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Escuela de Ingeniería Eléctrica Ciclo 02-2010 Departamento de Electricidad-CITT Diseño de Instalaciones Eléctricas II

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Práctica No.5

Tema: “Subestación Aérea”. I. OBJETIVOS.

• General:

O Instalar una subestación aérea de distribución.

� Específicos: � Transporte y manipulación de transformadores. � Ascensión / fijación de transformadores. � Interconexión de transformadores. � Conexión de pararrayos. � Conexión de cortacircuitos. � Conexión a línea primaria. � Red de tierra. � Conexión a tierra. � Medición de resistencia de tierra.

II. INTRODUCCIÓN. La subestación eléctrica es una asociación de medios de conversión de parámetros de potencia eléctrica de forma confiable, eficiente, segura y económica. Fundamentalmente está constituida por:

• Transformadores eléctricos.

• Aislamiento.

• Interruptores y protecciones contra sobrecargas y / o cortocircuitos.

• Protecciones contra sobrevoltaje.

• Conexión a tierra.

• Mediciones.

• Soportes mecánicos.

• En adición pueden encontrarse formando parte de ellas: circuitos de control, de corrección del Factor de Potencia, de regulación y conmutación de potencia. Generalmente una subestación de distribución reduce el voltaje y eleva la corriente. La Figura 1 muestra el aspecto del isométrico que ofrece un banco de transformadores de distribución conectados a una línea aérea primaria de 23 kV. Nótese que la conexión mostrada es estrella flotante en el primario y delta aterrizada en un tap central para cargas 120 Vac monofásicas, 240 Vac monofásicas y 240 Vac trifásicas. La Figura 2 contiene correspondiente la lista de dispositivos.


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Figura 1 Instalación de tres transformadores con neutro común


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Figura 2: Lista de materiales, valor de resistencia de tierra y el correspondiente número de electrodos difusores, capacidad de transformadores para varias opciones y calibre de conductor forrado de cobre para las bajadas en Baja Tensión para instalación de tres transformadores con neutro común. PUNTOS IMPORTANTES:

� Protección individual de máquinas: cada máquina deberá ser protegida mediante un pararrayos y un cortacircuito (bajo la correspondiente norma) por cada terminal de transformador conectada a la línea, transformadores de medición, capacitores de potencia, acometidas subterráneas y otras funciones, deberán protegerse de igual manera. Los cortacircuitos deberán estar instalados de forma que pueda libremente procederse a la apertura y cierre de los dispositivos de forma segura y sin contratiempos (por ejemplo: cambio o reemplazo de fusibles, mantenimiento, etc.).

� Conexión de los terminales (bushings) primarios: deberá realizarse con alambre de cobre No. 4. Remuévase las impurezas previamente a la conexión. Excesivos torques en el cepo del terminal primario pueden provocar daños irreparables en el dispositivo, síganse las indicaciones del fabricante de transformadores, pararrayos, cortacircuitos y otros dispositivos. Ante la falta de esa información, sugiérase el uso de una llave ajustable de 4”.

� Libramientos primarios: la rigidez dieléctrica del aire aisla el primario; los libramientos mínimos de fase a tierra en cualquier tensión están indicados por la longitud de los terminales primarios de la máquina. Y de fase a fase, por la distancia entre los terminales entre sí.

� Conexión a tierra de tanques de transformadores: todos los tanques contenedores de transformadores deberán conectarse a tierra mediante cepo o perno apropiado y haciendo uso nuevamente de conductor sólido de cobre No. 4.

� Conexión del centro de las estrellas: nótese que SIGET sugiere en la norma respectiva el centro de la estrella primaria flotante en el primario, el tap central del secundario deberá estar conectado a tierra y al neutro con conectores de aluminio comprimidos con nicopresa. Para selección de conectores se sugiere consultar la ultima referencia de la bibliografía.

� Recepción de equipos: los equipos deberán preferentemente instalarse nuevos con factura legal, siguiendo las indicaciones del fabricante sugerida en los instructivos. Rechazar equipos con terminales primarias o secundarias mal instaladas, con fugas de aceite, con bajo nivel de aceite, con daños severos en el tanque, con el cambiador de taps golpeado o trabado, con tanque oxidado, sin placa o con placa adulterada y otras anomalías. Exigir la correspondiente garantía.

III. MATERIALES / EQUIPO. 2 Abrazaderas 5” – 7” φ.

6 Pernos galvanizados carrocería de ½” x 4” φ. 2 Almohadillas para abrazadera.

4 Perno máquina 5/8” φ x 2”.

4 Arandelas 5/8” φ. 1 Transformadores para distribución: 15 KVA, 23 kV / 240 V. 1 Herraje cantilever con extensión de pararrayos. 1Cortacircuito 15 kV x 100 Amperios. 1 Fusibles MT x 3 Amperios. 1 Pararrayos autovalvular 21 kV. 12 metros de alambre de cobre sólido No. 4. 1 Pernos de ½” x 1” para polarizar tanque de transformadores. 4 Conectores de aluminio YPU2U3.


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1 Barra Cooperweld 5/8” x 8’.

1 Cepos de cobre 5/8” φ para barra de polarización. 1 Llave ajustable de 6”.

8’ cinta band-it ¾” φ. 1 Máquina band-it. 1 Nicopresa para conector No. 2 y No. 4. Alternativa: 4 cepos de cobre No. 4 AWG. 1 Equipo de medición de resistencia de tierra. Precauciones para seguridad del equipo:

� En ningún momento los Bushings (terminales primarios y secundarios) deberán recibir esfuerzos de manipulación.

� Proteja el tanque contra golpes durante montaje. � Trate la máquina estática con los cuidados respectivos para evitar dañarla. � Asegúrese que las abrazaderas queden firmemente sujetas. � Descarte pernos y demás herrajes en mal estado. � Vigile que las conexiones sean eléctricamente conductoras y mecánicamente confiables.

Conexiones mal realizadas crean serios problemas. � No deben alterarse los conductores sugeridos por la tabla prescrita por la compañía. � El alambrado de protecciones de transformador (primario) y polarización del tanque será

con cable de cobre desnudo N°4 como mínimo. � Sujétense ambos transformadores de las pestañas salientes que posee el tanque del

transformador para efectos de alzarlo. El segmento anular de soga se llama corbata.

IV. PROCEDIMIENTO. • Indicaciones técnicas de seguridad y disciplina.

• Armado de pasteca en tierra.

• Armado de herrajes de fijación de pasteca superior.

• Colocación de pasteca en punto de fijación.

• Armado de abrazaderas con almohadillas y pernos en tierra.

• Colocación de abrazaderas en “oreja de montaje” del transformador (dos por cada transformador).

• Sujeción de transformador mediante estrobo a fin de proveer un medio para sujetarlo con seguridad.

• Colocación de cable nylon al tanque para guiar durante el proceso.

• Elevación del transformador.

• Guiar la máquina suspendida con el cable de nylon de forma que los agujeros de ambas mitades de las abrazaderas queden frente a frente y en su centro el poste.

• En la posición anterior, instalar los pernos carrocería.

• Retirar el cable nylon y las pastecas.

• Repetir los pasos anteriores para los otros transformadores.

• Conexión mediante nicopresa de estribo uno por fase para grapa de línea viva.

• Montaje de abrazadera con el herraje porta-protecciones.

• Montaje mecánica y conexión eléctrica de cortacircuitos (en serie con la fase y pararrayos en paralelo con el devanado primario y a tierra).

• Conexión primaria del grupo.

• Conexión secundaria.

• Ejecución de red de tierra.

• Medición del valor de resistencia de tierra.

• Conexión de neutros pararrayos y tanques a tierra.


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• Revisión y comprobación general antes de energizar.

• Retirar el personal expuesto antes de energizar

• Energización, conexión del primario de transformador a conductor de línea con auxilio de grapa para línea viva y pértiga Pasos sugeridos para realizar el izado de un transformador.

Para realizar el izado de los transformadores, refiriéndose a la figura siguiente, se sugieren los siguientes pasos:

Figura: Izado de transformador a poste. INDICADOR: 1. Corbata sujeta a la abrazadera. 2. Gancho de la pasteca. 3. Pareja de pastecas 4. Cable Nylon 5/8”. 5. Estrobo. 6. Transformador de distribución. 7. Nylon 5/8”, evita golpes al transformador durante ascenso. Pasos:

• Realice cuatro vueltas de nylon 1/2" mínimo para obtener un nudo seguro.

• Coloque la almohadilla, la cual persigue que la pasteca mantenga en todo momento el plano de los discos en forma vertical.

• Asegure la pasteca superior de 2 ó 3 Discos 4" ∅ o 6"∅ mínimo y asegure la pasteca

inferior de 2 ó 3 discos 4" ∅ o 6"∅ mínimo.

• Pase la soga de nylon de 1/2" mínimo, a través de las pastecas.

• Coloque la corbata de nylon de 1/2" mínimo, entre el transformador y el gancho de la pasteca, tal y como se muestra en la figura.


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• Asegure que el transformador se eleve verticalmente durante el montaje; para ello realice los esfuerzos correspondientes con la cuadrilla de trabajadores colocando las sogas necesarias para el proceso.

• Cable: persigue separar al transformador del poste para que éste no se dañe y que no dañe la estructura del poste durante su izado.

• Eleve el transformador hasta 15cm sobre el nivel del neutro y proceda a fijarlo con abrazaderas contra el poste.

• Conecte las protecciones.

• Supervisión y control de calidad. V. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS. � ¿Cuál es la función del pararrayos? � ¿Cuál es la función del cortacircuitos? � ¿Cuál es la función de la red de tierra? � ¿Por qué se conecta a tierra el tanque de los transformadores? � ¿Qué sucede al instalar un fusible de valor excesivamente alto en relación a la corriente

nominal del transformador?. � ¿Qué sucede al instalar un fusible de valor por debajo de la corriente nominal del

Transformador? � ¿Qué sucede al energizar los transformadores sin precaución? � ¿Cuál es la forma correcta e incorrecta de energizar un transformador? � ¿Cuáles son los valores nominales de voltaje primario y secundario de la subestación

construida? � ¿Cuál es la caracterización de cargas que pueden conectarse a ésta subestación? VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.

� Significado de subestación de potencia, estación elevadora y subestación convertidora?. � Normas que rigen los libramientos de subestaciones. � Clasificación de aislamientos en subestaciones. � ¿Cuál es la función del aceite en el transformador?. � ¿En qué consisten las pruebas a los transformadores?. � Identificación de los elementos principales de un transformador de potencia. � Técnicas de mantenimiento de transformadores.

VII. BIBLIOGRAFÍA.

� Curso sobre introducción al diseño de subestaciones eléctricas (621.313 C568 1995). � Manual de Ingeniería Eléctrica (621.313 f471 1997). � Distribution Transformer Manual (General Electric). � Manuales CEAC. � Estándares de construcción de Líneas Aéres de Distribución de Energía Eléctrica (SIGET). � Manual de especificaciones técnicas de los materiales y equipos utilizados para la

construcción de líneas aéreas de distribución de Energía Eléctrica (SIGET). � Burndy Internacional: Connectors for overhead and Underground distribution Substations

and Transmissions lines CATALOG INT 79.

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