = 144 ms < 161 ms .

Esto asegura que el fusible principalinterrumpa y despeje la falla, antes deque el fusible back-up sea afectado dealgún modo.

Se considera la Icc máx y mín en elpunto de falla.

Corriente Falla


Fusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles Limitadores

Una corriente de t i it l dcortocircuito elevada no

podrá llegar a su valor máximo La substancialmáximo. La substancial limitación de corriente resulta en una considerableresulta en una considerable reducción de los esfuerzos térmicos y mecánicos en la yinstalación de AT.

"2 KS IkI


Fusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresLa función principal de estos fusibles es limitar la corriente de cortocircuito.

I Donde:I C i t i ( h )IS Is : Corriente pico (choque)Ic : Corriente cortada.t1 Ti d f ió

Ic

t1 : Tiempo de fusión.t2 : Tiempo de extinción del arco.

"2 KS IkI

t1 t2 t

2 KS IkI

tT


Fusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresEj lEj l II Li iLi iEj lEj l II Li iLi iEjemplo Ejemplo IsIs ‐‐ LimiterLimiterEjemplo Ejemplo IsIs ‐‐ LimiterLimiter

Diagrama Diagrama unifilar con Is-limiter.

kAkAxIS 64,632528,1 kAkAxI 312750281

Contribución de T1.Contribución de T y TkAkAxIS 3,1275028,1 Contribución de T1 y T2.


Fusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresFusibles LimitadoresEj lEj l II Li iLi iEj lEj l II Li iLi iEjemplo Ejemplo IsIs ‐‐ LimiterLimiterEjemplo Ejemplo IsIs ‐‐ LimiterLimiter

Se limita el Se limita el esfuerzo

dinámico y ytérmico en 4 veces.


llllBarras ColectorasBarras ColectorasBarras ColectorasBarras Colectoras


BarrasBarrasBarrasBarrasLas corrientes decortocircuito provocancortocircuito provocanesfuerzoselectrodinámicos en laselectrodinámicos en lasbarras, apoyos, aisladoresde los circuitos recorridosde los circuitos recorridospor estas corrientes.El conocimiento de estosEl conocimiento de estosesfuerzos es fundamentalpara poder seleccionar ypara poder seleccionar ydimensionar dichoscomponentes.componentes.


BarrasBarrasBarrasBarrasLa fuerza sobre las barras se calculará del siguientemodo:modo:


BarrasBarrasBarrasBarrasC i d ChC i d ChC i d ChC i d ChCorriente de ChoqueCorriente de ChoqueCorriente de ChoqueCorriente de Choque

Es la máxima corriente que presentará un circuitoEs la máxima corriente que presentará un circuitodurante una corriente de falla. Se calcula del siguientemodo:modo:

Donde “” depende de la relación R/X y se obtiene aDonde depende de la relación R/X, y se obtiene apartir de curvas.

Para = 1,8


BarrasBarrasBarrasBarras

El tipo de barraEl tipo de barramas usado es larectangular.rectangular.Las barrasrectangulares serectangulares sepueden instalaren dos posiciones:en dos posiciones:a) Horizontal.b) Vertical.b) Vertical.


BarrasBarrasBarrasBarrasLas barras se considerancomo vigas sometidas acomo vigas sometidas auna carga uniformementerepartida.repartida.El momento flector (M) secalcula del siguiente modo:calcula del siguiente modo:

Luego se determina elmomento resistentenecesario, denominadomomento de cálculo.


BarrasBarrasBarrasBarrasLa carga admisible “K” vale:

A continuación calculamosel momento resistente deel momento resistente dela barra rectangular.

Debemos tener en cuenta Debemos tener en cuentala posición que vamos aemplear: Nota: Estos valoresemplear:Horizontal o vertical.

Nota: Estos valoreslos podemosencontrar en tablas



Para que el valor delmomento resultante lmomento resultantesea correcto, se debecumplir la siguiente

Si esto no se cumplepodemos optar por:

cumplir la siguientecondición: a) Aumentar la distancia

entre conductores “d”.entre conductores d .b) Disminuir la distancia

entre apoyos “L”.entre apoyos L .c) Aumentar la sección de

la barra.la barra.


AisladoresAisladoresAisladoresAisladores

En las líneas eléctricas, losconductores deben irconductores deben iraislados de los apoyoscorrespondientes a través decorrespondientes a través deaislantes sólidos llamadosaisladoresaisladores.Se clasifican de acuerdo a: El material que los El material que los

componen. El medio de instalación El medio de instalación. La función que cumplen.


AisladoresAisladoresAisladoresAisladoresDe acuerdo al material losaisladores más usados son:• Aisladores a base de resina

epóxica.p• Aisladores de porcelana.• Aisladores de vidrio.• Aisladores orgánicos.• Aisladores poliméricos.p

De acuerdo al medio ambiented d ili ddonde va ser utilizado:• Aisladores de interior.

i l d d i• Aisladores de exterior.UNCP - FIEE Waldir Astorayme T. Subestaciones de DistribuciónSubestaciones de Distribución

AisladoresAisladoresAisladoresAisladoresDe acuerdo a la función quecumplen:• Aisladores soportes.• Aisladores de suspensión.• Aisladores de retención.• Aisladores pasamuros.• Línea de fuga.• Distancia disruptiva.• Tensión disruptiva.• Tensión de perforación.• Carga de rotura electromecánica.• Ensayo con alta frecuencia.


AisladoresAisladoresAisladoresAisladoresEl esfuerzo de ruptura enla punta del aislador estápdado por:


Universidad Nacional del Centro del PerúUniversidad Nacional del Centro del PerúUniversidad Nacional del Centro del PerúUniversidad Nacional del Centro del Perú

Facultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaFacultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaFacultad de Ingeniería Eléctrica y ElectrónicaFacultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Material de EnseñanzaMaterial de EnseñanzaMaterial de EnseñanzaMaterial de Enseñanza

077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas077077CC InstalacionesInstalaciones EléctricasEléctricas

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capitulo 3 subestaciones de distribucion

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