INSTITUTO TECNOLOGICO DE TIJUANA

INGENIERIA ELECTROMECANICA

PROYECTO. SELECCIN DE EQUIPO PARA UNA SUBESTACION DE 230 KV A 34.5 KV CON TRANSFORMADOR DE CAPACIDAD DE 25/30 MVA

PRESENTADO AL: ING. AUDENCIO RODRIGUEZ RIVAS.

DE LA MATERIA:PROTECCION POR RELEVADORES.

TRABAJO EFECTUADO POR:Hernandez Malacara Arturo 09211766

TIJUANA BAJA CALIFORNIA A 10 DE DICIEMBRE DEL 2013.

INDICE TRANSFORMADOR DE POTENCIA. 3 INTERRUPTOR EN SF6. 6 INTERRUPTOR EN VACIO. 7 SECCIONADOR EN AIRE EN EL PRIMARIO. 9RELEVADOR DIFERENCIAL..... 10RELEVADOR DE VOLTAJE.... 10RELEVADOR DE CORRIENTE..... 14 RELEVADOR BUCHOLZ..... 16 RELEVADOR DE NIVEL DE ACIETE..... 16RELEVADOR DE TEMPERATURA DEL DEVANADO... 17 RELEVADOR DE TEMPERATURAS DEL ACEITE... 17RELEVADOR DE IMPEDANCIAS PARA LA LINEA DE ALIMENTACION... 18CALCULO DE EQUIPO DE MECION TC, TP....... 20EQUIPO DE MEDICION TC.. 21 EQUIPO DE MEDICION TP..... 25 BANCO DE BATERIAS Y CARGADOR.... 29 TRANSFORMADOR DE SERVICIOS GENERALES...... 31Todo lo Relacionado Con Motores.. 33+Anexos

Tenemos una subestacin elctrica para una industria con capacidad de 25/30 MVA, 230KV conexion delta en acometida y salida de 34.5KV con conexin estrella .se considera que el transformador va a operar al 92% de su capacidad.

25 MVA ~ 100 % = 25 MVA 30 MVA ~ 100 % = 30 MVA

Corriente PrimariaI = ; I=25MVA/ (1.73) (230000) =62.82AMPI = ; I=30 MVA/ (1.73) (230000) =75.39 AMP

Corriente SecundariaI = ; I=25 MVA/ (1.73) (34500) =418.86 AMPI = ; I=30 MVA/ (1.73) (34500) =502.63 AMP

Calculo de relacin de transformador de corriente

Nota: se considera en los equipos una sobre corriente del 50 %.Primario (conexin delta).(1.5) (75.39)= 113.08 Amp 200/5 Amp75.39/ = 3.26 Amp 3.2

Secundario (Conexin estrella)(1.5) (502.63)= 753.94 Amp800/5 Amp502.63 ------ *= 5.80 Amp 5.8

Nota nuestros taps operan al 65% de su capacidad.Se hace la relacin de los Taps= 3.26/5.80 = 0.5620= 3.2/5.8 = 0.5517 SE TOMA EL MENOR DE LAS DOS RELACIONES

M = = 18.669x (100) = 1.8669 %

EL VALOR MAXIMO PERMISIBLE ES DE 5%

Nota: La proteccion se debe ajustar a un maximo del 250% de la corriente de plena carga.Proteccin para sobre corriente

502.63 Amp250% = 2 .5x 502.63 = 1256.57 AMP

Transformador de Potencia

Interruptor SF6 en alta tensionEl interruptor SF6 estara conectado en el circuito primario de la subestacin y para seleccionarlo se tomo en cuenta el voltaje nominal 230 kV y la corriente de corto circuito

INTERRUPTOR EN VACIOEl interruptor en estar conectado en el circuito secundario de la subestacin y para seleccionarlo se tom en cuenta el voltaje nominal y la corriente nominal, y segn los clculos tenemos:

SECCIONADOR EN AIRELos Fusibles de Potencia para las lneas pueden ser seleccionados para proporcionar proteccin al sistema as como tambin a transformadores. Para la proteccin del sistema, el fusible puede operar rpidamente en respuesta a una condicin de dao potencial por sobrecorriente para reducir al mnimo el esfuerzo del cortocircuito en los conductores y equipos del lado de la fuente, y tambin para limitar el rango de interrupcin del servicio a una porcin del sistema lo ms pequea posible.

RELEVADOR BUCHHOLZ.

Rango de ProteccinEste relevador es particularmente eficaz en el caso de: La cada del nivel de aceite Cortocircuito entre Fases Fallo a tierra Malos contactos El recalentamiento de alguna parte de los bobinadosEn el caso de un fallo, aceite o aislamientos se descompone por el calor, la produccin de gas o el desarrollo de un flujo de aceite impulso. Para detectar estos fenmenos, se instala un rel Buchholz.

Conexin elctrica:

Datos tcnicos(especificaciones):

RELEVADOR TEMPERATURA DEL ACEITE Y DEVANADO

El relevador de temperatura de aceite y devanado nos sirve para comprobar y monitorear que la temperatura del aceite y el devanado se mantengan dentro de los lmites o rangos establecidos.

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Transformador de Potencial TP ():(LADO PRIMARIO)

Como regla, se ha adoptado que en sistemas de 115 kV o tensiones mayores, siempre se deben instalar transformadores monofsicos que se conectan entre fase y tierra, esto se significa que en estos casos, la tensin nominal primaria se debe especificar como el valor equivalente de fase a tierra de la tensin entre fases del sistema, es decir: , bajo este criterio tenemos.

Nota: Se selecciona un transformador marca KUHLMAN N742000T0 con Voltaje Nominal de 138 kV , S60Hz y relacin de transformacin de 1200/2000:1:1 , y voltaje secundario de 115V.

Calculo de los Motores

5 motores de 300 Hp ( 4.16 KV) F.P=85% CODIGO L conexin = = = 42.99 43 Amp por el factor de sobrecorriente =1.5= 43(1.5) =64.5 Amp 75/5= (5) = 2.866 2.9 Proteccin Sobreccoriente 51 = 250% = 2.5(64.5)=161.25Amp

= (5) = 1.863 Amp= = =395.54Amp

3 motores de 1000 HP 13.2KV F.P= 87% CODIGO O Utilizamos P= = = 44.12 Amp por el factor de sobrecorriente =1.5= 44.12(1.5) =66.18 Amp 75/5= (5) = 2.94 2.9 Proteccin Sobreccoriente 51 = 250% = 2.5(66.18)=165.45 Amp

= (5) = 1.912 Amp= = =579.53 Amp

4 motores de 3000 HP 13.2KV F.P= 87% CODIGO Q Utilizamos R= = = 143.95Amp por el factor de sobrecorriente =1.5= 143.95(1.5) =215.92 Amp 250/5= (5) = 2.879 2.9 Proteccin Sobreccoriente 51 = 250% = 2.5(215.92)=539.8 Amp

= (5) = 1.871 Amp= = =2099.45 Amp

Para los 5 motores de 300hp se utilizara un transformador de 300kva

Para los 3 motores de 1000 hp utilizaremos un transformador de 3000 kva

Para los 4 motores de 3000 hp utilizaremos un transformador de 1MVA

Plano de colocacin de subestacin

Parte de alta tensin.

Para parte de media tensin hacia la carga

Pruebas elctricas y mecnicas a los elementos elctricos en una subestacinPara asegurar un mximo funcionamiento de los equipos y relevadores de una subestacin se deben considerar realizar las siguientes pruebas.Una de las principales pruebas es la de visualizacin, que consiste en revisar las piezas que no estn daadas, y tratar de definir daos como: En el rea de arco elctrico. reas flameadas Rajaduras. Tornillera floja. Entre otras.En qu consisten las pruebas:MEGGER Verificar que los aislamientos del transformador bajo prueba cumplen con la resistencia mnima soportable bajo la operacin a la que sern sometidos, as como de comprobar la no inadecuada conexin entre sus devanados y tierra para avalar un buen diseo del producto y que no exista defectos en el mismo.

METODO DE PRUEBA.

El mtodo de prueba de la resistencia de aislamiento de un transformador es el de medicin directa con el instrumento de medicin (Megger).PROCEDIMIENTO.

El significado de la resistencia de aislamiento generalmente requiere de cierta interpretacin y depende bsicamente del diseo, sequedad y limpieza de los aislantes que envuelven al transformador. El procedimiento de prueba para la medicin de la resistencia de aislamiento de un transformador est descrito en la norma IEEE C57.12.90 y contiene bsicamente los siguientes puntos claves : La temperatura de los devanados y del lquido aislante deben estar cercanos a 20 C. Todos los devanados deben estar inmersos en el mismo liquido aislante. Todos los devanados deben de estar cortocircuitados. Todas las boquillas del transformador deben estar en su lugar. Todas las terminales que no se consideran en la prueba as como la carcaza y el tanque debern conectarse a tierra mientras se aplique el voltaje de prueba. Deben seguirse las indicaciones de cada instrumento de medicin dependiendo del que se trate tenindose como mnimas las siguientes: Megger analgico. Primeramente se debe seleccionar el voltaje de prueba de acuerdo a la tabla 1 que son las recomendaciones del fabricante ya que no se cuenta con normas publicadas que contengan una especificacin ms detallada:Tabla 1. Voltaje de prueba para diferentes voltajes de referencia.Voltaje nominal de referencia (V)Voltaje de prueba (V)

Menos de 115250

115250 o500

230500

460500 o 1000

Como una regla general, el voltaje de prueba debe ser aplicado hasta que se registre una lectura que no cambie en un margen de 15 segundos o la lectura final que observa en el transcurso de 60 segundos. En circuitos capacitivos se deber ejercer la tensin de prueba por un minuto o ms si es necesario completar la carga de la muestra. La norma IEEE 43-1974 marca que es imposible de especificar el valor de la resistencia de aislamiento que debe ser medida para la cual un devanado fallar elctricamente, pero en motores las lecturas mnimas generalmente figuran en 2 MW para tensiones nominales de hasta 460 V.Lafigura 1muestra el diagrama elemental de conexiones del Megger analgico, donde el devanado bajo prueba puede ser cualquiera de los ya mencionados antes. Una vez terminadas las conexiones se debe girar la palanca a una velocidad tal que la aguja del instrumento se estabilice y se encienda el led de color verde y tomar la lectura. Si el led de color rojo se enciende significa que el valor medido se deber multiplicar por 10.El voltaje aplicado para la medicin de la resistencia de aislamiento a tierra deber ser incrementado en un tiempo no mayor a 15 segundos y despus de ser retenido en su valor de prueba durante un minuto y se deber reducir gradualmente en no ms de 5 segundos a un valor de un cuarto o menos del valor mximo que se haya registrado.Las pruebas de resistencia de aislamiento debern realizarse con los circuitos de igual voltaje conectados entre s y los circuitos de diferente voltaje debern ser probados por separado, por ejemplo: Alta tensin vs. Baja tensin Alta tensin vs. Tierra Baja tensin vs. Tierra Neutro vs. Tierra (En el caso de que el neutro no est conectado directamente a tierra)La prueba debe ser interrumpida inmediatamente si la lectura de la corriente comienza a incrementarse sin estabilizarse.Podran presentarse descargas parciales durante las pruebas de resistencia de aislamiento que puedan causar al transformador bajo prueba y tambin arrojar resultados errneos en los valores de las lecturas de medicin, para este caso se deber hacer una pausa y continuar posteriormente con la prueba.Despus de que la prueba haya sido completada se debern aterrizar por un periodo de tiempo suficiente para liberar cualquier carga que haya quedado atrapada.

Figura 1 Conexiones del Megger analgico para la medicin de laresistencia de aislamiento de un transformador.CRITERIOS DE APROBACIN.

No hay una buena cifra para determinar si una lectura de una resistencia de aislamiento es buena o mala, pero una buena gua es la de considerar 1 MW por cada 1000 Volts de prueba aplicados como una cifra mnima. Esto es aplicable a motores y transformadores..TTR:PRUEBA DE RELACION DE TRANSFORMACION

OBJETIVO.

Verificar que las relaciones de transformacin para las diferentes posiciones del tap de un transformador estn dentro de la tolerancia de medicin.

INSTRUMENTOS DE MEDICIN. NORMAS DE REFERENCIA.Las presentes especificaciones estn referidas a lo estipulado en las normas: IEEE C57.12.90-1993 "IEEE Standard test code for liquid - inmersed distribucin, power, and regulating transformers and IEEE guide for short - circuit testing of distribution and power transformers". NMX-J-116-1996-ANCE "Transformadores de distribucin tipo poste y tipo subestacin"

METODO DE PRUEBA.Existen 3 mtodos de prueba para la determinacin de la relacin de transformacin: El mtodo del vltmetro. El mtodo de comparacin. El mtodo del puente. La presente especificacin est referida al mtodo del puente para conocer la relacin ya que es el mtodo ms preciso de los 3 y no se requiere de un segundo transformador de condiciones idnticas al de prueba, por lo que esta prueba se aplica fcilmente en el campo.PROCEDIMIENTO.

La relacin de transformacin es el nmero de vueltas que lleva el devanado de alta tensin contra el nmero de vueltas del devanado de baja tensin. Para los transformadores que tienen cambiador de derivaciones (taps) para cambiar su relacin de voltaje la relacin de transformacin se basa en la comparacin entre el voltaje nominal de referencia del devanado respectivo contra el voltaje de operacin o % de voltaje nominal al cual est referido. La relacin de transformacin de stos transformadores se deber determinar para todos los taps y para todo el devanado.Para la medicin con el TTR se debe seguir el circuito bsico de la figura 1, cuando el detector DET est en balance, la relacin de transformacin es igual a R / R1.

CRITERIOS DE APROBACINLa tolerancia para la relacin de transformacin, medida cuando el transformador est sin carga debe ser de 0.5% en todas sus derivaciones.

REPORTE DE PRESENTACIN DE RESULTADOS.El reporte de presentacin de resultados de la prueba de relacin de transformacin est elaborado en base a los datos del reporte del cual se compone la "hoja de campo de pruebas a transformadores".

El anlisis de los resultados se presenta una tabla que contenga de manera resumida si el transformador cumple o no con la norma respecto a la prueba de relacin de transformacin.HIPOTHi-Pot es la forma corta de decir High potential (Potencial Alto, Alto Voltaje), la prueba de Hi-Pot prueba un buen aislamiento elctrico, se hace una prueba de Hi-Pot para asegurarnos que la corriente no fluir de un punto a otro punto. En cierta manera la prueba de Hi-Pot es lo contrario a la prueba de continuidad Prueba de Continuidad: "Asegurarnos que la corriente fluir fcilmente de un punto a otro punto." Prueba de Hi-Pot: "asegurarnos que la corriente no fluir de un punto a otro punto (E incrementar el voltaje es una manera de asegurarnos que la corriente no fluir)." En al caso simple de una prueba de Hi-Pot toma 2 conductores que deben de estar aislados y aplica una alta corriente entre los 2 conductores. La corriente que fluye es observada cuidadosamente, idealmente no mucha corriente fluir. Si mucha corriente fluye entonces los puntos no estn bien aislados y la prueba debe de fallar.DUCTERPRUEBA DE RESISTENCIA DE OHMICA. Los puntos con alta resistencia en partes de conduccin, son fuente de problemas en los circuitos elctricos, ya que originan cadas de voltaje, fuentes de calor, prdidas de potencia, etc.; sta prueba nos detecta esos puntos.En general, sta se utiliza en todo circuito elctrico en el que existen puntos de contacto a presin deslizables, tales circuitos se encuentran en interruptores, restauradores, dedos de contacto de reguladores, o de cambiadores de derivaciones y cuchillas seccionadoras.Resistencia Ohmica de Devanados.

Esta prueba tiene la finalidad de verificar la Resistencia Ohmica de los Devanados.

Con su aplicacin se detectan los falsos contactos y espiras en corto circuito al compararse con los datos anteriores en caso de no tenerlos considerarlos como iniciales.

Recomendacin.

Para el anlisis de los resultados del conjunto de pruebas, se integra el expediente de cada equipo, para vigilar su tendencia durante su vida en operacin, haciendo uso de los formatos establecidos.FACTOR DE POTENCIA Y CAPACITANCIALas boquillas de cualquier equipo pueden probarse por cualquiera de los siguientes mtodosa) Prueba de equipo aterrizado (GROUND). Esta es una medicin de las cualidades aislantes del aislamiento entre el conductor central de la boquilla y la brida de sujecin. La prueba se realiza energizando la terminal de la boquilla por medio de la terminal de alta tensin del medidor y la terminal de baja tensin del medidor a la brida de sujecin, la brida debe de estar aterrizada.

b) Prueba de equipo no aterrizado (UST). Esta es una medicin del aislamiento entre el conductor central y el tap capacitivo. Esta prueba se aplica a boquillas que cuentan con un condensador devanado a lo largo de la boquilla. El objeto principal del capacitor, es controlar la distribucin del campo elctrico, tanto interno con externo de la boquilla.

Prueba de Collar Caliente a Boquillas.Es una medicin de la condicin de una seccin del aislamiento de la boquilla, entre la superficie de los faldones y el conductor. Se lleva a cabo energizando uno o ms collares situados alrededor de la porcelana de la boquilla y aterrizando el conductor central (terminal) de la misma. Esta prueba es de gran utilidad para detectar fisuras en la porcelana o bajo nivel del lquido o compound.

Prueba de collar sencillo. Refleja informacin relacionada con la condicin del aislamiento de la parte superior de la boquilla. Si se obtienen valores elevados de prdidas, se recomienda hacer la prueba en cada faldn para analizar la magnitud de la falla.

Prueba de collar mltiple.

Proporciona informacin de la condicin del aislamiento en general entre la brida y el conductor central.RIGIDEZ DIELECTRICA: se hace al aceite del transformador.CROMATOGRAFIA DE LOS GASES: Mtodo Empleado NMX-J-308-ANCE-2004 Apndice A, ASTM D 3612-02 La presencia de fallas en transformadores de potencia provoca severos problemas en la operacin del suministro de energa elctrica, esto debido a que en algunas reas se carece de transformadores de reserva para sustituirlo en tiempos muy cortos.

Esto ha originado que la toma de decisiones y la evaluacin de alternativas para buscar las soluciones sea lo mas rpida y eficiente posible.Durante la operacin normal del transformador , el aceite mineral y los materiales dielctricos van perdiendo sus caractersticas lentamente, debido a que estn expuestos a esfuerzos trmicos, elctricos y mecnicos, a esto le llamamos degradacin, al suceder esto, se producen gases dentro del aceite; los gases formados por la descomposicin de los materiales aislantes se disuelven total o parcialmente en el aceite, esto permite que mediante la recoleccin de una muestra, se tenga informacin sobre todas las partes a las que llega el aceite.

El anlisis de gases disueltos ha probado ser una herramienta importante en la deteccin de fallas en transformadores, an antes de la operacin de protecciones o de valores anormales con pruebas alternativas.APERTURA Y CIERRE DE LOS CONTACTOS DEL SF6 Y VACIO: dice el funcionamiento de los contactos.

Pruebas que se realizan a equipos: TRANSFORMADOR DE POTENCIA.Prueba de relacin de transformacin (TTR).Prueba MEGGER.Prueba de HIPOT.Prueba de aislamiento.Prueba de DUCTER.Prueba de Cromatografa de los gases. SECCIONADOR SF6.Prueba de HIPOT.Prueba de aislamiento.Prueba de DUCTER.Prueba de F.P.Prueba de Cromatografa de los gases.Prueba de velocidad de apertura y cierre de los contactos. SECCIONADOR EN VACIO.Prueba de HIPOT.Prueba de aislamiento.Prueba de DUCTER.Prueba de F.P.Prueba de velocidad de apertura y cierre de los contactos. SECCIONADOR EN AIRE.Prueba de revisin de navajas.Prueba de aislamiento.Prueba de Hipot.Prueba de capacitancia y F.P.Prueba del DUCTER. EQUIPOS DE MEDICIN: (TC Y TP).Prueba con TTR.Prueba de polaridad.Prueba con MEGGER.Prueba de HIPOT.Prueba de F.P. y capacitancia. SISTEMA DE BATERAS.Revisar que se encuentre en un cuarto aislado y ventilado.Revisin de niveles de electrolitos.Revisar las conexiones en busca de falsos contactos. RELEVADORES.Prueba de los contactos de fuerza y control.Prueba DUCTER.Prueba MEGGER.

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