Subestaciones Elctricas

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Instituto Tecnolgico de Minatitln

DEPARTAMENTO DE METAL-MECNICA.INGENIERA ELECTROMECNICA

MATERIA: SUBESTACIONES ELCTRICAS.

INVESTIGACIN UNIDAD IIEQUIPOS SECUNDARIOS EN LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS.

CATEDRTICO:ING. CARLOS HCTOR ZRATE SIBAJA.GRUPO: AK 8-1

PRESENTA: RAMN PORTUGAL ANTONIO DE JESS.

Minatitln, Veracruz. A 21 de Mayo de 2013ndiceIntroduccin6Objetivos7Objetivo General7Objetivos especficos72.1 Transformadores de Instrumento92.1.1 Transformadores de corriente12Descripcin de los transformadores de corriente.14Ejemplo de las partes de un transformador de corriente.15Placa de caractersticas16Eleccin de un transformador de Corriente172.1.2 Transformadores de potencia (TPs)20Transformador de Potencial21Criterios para seleccionar un Transformador de Potencial (TP).22Errores en los transformadores de potencial222.2 Banco de Bateras.25Bateria de tipo cida27Componentes de una batera tipo cida28Operacin de una celda de tipo cido29Partes principales de una bateria alcnica31Conexion del Banco de baterias.32Conexin en Serie32Conexin en Paralelo34Reglas para Conectar en serie-paralelo un Banco de Baterias35Seleccin de un cargador382.3 Banco de capacitores40Principales razones para corregir el factor potencia con Capacitores412.4 TABLEROS DE TRANSFERENCIA422.4 Tableros de transferencia43Funciones principales de un tablero de transferencia.442.5 MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO462.5 Mantenimiento a equipo secundario47Mantenimiento preventivo.47Mantenimiento correctivo.47Pasos a seguir en el mantenimiento a equipo secundario.47Seguridad para las subestaciones elctricas48Mantenimiento preventivo a banco de capacitores.48Mantenimiento preventivo a banco de bateras.49Reglas generales de seguridad del mantenimiento a bateras con lquido.50Conclusiones51Anexos52Bibliografas55

Introduccin

A travs de la existencia del hombre ha realizado investigaciones con el fin de buscar su satisfaccin y su comodidad a travs del da con da. Muchos fueron los pioneros de esta idea en el mbito de la elctricidad, entre los que mas destacan mas recientemente es Nikola Tesla, y anteriormente Michael Faraday. Tesla con sus ideas y proyectos, el principal fundador de la corriente alterna y los dispositivos que se usan hoy en da. Thomas Alva Edison igualmente fue pionero en este rubro. Las subestaciones elctricas, como se ha analizado en temas anteriores, son instalaciones arregladas con equipos de potencia con el afn de poder reducir o elevar el nivel de tensin generado anteriormente en otra planta, para poder facilitar su distribucin en la demanda de cargas tanto en empresas como domiciliado particular.Para llevar a cabo el trabajo de transmisin y distribucin de voltaje en las subestaciones elctricas, asi como la proteccin de estas, son necesarios equipos tanto primarios, como transformadores, interruptores, cuchillas, fusibles, apartarrayos etc., as como los secundarios, que son los que se analizarn en este documento.

Objetivos

Objetivo General

Darle al lector una gua para que conozca los fundamentos sobre los equipos secundarios existentes en las subestaciones elctricas, tales como banco de baterias, capacitores, tableros, etc.

Objetivos especficos

Determinar los equipos secundarios. Explicar los equipos secundarios de las subestaciones. Establecer los funcionamientos de equipos secundarios.

2.1 TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO

2.1 Transformadores de Instrumento

El transformador de medida se define como un transformador especial destinado a reducir las magnitudes de voltaje o de corriente existentes en una lnea de transmisin o de alimentacin de energa de alta tensin a valores apropiados para ser medidos o censados por medidores de energa, rels o circuitos de control.Los transformadores de instrumento son aquellos equipos transformadores para laalimentacinde equipos demedicin,controly/o proteccin. Estos se dividen en 2 clases, transformadores de corriente y transformadores de potencial.Su uso es debido para:Reducir en forma precisa, a travs de la transformacin, la magnitud de la corriente primaria o del voltaje del circuito avaloresque sean ms fciles de manipular por razones deseguridaddepersonal.Para aislar el equipo secundario (instrumentos de mediciny/o proteccin) de los voltajes primarios que son peligroso.Para dar a los usuarios mayor flexibilidad en la utilizacin del equipo, en aplicaciones tales como: medicin y proteccin, y para revisar la convivencia y posibilidad de aplicar el mismo tipo de transformador de instrumento para aplicaciones simultneas en medicin y proteccin.

Los aparatos de medida y los rels de proteccin no pueden soportar, por lo general, ni elevadas tensiones ni elevadas corrientes, ya que de lo contrario se encarecera sobremanera su construccin. Por otra parte es conveniente evitar la presencia de elevadas tensiones en aquellos dispositivos que van a estar al alcance de las personas y que resultan en ser peligrosas. Son stas las principales razones para la utilizacin de los transformadores de medida y proteccin, a travs de los cuales se pueden llevar seales de tensin y corriente, de un valor proporcional muy inferior al valor nominal, a los dispositivos de medida y proteccin. Se consigue adems una separacin galvnica (separacinde partes funcionales de un circuito elctrico para prevenir el traspaso de portadores de carga), (entre las magnitudes de alta y baja tensin), de los elementos pertenecientes a los cuadros de mando, medida y proteccin con las consiguientes ventajas en cuanto a seguridad de las personas y del equipamiento. Como las mediciones y el accionamiento de las protecciones se hallan referidas, en ltima instancia, a la apreciacin de tensin y corriente, se dispone de dos tipos fundamentales de transformadores de medida y proteccin: Transformadores de tensin. Transformadores de corriente.Normalmente estos transformadores se construyen con sus secundarios, para corrientes de 5 1 A y tensiones de 100, 110, 100/ 3 , 110/ 3 V. Los transformadores de corriente se conectan en serie con la lnea, mientras que los de tensin se conectan en paralelo, entre dos fases o entre fase y neutro.

2.1.1 TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TCs)

2.1.1 Transformadores de corriente

Son aquellos transformadores, cuyafuncinprincipal es cambiar elvalorde la corriente (1 a 5 Amperes regularmente) de uno ms o menos elevado a otro con el cul se puedan alimentar instrumentos de medicin, control o proteccin, como ampermetros, wattormetros, instrumentos registradores, relevadores de sobrecarga, etc.Son aparatos en que la corriente secundaria, dentro de las condiciones normales de operacin, es prcticamente proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de funcin: transformar la corriente y aislar los instrumentos de proteccin y medicin conectados a los circuitos de alta tensin. El primario del transformador, que consta de muy pocas espiras, se conecta en serie con el circuito cuya intensidad se desea medir y el secundario se conecta en serie con las bobinas de corriente de los aparatos de medicin y de proteccin que requieran ser energizados. Las espiras del arrollamiento primario suelen ser una o varias, las cuales se pueden a su vez dividir en dos partes iguales y conectarse en serie o paralelo para cambiar la relacin, y atraviesan el ncleo magntico, cuya forma suele ser cerrada tipo toroidal o puede tener un cierto entrehierro, sobre el cual se arrollan las espiras del secundario de una forma uniforme, consiguiendo as reducir al mnimo el flujo de dispersin. Este arrollamiento es el que se encarga de alimentar los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida conectados en serie. Se puede dar tambin la existencia de varios arrollamientos secundarios en un mismo transformador, cada uno sobre su circuito magntico, uno para medida y otro para proteccin. De esta forma no existe influencia de un secundario sobre otro.Los transformadores de corriente se pueden fabricar para servicio interior o exterior. Los de servicio interior son ms econmicos y se fabrican para tensiones de servicio de hasta 36 kV, y con aislamiento en resina sinttica. Los de servicio exterior y para tensiones medias se fabrican con aislamiento de porcelana y aceite, o con aislamientos a base de resinas que soportan las condiciones climatolgicas. Para altas tensiones se continan utilizando aislamientos a base de papel y aceite dentro de un recipiente metlico, con aisladores pasatapas de porcelana. Actualmente se utilizan resinas dentro de un aislador de porcelana, o gas SF6 y cubierta de porcelana. La tensin del aislamiento de un transformador de corriente debe ser, cuando menos, igual a la tensin ms elevada del sistema al que va a estar conectado.Los transformadores de corriente pueden ser de medicin, de proteccin, o mixtos. Transformador de medicin. Los transformadores cuya funcin es medir, requieren reproducir fielmente la magnitud y el ngulo de fase de la corriente. Su precisin debe garantizarse desde una pequea fraccin de corriente nominal del orden del 10%, hasta un exceso de corriente del orden del 20%, sobre el valor nominal. Transformadores de proteccin. Los transformadores cuya funcin es proteger un circuito, requieren conservar su fidelidad hasta un valor de veinte veces la magnitud de la corriente nominal, cuando se trata de grandes redes con altas corrientes puede ser necesario requerir treinta veces la corriente nominal.Transformadores mixtos. En este caso, los transformadores se disean para una combinacin de los dos casos anteriores, un circuito con el ncleo de alta precisin para los circuitos de medicin y uno o dos circuitos ms, con sus ncleos adecuados, para los circuitos de proteccin.Descripcin de los transformadores de corriente.

Los componentes bsicos son: Aislamiento externo: el aislamiento externo consta de una envolvente cermica con una lnea de fuga lo suficientemente larga como para que ningn arco pueda contornear bajo condiciones de contaminacin, como lluvia, niebla, polvo, etc. Aislamiento interno: puede variar segn sus caractersticas constructivas. Un caso es aqul en que las partes activas se moldean en resina de epoxy que las fija, las separa y las asla, existiendo una cmara de aire entre el aislamiento externo de porcelana y el cuerpo de resina. Esta cmara se sella hermticamente con juntas de caucho nitrlico y se la rellena con aceite aislante o gas SF6.Ncleo: los transformadores de intensidad, tanto de medida como de proteccin, se construyen con ncleos de chapa magntica de gran permeabilidad. Cabe diferenciar que cuando un ncleo va destinado para un transformador de medida se utiliza una chapa de rpida saturacin, mientras que si va destinado para proteccin, la chapa a utilizar ser de saturacin dbil o lenta. Arrollamiento primario: es de pletina de cobre electroltico puro, en barra pasante o formando varias espiras distribuidas por igual alrededor del ncleo. Existe la posibilidad de construir el arrollamiento partido con acceso a los extremos de cada parte para que a base de realizar conexiones en serie o paralelo de las partes del arrollamiento, se puedan obtener diferentes relaciones de transformacin. Arrollamiento secundario: es de hilo de cobre electroltico puro, esmaltado, uniformemente distribuido alrededor del ncleo. Existe la posibilidad de cambio de relacin de transformacin por tomas secundarias. Es el arrollamiento que alimenta los circuitos de intensidad de los instrumentos de medida, contadores, y rels. Bornes terminales primarios: pueden ser de latn, bronce o aluminio, estn ampliamente dimensionados y son de forma cilndrica, planos o con tornillos. Bornes terminales secundarios: son de latn y se hallan alojados en una caja de bornes de baja tensin estanca. Ejemplo de las partes de un transformador de corriente. 1. Diafragma. 2. Domo metlico. 3. Indicador de nivel de aceite. 4. Bornes terminales primarios. 5. Arrollamiento primario. 6. Arrollamiento secundario. 7. Aislamiento de papel aceite. 8. Aceite aislante. 9. Bushing interno. 10. Soportes aislantes. 11. Aislador de porcelana. 12. Conexiones secundarias. 13. Grampas sujecin aislador. 14. Caja de terminales secundarios. 15. Base metlica de fijacin.Placa de caractersticas

Los transformadores de intensidad de corriente, deben llevar una placa de caractersticas, indeleble, en la que deben figurar, las siguientes indicaciones segn norma IEC (International Electrotechnical Comisin) 60185.a) Nombre del constructor o cualquier otra marca.. b) Nmero de serie y designacin del tipo. c) Corrientes nominales primaria y secundaria en amperes (400/5 A). d) Frecuencia nominal en Hz. e) Potencia de precisin y clase de precisin correspondiente a cada ncleo. f) Tensin ms elevada de la red (145 kV). g) Nivel de aislamiento nominal (275/650 kV).h) Condiciones de Servicio

Los transformadores son apropiados para su empleo bajo las siguientes condiciones de servicio, segn IEC 60185.Temperatura Ambiente

Temperatura mxima40 C

Valor mximo de la media en 24 hrs35 C

Temperatura Mnima

Transformadores para interiores-5 C

Transformadores para intemperie-25 C

Humedad Relativa del aire

Transformadores para interioresHasta 70%

Transformadores para intemperieHasta 100%

Eleccin de un transformador de Corriente

Es conveniente, para una correcta instalacin de un transformador de corriente, un estudio detallado para la eleccin del mismo, del cual depender el funcionamiento y segundad de la instalacin. Se recomienda seguir las siguientes pautas: Tipo de instalacin: si es de interior o intemperie. Se deber tener en cuenta la altitud para alturas superiores a 1,000 metros sobre el nivel del mar. Nivel de aislamiento: definido por tensin mxima permanente admisible de servicio en kV.Relacin de transformacin nominal: las relaciones de transformacin nominal debern ser normalizadas, tal y como quedan indicadas en la norma IEC. Se recomienda no seleccionar un transformador de corriente con una corriente primaria excesivamente elevada con respecto a la que le corresponda, dado que de ello depende que se mantenga la precisin del transformador. En caso de que sea necesario recurrir a un sobre dimensionamiento del valor de intensidad primaria, a la doble y a la triple relacin y a la gama extendida en caso que sea necesario. Clase de precisin: se seleccionar la clase de precisin en funcin de la utilizacin que vaya a recibir el transformador. Las clases de precisin quedan reflejadas en las tablas dadas. Potencia nominal: segn la carga a conectar en el secundario se adoptar uno de los valores de potencia de precisin especificados en la norma. Conviene no sobredimensionar excesivamente la potencia del transformador. Si el secundario tiene una carga insuficiente, se puede intercalar una resistencia para compensar. Frecuencia nominal: si no se especifica otra distinta, se tomar por defecto 60 Hz en Amrica o 50 Hz en Europa. Nmero de secundarios: si se desea realizar medida y proteccin a partir de un mismo transformador, sern necesarios tantos secundarios como usos se deseen obtener del mismo. Resistencias a los esfuerzos trmicos y dinmicos: vendrn determinados por los respectivos valores de intensidad limite trmica e intensidad lmite dinmica. Conviene no sobredimensionar estos valores para no encarecer mucho el transformador.

2.1.2 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TPs)

2.1.2 Transformadores de potencia (TPs)

Son aquellos transformadores en donde su funcin principal es de transformarlos valoresde voltaje sin tomar en cuenta la corriente y se utilizan para alimentar instrumentos de medicin, control y/o proteccin que requieransealesde voltajes.Se construyen con un devanado primario y un secundario generalmente de 115 volts, su capacidad es baja (15 a 60 VA), al igual que los TCs los aisladores deben de ser de muy buena calidad y se utilizan los mismos que los elaborados de transformadores de corriente. Tambin se conecta en cualquiera de las conexiones trifsicasconocidas.

Partes de un transformador de Potencial generalTransformador de Potencial

Como segunda definicin, son aparatos en donde la tensin secundaria dentro de las condiciones normales de operacin es prcticamente proporcional a la tensin primaria, aunque un poco desfasada. Su principal funcin es transformar la tensin y aislar los instrumentos de proteccin y medicin conectados a los circuitos de alta tensin. El primario del transformador se conecta en paralelo al circuito por controlar y el secundario en paralelo con las bobinas de tensin de los aparatos de medicin y proteccin.Es el transformador diseado para suministrar la tensin adecuada a los instrumentos de medicin como los voltmetros, frecuencmetros, wattmetros, watthormetros, etc., as como a los aparatos de proteccin como los relevadores; en el cual la tensin secundaria es proporcional a la tensin primaria y defasada respecto a ella un ngulo cercano a cero.Las terminales del devanado primario del transformador de potencial se conectan a las dos lneas del sistema donde se necesita medir el alta tensin y los instrumentos de medicin se conectan en paralelo a las terminales del secundario. Su funcin es brindar una imagen proporcional en magnitud con el mismo ngulo de tensin existente en el circuito de potencia conectado. Existen 2 tipos uno de tipo inductivo (T.P.) y otro de tipo capacitivo (D.P.).Representacin del transformador de potencial en un diagrama unifilar.

Criterios para seleccionar un Transformador de Potencial (TP).

a) Funcin a desempear.b) Relacin de Transformacin.c) Clase de Precisin.d) Tolerancia.e) Tensin Nominal.

Errores en los transformadores de potencial

En los transformadores de potencial existen 2 tipos de errores que afectan a la precisin de las medidas hechas con transformadores de potencial. Error de relacin: Es la diferencia entre la relacin verdadera entre la tensin del primario y secundario y la relacin indicada en la placa caracterstica. Error de ngulo: Es la diferencia en la posicin de la tensin aplicada a la carga secundaria y la tensin aplicada al devanado primario.El error de ngulo se representa con el smbolo (g), est expresado en minutos y se define como positivo cuando la tensin aplicada a la carga, desde el terminal secundario marcado al no marcado, est adelantada respecto a la tensin aplicada al primario desde el terminal marcado al no marcado.Clasificacin de los errores.En el transformador de potencial interesa que los errores en la relacin de transformacin y los errores de ngulo entre tensin primaria y secundaria se mantengan dentro de ciertos limites. Esto se obtiene sobredimensionando tanto el ncleo magntico como la seccin de los conductores de los enrollados.La magnitud de los errores depende de la caracterstica de la carga secundaria que se conecta al transformador de potencial.Para su clasificacin desde el punto de vista de la precisin (error mximo en la relacin de transformacin) las diversas normas sobre transformador de potencial exigen que los errores se mantengan dentro de ciertos valores para determinadas caractersticas de la carga.

2.2 BANCO DE BATERAS

2.2 Banco de Bateras.

El bando de bateras es un conjunto de acumuladores que, mediante los cargadores de bateras, almacenan corriente directa a partir de lacorriente alternade la subestacin. Se utilizan como alimentacin de emergencia de las cargas ycircuitosdeserviciospropios cuando existen fallas o se da mantenimiento a los cargadores de bateras o en las alimentaciones de corriente alterna de las subestaciones, con la nica diferencia que estos se destinan para alimentar las cargas de corriente directa.Son bancos de bateras estacionarios con capacidad para suministrar potencia en corriente directa a los esquemas de proteccin, control, sealizacin y todo lo que requiera de corriente directa a travs de centros de carga. como se muestra en la siguiente figura.

Banco deBateras

El sistema de banco bateras se utiliza para energizar lossiguientesequipos :

1.-Protecciones2.-Lmparas piloto3.-Cuadro de Alarmas4.-Registrador de eventos5.-Circuito de transferencia de potenciales6.-Sistemas contra incendio7.-Equipo de onda portadoran (OPLAT)8.-Equipos de micro onda9.-Control de Disparo de los interruptores de altatensiny bajatensin10.-Control de Apertura de los interruptores de altatensiny bajatensin11.-Control de los seccionadores12.-Sistemas de iluminacin de emergencia13.-Sistemas ininterrumpido de energa (UPS)Estos bancos de bateras deben estar alimentados por su cargador-rectificador que convierte la corriente alterna en corriente directa para la carga de los mismos.Las bateras, que se utilizan en las subestaciones son del tipo de electrolito pueden ser cidas o alcalinas.

Bateria de tipo cida

Cada celda est formada por las siguientes partes:Recipiente.Es un envase que puede ser poliestireno transparente. O de vidrio, que ofrece la ventaja de permitir la inspeccin visual de los elementos interiores. Dentro del recipiente se localizan las placas activas, el electrolito y los separadores. Placas.Las placas positivas estn formadas por dixido de plomo (PbO2) y pueden estar fabricadas en dos formas:Placa plana empastada de una masa de dixido de plomo. Este tipo seutiliza en la industria automotriz por ser ms barata, pero es de menor duracin, ya que con el uso y la vibracin se va disgregando la pasta.

Placa multitubular. Formada por una hilera de tubos fabricados con malla de fibra de vidrio trenzada, dentro de los cuales se introduce una varilla de aleacin de plomo. Al unir todos los tubos en su parte superior queda formada la placa. Este mtodo tiene la ventaja de producir mayor energa por unidad de peso y adems evita la sedimentacin del material activo, por lo que llega a tener una duracin de hasta 20 aos. Las placas negativas son planas en ambos casos, y estn formadas por plomo puro.Separadores.Son los elementos aislantes que mantienen separadas las placas positivas de las negativas. Son lminas ranuradas. Fabricadas de hule microporoso para permitir la circulacin del electrolito, sin que este afecte qumicamente.Electrolito.Est formado por cido sulfrico diluido en agua. Cuando la celda tiene carga elctrica completa, la densidad del electrolito es de 1.21.

Componentes de una batera tipo cida

En las siguientes figuras se muestra los componentes que integran a la bateria de tipo acido.

Partes que componen a unabateriadel tipocido

Operacin de una celda de tipo cido

Cuando una celda est completamente cargada, en la placa positiva hay dixido de plomo y en la negativa solamente plomo. Ambas placas estn baadas por el electrolito.Al cerrarse el circuito exterior de la batera, comienza la liberacin de la energa elctrica almacenada, y el radical sulfato (SO4) del electrolito, se combina con el plomo contenido en las placas, transformndose en sulfato de plomo y diluyndose el electrolito.

Ventajas: Bajo costo. Fcil fabricacin. Desventajas: No admiten sobrecargas ni descargas profundas, viendo seriamente disminuida su vida til. Altamente contaminantes. Baja densidad de energa: 30 Wh/kg. Peso excesivo, al estar compuesta principalmente de plomo. Voltaje proporcionado: 2 V Densidad de energa: 30 Wh/kg.Caractersticas del recinto de alojamiento del banco de bateras del tipo cido.

En los cuartos en donde se instalan las bateras del tipo cido, deben estar provisto de un extractor de gases, que deber ponerse en funcionamiento antes de la apertura de la puerta de entrada del personal, con el fin de eliminar la posibilidad acumulacin de hidrgeno que se desprende durante la descarga intensa de las bateras que, en presencia de alguna chispa originada en la ropa de la personal (electricidad esttica) que entra, puede provocar una explosin.Los locales destinados a bateras deben ser secos, bien ventilados y sin vibraciones que puedan originar desprendimientos excesivos de gases y desgaste prematuro de las placas. La temperatura ambiente debe variar entre los 5 C y 25 C. La instalacin elctrica deber ser del tipo anti-explosiva. El suelo debe ser a prueba de cido o lcali, segn sea el tipo de batera y deber tener una ligera pendiente con un canal de desage, para evacuar rpidamente el lquido que se pueda derramar o el agua de lavado. Las paredes techo y ventanas deben recubrirse con pintura resistente al cido o los lcalis segn se trata.Bateras tipo alcalino

La descripcin es practicante igual que las de tipo cido, por lo tanto conviene describir las diferencias, utilizando una celda de nquel-cadmio.

Partes principales de una bateria alcnica

Recipiente.Son de plstico opaco y tienen el inconveniente de no permitir la inspeccin ocular del interior.Placa positiva.Est formada por una hilera de tubos de malla de acero, que contiene hidrxido de nquel.Placa negativa.Es igual a la positiva, pero rellena de xido de cadmio, el cual se reduce a cadmio metlico durante el proceso de carga.Separadores.Se usan barras de hule o de polietileno.Electrolito.Es una solucin de hidrxido de potasio, con una densidad que oscila entre 1.6 y 1.9 a 25C, oscilacin que no se debe a la carga elctrica de la celda.La vida de laBateradel tipo alcalino es de 25 aos, en promedio, que dura la vida de estas celdas se hace necesario cambiar el electrolito unas tres veces, debido al envejecimiento que se produce por el dixido de carbono de laatmsfera.Ventajas Larga Vida. Reacciona de manera eficiente frente a fuertes descargas. Mnimo mantenimiento. Facultad de aceptar altos regmenes de carga. Excelente desempeo frente a los diferentes cambios de temperatura. Resistentes a los abusos elctricos y mecnicos. Fciles de Instalar. Puede soportar un almacenamiento prolongado. Buenas caractersticas de servicio bajo cargas de flotacin.Conexion del Banco de baterias.

Existen dos formas de conectar un banco de celdas o bateras de plomo-acido.a) En serie.b) En paraleloConexin en SerieEsta asociacin en serie es la ms conocida. En este caso, el borne positivo o negativo de una celda o batera, se conecta al borne opuesto de otra de idnticas caractersticas. De esta manera, la asociacin resultante tendr el doble de tensin y la misma capacidad que cada celda o batera en forma individual.

Y si agregamos una celda o batera ms a la serie anterior, la tensin resultante ser el triple. Y as sucesivamente. Por ejemplo, una batera de 24V/100Ah puede obtenerse asociando en serie 12 celdas individuales de 2V/100Ah o dos bateras del tipo monoblock de 12V/100Ah.Es importante resaltar que las celdas o bateras que se asociarn en serie deben ser de la misma capacidad y, preferentemente, de la misma marca y modelo. De no ser as, tanto en la descarga como en la posterior carga, habr un comportamiento disparejo y esto afectar tanto el desempeo como la vida del conjunto.

Imagen. Conexin de un banco de baterias conectado en serie.

Conexin y ejemplo de conexin de un banco de bateras en serie. Referenciando que deben de ser de la misma capacidad.Conexin en Paralelo

Asociar en paralelo significa vincular elctricamente bornes de la misma polaridad. La asociacin en paralelo se utiliza cuando no es posible obtener una batera de la capacidad deseada. O, a veces, dicha capacidad existe en un determinado modelo o tipo constructivo y resulta ms econmico utilizar una asociacin en paralelo de otros modelos ms baratos.Un caso tpico es el de algunas capacidades intermedias (200, 300 o 400Ah en tensiones de 12 o 24V), donde las mismas se pueden obtener asociando en serie y paralelo bateras monoblock de 100Ah, segn necesidad, y esto resulta ms econmico que utilizar celdas de 2V y de la capacidad deseada.

Conexin en paralelo de un banco de bateras.Reglas para Conectar en serie-paralelo un Banco de Baterias

Solo deben asociarse en paralelo series completas. La conexin en paralelo de celdas o bateras intermedias de una serie est totalmente desaconsejada. Un ejemplo aclarar este concepto: supongamos que necesitamos armar una batera de 48V/300Ah y disponemos solo de monoblocks de 12V/100Ah. Lo correcto es formar tres series de cuatro bateras cada una. De esta manera, cada serie tendr 48V/100Ah.Para lograr la batera que necesitamos, lo que debemos hacer ahora es asociar en paralelo los bornes positivo y negativo de cada serie completa (o sea, los bornes extremos). Y lo que no se debera hacer es asociar en paralelo tres monoblocks de 12V, para obtener una batera equivalente de 12V/300Ah y luego asociar en serie cuatro de estos paralelos. Observar que en este segundo caso puede enmascarar celdas o bateras con fallas (por ejemplo, una batera abierta), adems de sobrecargar las conexiones en paralelo.Al igual que en el caso de las asociaciones en serie, solo se deben utilizar celdas o bateras del mismo diseo (o sea, de la misma marca, del mismo modelo).Si esto no se respeta, las celdas o bateras con menor resistencia interna se descargarn en forma ms profunda.Las condiciones ambientales entre las diferentes series a asociar en paralelo deben ser tan idnticas como sea posible. Nos referimos a la temperatura ambiente y a las posibilidades para disipar calor. Por ejemplo, si las series a poner en paralelo se encuentran dentro de un gabinete, es fundamental que no haya diferencias de niveles entre las series. De otra manera se producir un gradiente de temperatura que afectar a las que estn a mayor altura.Las conexiones entre series en paralelo deben proporcionar la misma resistencia en el recorrido que va del rectificador a cada una de las series, de manera de asegurar una distribucin uniforme de corriente. Para lograr esto, es lcito realizar algn truco, como dejar enrollados algunos tramos del cable que alimenta a la serie ms cercana, de manera de compensar la mayor distancia al rectificador de otra de las series.Si bien no existe una razn terica para limitar el nmero de paralelos, los fabricantes recomiendan que el nmero mximo no sea superior a cuatro o cinco.La experiencia muestra que es muy difcil reproducir condiciones idnticas en las conexiones cuando el nmero es mayor. Obtener la capacidad de una batera mediante la asociacin de dos en paralelo (cada una de la mitad de la capacidad necesaria) es sumamente beneficioso desde el punto de vista de la confiabilidad.En efecto, en caso de falla de alguna celda en una de las series en paralelo, solo habremos perdido la mitad de la capacidad y, consecuentemente, de la autonoma de funcionamiento en caso de corte de red. Por otra parte, dividir la capacidad necesaria en dos mitades permite probar por separado a cada una de ellas, sin afectar la caracterstica de no interrupcin que todo sistema debe mantener.

Conexin Serie-Paralelo de un Banco de Bateraspara 48V DC

Cargadores debatera

Son los dispositivos elctricos (generadores de cd) o electrnicos que se utilizan para cargar y mantener en flotacin, con carga permanente, la batera de que se trate, el cargador se conecta en paralelo con la batera.La capacidad de los cargadores va a depender de la eficiencia de la batera, o sea, del tipo de batera que se adquiera. Para una misma demanda impuesta a la batera, se requiere un cargador de mayor capacidad, si es alcalina, por tener esta una eficiencia menor, de acuerdo con lo visto.

Cargador/rectificador de baterias.

Ampliacin del panel frontal del cargador rectificadorSeleccin de un cargador

Para seleccionar un cargador es necesario fijar su capacidad de salida en amperes.

2.3 BANCO DE CAPACITORES

2.3 Banco de capacitores

Los bancos de capacitores de potencia son agrupamientos de unidades montadas sobre bastidores metlicos, que se instalan en un punto de lared de MT (Media Tensin) con el objetivo de suministrar potencia reactiva y regular la tensin delsistema. Adems de corregir el factor de potencia y disminuir la potencia aparente, la cual genera penalizaciones por el suministrador de energa elctrica y adems de generarle prdidas a la empresa generadora de energa elctrica.En s, un banco de capacitores o de condensadores toma energa elctrica de la red y la almacena en forma de campo elctrico (E), una vez cumplen el ciclo de carga, entregan o descargan dicha energa como una corriente (amperios) capacitiva que compensa la corriente magnetizante que consumen las cargas inductivas.De esa forma se establece una disminucin de la energa reactiva (KVAR- Hora) que consumen las cargas inductivas (bsicamente motores), la cual tiene un costo (penalizacin) relativamente alto en la factura de compra de la energa.Otro beneficio (tcnico) es disminuir la corriente total (amperios) consumida por la carga y de esta forma se mejora la regulacin del voltaje en la red, porque se reduce la cada de voltaje (que originaban las cargas inductivas).Como expresan los catlogos de ABB, los bancos de capacitores fijos, son ideales para la correccin del factorde potencia en aplicaciones donde la carga no cambia. Los bancos de capacitores fijos estn disponibles hasta 75 KVAR en 240V y hasta 250 KVAR (Kilo Volt-Ampere Reactivo) en 480V.Se comercializan sin o con interruptor principal, el cual es integrado en el interior del mismo.Principales razones para corregir el factor potencia con Capacitoresa) Reducen el monto del recibo de la energa al eliminar penalizaciones por bajo Factor de Potencia y dan bonificaciones que pueden llegar hasta el 2.5% del total del pago.b) Disminuyen prdidas por calentamiento en cables, transformadores y motores.c) Liberan capacidad instalada en la planta en transformadores y cables.d) Mejoran la regulacin del voltaje en toda la planta o subestacin.e) Evitan desgaste prematuro del equipo por exceso de calentamiento causado por el bajo voltaje.f) Disminuyen el consumo total de energa incluyendo el de demanda mxima e instalados correctamente, dan ahorros del 3 al 6% del consumo total.

Bancos de capacitores

2.4 TABLEROS DE TRANSFERENCIA

2.4 Tableros de transferencia

El tablero de transferencia es un equipo que permite que la planta elctrica opere en forma totalmente automtica supervisando la corriente elctrica de la red comercial.

Tablero de transferencia.El tablero de transferencia est diseado est diseado para operar en forma continua para alimentar la carga o cargas conectadas a la unidad bsica de transferencia ya sea con la red comercial o con el respaldo.El tablero est conformado por una unidad bsica de transferencia, con contactos auxiliares para tener bloqueo de tipo elctrico y con enclavamiento mecnico que impide que ambas fuentes cierren al mismo tiempo.Un tablero de transferencia automtica, en este caso, se encarga de estar censando el estado de la lnea de alimentacin comercial, en tanto la misma se encuentre entre los lmites normales, en el momento que la red salga de los valores normales o exista un corte de la misma, comienza el automatismo para la transferencia. El tablero de transferencia da la orden de arranque al grupo electrgeno para que arranque.Funciones principales de un tablero de transferencia.Sus funciones son:1. Censar el voltaje de alimentacin.2. Dar la seal de arranque a la planta cuando el voltaje falta, baja o sube de un nivel adecuado.3. Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y viceversa.4. Dar la seal a la unidad defuerzapara que haga elcambiocuando se normaliza la alimentacin (re-transferencia).5. Retardar la re-transferencia para dartiempoa la compaa suministradora de normalizar su alimentacin.6. Retardar la seal deparoalmotorpara lograr su enfriamiento.7. Mandar la seal de paro al motor a travs del control maestro.8. Mantener cargado el acumulador.9. Permitir un simulacro de falla de la compaa suministradora.

La finalidad de un tablero de transferencia automtica es la de realizar todas las operaciones necesarias tanto del grupo electrgeno como de las cargas para mantener alimentado un establecimiento ante la emergencia por falta de suministro proveniente de la compaa elctrica.En esta seccin disponemos de dos versiones de tableros: Estndar:el cual posee la correspondiente lgica para la operacin de grupo electrgeno y transferencia de cargas con su respectiva sealizacin en el frente del tablero. Full: adems de la lgica, cuenta en su panel con display digital para la medicin de parametros de Red y grupo.

2.5 MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO

2.5 Mantenimiento a equipo secundario

Mantenimiento preventivo.Es el ms utilizado y se realiza antes de que ocurra una falla o avera, se efecta bajo condiciones controladas sin la existencia de algn error en el sistema.Mantenimiento correctivo.Es el aplicado cuando ocurre una falla o avera inesperada, se efecta bajo condiciones deriesgoy se estudia el origen del error en el sistema que caus la falla.Pasos a seguir en el mantenimiento a equipo secundario.

1. Bajar cada uno de los interruptores principales con que se cuente en el lugar donde se est prestando el servicio, con la finalidad de no averiar instrumentos o daar el sistema elctrico.2. Solicitud de libranza: se tramita con el ente de comisin suministradora deelectricidad para realizar elmantenimiento preventivoy se le comunica a los consumidores la interrupcin del servicio.3. Limpieza de aislamientos: consiste en limpiar los aislamientos de los equipos, y este se refiere a lo que es la limpieza de cuchillas fusibles, lijar las reas de contactos, limpieza, verificarel estadoen que se encuentran, limpieza de aisladores de paso, que estos no se encuentren rotos o despostillados etc.4. Limpieza de tableros: Consiste en retirar el polvo y la suciedad en los interruptores principales.5. Inspeccin de los transformadores secundarios: realizar inspeccin visual, checarvlvulas, nivel de aceite e inspeccin mediante equipos especializados (como la cmara termogrfica) para inspeccionar de que el transformador est operando en buenas condiciones.

Seguridad para las subestaciones elctricasPara evitar las negligencias en las Subestaciones Elctricas se debe considerar que:a) Todas las partes metlicas deben estar al potencial de tierra.b) El rea perimetral debe estar aterrizada en su totalidad.c) El nivel de aislamiento de los componentesactivosde la S.E. deben superar el Nivel bsico de Impulso.d) Toda la capacidad trmica de los aisladores ha de superar los 90C.e) La altura de las barras respecto alsueloha de ser mayor de 3 metros.f) No se permite el trnsito de personas por reas de la subestacin que se encuentren energizadas.g) La distancia mnima entre la cerca perimetral y el transente es de un 1.5 metrosh) Loscoloresde barras para elbusmnimo segn el voltaje seguridad para las subestaciones elctricas.Mantenimiento preventivo a banco de capacitores.

Los siguientes parmetros estn referenciados al mantenimiento a banco de capacitores. Revisin Visual General del Equipo. Medicin de Voltaje de Alimentacin. Medicin de Corriente por Fase. Medicin de Potencia Reactiva Total. Revisin y Reapriete de Conexiones. Revisin del Interruptor Principal. Revisin del Contactor. Revisin de Fusibles. Se realiza la verificacin de presencia de calentamiento y verificacin de la correcta operacin.Ejemplo de una evaluacin tcnica de una empresa hacia banco de capacitores.

En la tabla anterior se muestran los valores de potencia reactiva entregada por fase y total del equipo, donde no se registran secciones daadas. La aportacin total del Banco es de 282.3 kVAR (85.54%) de los 330 kVAR de potencia reactiva nominal. Este valor se encuentra en un porcentaje aceptable en base a la capacidad nominal del Filtro de capacitores. El equipo se encuentra trabajando a este porcentaje debido a que el voltaje de alimentacin se encuentra 6.25% por ABAJO de los 480 Volts de voltaje nominal recomendado por el fabricante, lo que representa una prdida del 14.46% (47.7 kVAR) de la aportacin total del Filtro.Mantenimiento preventivo a banco de bateras.

a) Revisin y ajuste de las conexiones entre bateras, incluyendo el suministro de grasa antioxidante y bicarbonato y/o elementos que sean necesarios para tal fin.b) Revisin y ajuste de las acometidas para bateras.c) Revisin y ajuste de los breakers de las bateras.d) Limpieza externa de las bateras.e) Verificacin de los voltajes de flotacin celda por celda y total del banco de bateras.

Otros aspectos dentro del mantenimiento al banco de bateras abarca: Verificar el nivel de ensin de salida del banco de bateras, con voltmetro de control. Cortar alimentacin de energa al tablero de control, bajando interruptor principal. Abrir tapa del bastidor de bateras, asegurarla para que esta no caiga y se dae. Limpiar bateras con un trapo y agua. Verificar estado de borneras, conectores y cables, si se encunetran sulfatados limpiar con agua hasta dejarlos limpios, informar se se requerira cambio de cables, conectores o bornes. Verfificar el nivel de cido en las bateras, retirando los tapones de cada batera, agregar el componenete de la batera hasta completar el nivel si faltara, luego colocar los tapones correctamente y asegurarlos. Cerrar tapa de bastidor de bateras. Verificar el voltaje de salida del banco de capacitores. Proceder a establecer la alimentacin de tensin al tablero de contrl cerrando el interruptor principal. Recoger equipo y herramienta utilizados en las obras del mantenimiento.Reglas generales de seguridad del mantenimiento a bateras con lquido.

a) Los trabajadores encargados del mantenimiento a las bateras con lquido debern comprobar que las res de bateras se encuentran adecuadamente ventiladas antes de ejecutar el trabajo.b) Los trabajadores debern evitar fumar, utilizar fuego abierto, o emplear herramientas que puedan producir chispas, en las proximidades de las bateras con lquido.c) Los trabajadores debern utilizar proteccin facial y la piel cuando manipulen el electrolito de las bateras.d) No se debern manipular las partes energizaas de las bateras, a no ser que se tomen las precauciones pertinentes para evitar accidentes.Conclusiones

Los equipos secundarios existentes en las subestaciones elctricas funcionan como un medio de prevencin en caso de falla de un suministro elctrico para los equipos elctricos. Adems, se utilizan los elementos de transformacin tanto de potencial o de tensin, as como de corriente, para poder cambiar el nivel de tensin y corriente y sea ms viable y segura, la correcta medicin de estos parmetros y algunos otros requeridos.Por otro lado, los bancos mencionados en este documento son utilizados para diferentes casos. Se ha analizado que los capacitores al tener carga capacitiva, son viables para poder corregir el factor de potencia, que en caso de que no se regule o solucione con el banco de capacitores, tiene consecuencias econmicas importantes, como lo son los aumentos en el consumo de potencia reactiva (VA), que es penalizada, as como el dao a cableado, equipo e instalaciones. Los bancos de bateras por otro lado almacenan corriente directa a partir de lacorriente alternade la subestacin. Se utilizan como alimentacin de emergencia de las cargas ycircuitosdeserviciospropios cuando existen fallas o se da mantenimiento a los cargadores de bateras o en las alimentaciones de corriente alterna de las subestaciones, pero con corriente directa, claro est.

Anexos

Transformadores de Potencial de uso interiorTransformadores de Potencial de uso exteriorTransformadores de corriente de uso interiorTransformadores de Potencial de uso exterior

Banco de capacitores ABB

Banco de capacitores

Transformadores de corriente (Izq.) y de potencial (Der.)

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Subestaciones Elctricas I.E.M.