ee347 - clase 4 - p - sistemas distribucion secundaria

8/18/2019 EE347 - Clase 4 - P - Sistemas Distribucion Secundaria

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CAPÍTULO III

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA


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TENSIONES Y SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA NORMALIZADOS EN EL PERÚ

De conformidad con la Regla 017.A. del CNE referida a Nivelesde Tensión, la tensión recomendada para sistemas de distribu-ción secundaria es la siguiente:

* Sistema trifásico 380 Y/220 V, de cuatro conductores,

neutro puesto a tierra de manera efectiva. De los cuatroconductores, tres son activos y el cuarto es neutro.

Sin embargo, el mismo CNE señala que “podrá continuar utili - zándose los niveles de tensión existentes”. Los niveles de tensión

existentes en el Perú son los siguientes:

* Sistema trifásico 220 V, de tres conductores.* Sistema monofásico 440/220 V, de tres conductores, dos

activos y un neutro puesto a tierra de manera efectiva.

* Sistema monofásico 220 V, de dos conductores.


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TABLA 3-I

TENSIONES NORMALIZADAS Y SISTEMAS

UTILIZADOS EN EL PERU

Tensión

Normalizada

Sistema Disposición de transformadores

380/220 V Trifásico - 4 conductores -3 transformadores monofásicos

conectados en estrella.

- 1 transformador trifásico

- 3 transformadores monofásicos

220 V Trifásico -3 conductores conectados en delta.

- 1 transformador trifásico

- 2 transformadores monofásicos

conectados en "V"

440/220 V Monofásico – 3 conductores - 1 transformador monofásico

220 V Monofásico – 2 conductores - 1 transformador monofásico


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Nivel de

Tensión

Diagrama

(Devanado Secundario)

Aplicación

220 V, trifásico,

3 conductores

R

220 V

S

T

Cargas predominante trifá-

sicas en áreas industriales y

comerciales; y cargas mono-

fásicas y trifásicas aisladasen zonas residenciales.

220 V en “V”,trifásico,

3 conductores

R

220 V

ST

(neutro puesto a tierra)

Cargas predominante mono-

fásicas conectadas entre el

conductor común y las otras

dos fases y cargas trifásicasaisladas en zonas residencia-

les y comerciales.

TENSIONES NORMALIZADAS Y SISTEMAS



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Nivel de Tensión

Diagrama(Devanado Secundario)

Aplicación

380/220 V,

trifásico,

4 conductores.

380V fase-fase

220V fase-neutro

R

380 V 220 V

S

N

T

Cargas predominante mono-

fásicas conectadas entre el

conductor común y las otras

tres fases y cargas trifásicasaisladas en zonas residencia-

les y comerciales.

440/220 V,

monofásico,

3 conductores.

A

220V N

B

Cargas monofásicas en 220

V en áreas urbanas y rurales,

y motores monofásicos en440 ó 220 V.

220 V,

monofásico,

2 conductores.

A

220 V

B

Cargas monofásicas en 220

V en áreas urbanas y rurales,

y motores monofásicos en

220 V.

TENSIONES NORMALIZADOS Y SISTEMAS



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Comparación entre los Sistemas de Distribución Secundaria

Definiciones Sobre los Tipos de Cargas

a) Carga Puntual .- Se caracteriza por tener la carga concentradaen el extremo de un alimentador secundario. P.e.: electrificación

de haciendas (típico en Brasil y Argentina).

Alimentador Secundario

Carga Puntual

Acometida

S.E.


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b) Densidad de Carga Lineal ( L).- Se caracteriza por tenercargas conectadas a lo largo del alimentador secundario, perosin necesidad de derivar de éste subalimentadores secundarios.P.e.: electrificación rural en el Perú caso típico de las viviendasubicadas a lo largo de una carretera, vía o camino.

AlimentadorSecundario

Carga (vivienda)

L

S.E. Carretera


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S.E.

c) Densidad de Carga Superficial ( S).- se caracteriza por tenercargas conectadas a lo largo del alimentador secundario y ademáscon derivaciones mediante subalimentadores secundarios a los

cuales también se conectan cargas. P.e.: electrificación de ciudadesy de localidades rurales del Perú.

Subalimetador Secundario

Alimentador Secundario


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Comparación de las Tensiones Nominales y Sistemas, en cuanto aRadio de Acción ( L) y Potencia a Distribuir ( P )

Las comparaciones se efectuarán teniendo como criterio mantenerel mismo % V y la misma sección de conductor.

Fórmulas de caída de tensión:

P L R²+ X² P L K

Trifásico: % V = ----------------------- = --------------V ² cos V² cos

2P L R²+ X² 2 P L K

Monofásico: % V = ------------------------- = ---------------

V ² cos

V² cos


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Comparación del Sistema 220 V - trifásico,con el sistema 380/220 V trifásico

a1) Carga Puntual

Sistema 220 V - trifásico Sistema 380/220 V - trifásico

L1 L2

%

V1 = %

V %

V2 = %

V

P1 = P P2 = P

Z1 = Z Z2 = Z

V1 = 220 V2 =380 =

3 V1

K1 = K K2 = K

P1 L1 K P2 L2 K

%

V1 = ---------------- --- (1) %

V2 = ---------------- --- (2)

V1²cos

V2² cos


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Igualando las ecuaciones (1) y (2) :

P1 L1 K P2 L2 K P1 L2 K

---------------- = ---------------- = ----------------V1² cos V2² cos 3 V1² cos

L2 = 3 L1 y P1 = P2

Los resultados nos indican que para cargas puntuales el sistema380/220 V, puede distribuir la misma potencia, con la mismasección de conductor e igual porcentaje de caída de tensión, a unadistancia tres veces superior a la que corresponde al sistema 220 V.

Si se hace L1 = L2 y P1 diferente de P2 y se reemplaza lasecuaciones (1) y (2) se obtiene:

P2 = 3 P1 y L2 = L1


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Sistema 220 V

S.E. P

L

%

V

Sistema 380/220 V

S.E. P

3 L %

V

Sistema 220 V

S.E. P

L

% V

Sistema 380/220 V

S.E. 3P

L

% V

Carga Puntual


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Densidad de Carga Lineal

C = ???

Sistema 220 V

S.E. P1

L1

% V1 = % V

S1 = S

Sistema 380/220 V

S.E. P1 P2 = C P1

L2 = C L1

% V2 = % V

S2 = S


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a2) Densidad de Carga Lineal .- Se puede determinar la relación entre los radios

de acción y las potencias a distribuir, si se asume que tanto la longitud como la

potencia en el sistema 380/220 V, se incrementarán en igual proporción (factor

C) con respecto a la longitud y la potencia en el sistema 220 V respectivamente.


L1 L2 = C L1 --- (3)

% V1 = % V % V2 = % V

P1 P2 = C P1 --- (4)

Z1 = Z Z2 = Z

V1 = 220 V2 =380 =

3 V1 K1 = K K2 = K

P1 L1 K P2 L2 K

% V1 = ---------------- --- (1) % V2 = ---------------- --- (2)

V1² cos V2² cos


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Igualando (1) y (2):

P1 L1 K P2 L2 K C P1 C L1 K

---------------- = ---------------- = ----------------V1² cos V2² cos 3 V1² cos

C = 3

Reemplazando el valor de "C” en (3) y (4) se obtiene:

L2 = 3 L1 y P2 = 3 P1

L2 = 1,73 L1 y P2 = 1,73 P1

Los resultados indican que para una densidad de carga lineal, con elsistema 380/220 V se puede obtener longitudes y potencias (simultá-

neamente) mayores en un 73% con respecto al sistema 220 V.


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C = 1,73


Sistema 220 V

S.E. P

L

%

V1 = %

V

S1 = S

Sistema 380/220 V

S.E. P 1,73 P 1,73 L1

% V2 = % V

S2 = S

D id d


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S.E.

Densidadde CargaSuperficial

L1

L2 = C L1

P1

P2 = C ² P1 C = ???

%

V1= %

V1S1= S2


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a3) Densidad de Carga Superficial . Se puede determinar la relación entre los

radios de acción y las potencias a distribuir si se tiene en cuenta que alincrementar la longitud en una proporción determinada se incluye una carga

muy superior en proporción con respecto a la carga inicial; es decir, si por

ejemplo se incrementa el radio de acción en un factor C se puede dar el caso de

incrementar la potencia en C², ya que el tipo de carga es superficial, lo cual

puede tomarse como referencia para establecer las siguientes condiciones.


L1 L2 = C L1 --- (5)

% V1 = % V % V2 = % V

P1 = P P2 = C ² P1 --- (6)

Z1 = Z Z2 = Z

V1 = 220 V2 =380 =

3 V1 K1 = K K2 = K

P1 L1 K P2 L2 K

% V1 = ---------------- --- (1) % V2 = ---------------- --- (2)

V1² cos V2² cos


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Igualando (1) y (2):

P1 L1 K P2 L2 K C² P1 C L1 K---------------- = ---------------- = ----------------

V1² cos

V2² cos

3 V1² cos

C = ³ 3

Reemplazando el valor de "C” en (5) y (6) se obtiene:

L2 = ³ 3 L1 y P2 = (³ 3 ) ² P1

L2 = 1,44 L1 y P2 = 2,08 P1

Los resultados nos indican que para una densidad de cargasuperficial, con el sistema 380/220 V se puede obtener unalongitud mayor en un 44% y una potencia mayor en un 108%

(simultáneamente) con respecto al sistema 220 V.

D id d


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S.E.

Densidadde CargaSuperficial

L1

L2 = 1,44 L1

P1

P2 = 2,08 P1 C = 1,44

%

V1= %

V1S1= S2


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Comparación de los Sistemas de Distribución Secundaria

Sistema de

Distribución380/220 V

Trifásico

L2

220 V

Monofásico

L3

440/220 V

Monofásico

L4

220 V

Trifásico

L1

L2 = ³ 3 L1

L2 = 3 L1

L2 = 3 L1

L3 = L1 / ³ 2

L3 = L1 / 2

L3 = L1 / ??

L4 = ³ 2 L1

L4 = 2 L1

L4 = ?? L1

valor superior: densidad de carga superficial.

valor intermedio: densidad de carga lineal.

valor inferior: carga puntual.


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Sistema de

Distribución220 V

Trifásico

L1

220 V

Monofásico

L3

440/220 V

Monofásico

L4

380/220 V

Trifásico

L2

L1 = L2 / ³ 3

L1 = L2 / 3

L1 = L2 / 3

L3 = L2 / ³ 6

L3 = L2 / 6

L3 = L2 / ??

L4 = (³ 2 / 3) L2

L4 = ( 2 / 3) L2

L4 = ?? L2





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Sistema de

Distribución220 V

Trifásico

L1

380/220 V

Trifásico

L2

440/220 V

Monofásico

L4

220 V

Monofásico

L3

L1 = ³ 2 L3

L1 = 2 L3

L1 = ?? L3

L4 = ³ 4 L2

L4 = 4 L2

L4 = ?? L2

L2 = ³ 6 L3

L2 = 6 L3

L2 = ?? L3





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Sistema de

Distribución220 V

Trifásico

L1

380/220 V

Trifásico

L2

220 V

Monofásico

L3

440/220 V

Monofásico

L4

L1 =L4 / ³ 2

L1 = L4 / 2

L1 = L4 / ??

L3 = L4 / ³ 4

L3 = L4 / 4

L4 = L4 / ??

L2 = ³ 3/2 L4

L2 = 3/2 L4

L2 = ?? L4





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Casos por analizar

Carga Puntual

S1 = ??? S2

Sistema 220 V

S.E.

L P

S1 % V

Sistema 380/220 V

S.E.L P

S2 %

V


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C = > 1


Casos por analizar

Sistema 220 V

S.E. P

L1 S1

% V

Sistema 380/220 V

S.E. P C L1

S2=(1/C)S1 % V


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Comportamiento de Sistema 380/220 V sin neutro corrido

Z Z

Z

220 V

Cuando las cargas están balanceadas existirá entre cadauna de las fases y neutro 220 V.

¿Cuál es la tensión que recibe cada una de las cargas monofásicas?

r s

t

n


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Z1 Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

¿Cuál es la tensión que recibe cada una de las cargas monofásicas?

Cuando las cargas están desbalanceadas existirá entre cada una delas fases y neutro una tensión mayor o menor 220 V.

220 V

PELIGRO ¡¡¡¡ Cuando la tensíón fase-n de la carga >>>> 220 V

r s

t

n


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Z1 Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

¿Qué hacer para evitar el PELIGRO?

Uniendo los puntos neutro del secundario del transformador y dela carga se garantiza que las tensiones fase-n sean iguales a 220 V.

r s

t

n

A este conductor se le conoce como neutro corrido


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Comportamiento de Sistema 380/220 V con neutro corrido

Z1 Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

¿Qué sucederá si se rompe o roban un tramo del neutro corrido?

Se comportará nuevamente como si no existiese neutro corrido.

r s

t

n


32/33


Z1 Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

¿Qué hay que hacer para evitar ésto?

Se deberá conectar el neutro a un punto de referencia estable talcomo tierra.

r s

t

n


33/33


Z1 Z2

Z3

Z1

Z2

Z3

¿Qué hay que hacer para evitar ésto?

Aunque se rompa o se roben un tramo de neutro existirácontinuidad a través de la tierra misma. Por esta misma razón el

neutro nunca deberá llevar un dispositivo de seccionamiento.

r s

t

nI desbalance

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