subestaciones y sistemas de puesta a tierra

8/18/2019 Subestaciones y Sistemas de Puesta a Tierra

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SUBESTACIONES ELECTRICAS Y SISTEMAS DE CUESTA A TIERRA

CRISTYAN DAVID OLIVEROS

PABLO JOSE TAPIAS

HARLEY MONTERO RAMOS

NESSITH CANEDO

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA

SISTEMA DE POTENCIA

VALLEDUPAR CESAR

2012


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SUBESTACIONES ELECTRICAS Y SISTEMAS DE CUESTA A TIERRA

CRISTYAN DAVID OLIVEROS

PABLO JOSE TAPIAS

HARLEY MONTERO RAMOS

NESSITH CANEDO

SANDRA MOLINA

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGICAS

PROGRAMA INGENIERIA ELECTRONICA

SISTEMA DE POTENCIA

VALLEDUPAR CESAR

2012


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INTRODUCCIÓN

Desde los comienzos del hombre en el uso de la maquinas eléctricas se tuvo la

gran problemática en cuanto al trasporte de esta puesto que es algo complicado

transportar la energía AC que la DC, para esto se implemento desde un método de

transporte al implementar un cableado desde un punto a otro. Para este método

se pensó en las subestaciones eléctricas, a continuación se inormara acerca de

esta ! todas sus características, es decir, sus topologías o distribuciones de

barra"es, !a que nos muestran la manera más optima de poder estructurar una

subestación de acuerdo a su aplicación.


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SUBESTACIONES ELECTRICAS

#na subestación es un con"unto de máquinas, aparatos ! circuitos, que tienen la

unción de modiicar los parámetros de la potencia eléctrica, permitiendo el control

del lu"o de energía, brindando seguridad para el sistema eléctrico, para los

mismos equipos ! para el personal de operación ! mantenimiento. $u equipo

principal es el transormador .

Las subesa!"#$es se %ue&e$ !'as"("!a) !#*# s"+ue,

• $ubestaciones en las plantas generadoras o centrales eléctricas.

• $ubestaciones receptoras primarias.

• $ubestaciones receptoras secundarias.

Subesa!"#$es e$ 'as %'a$as +e$e)a)as # !e$)a'es e'-!)"!as./ %stas se

encuentran en las centrales eléctricas o plantas generadoras de electricidad, paramodiicar los parámetros de la potencia suministrada por los generadores,

permitiendo así la transmisión en alta tensión en las líneas de transmisión. &os

generadores pueden suministrar la potencia entre ' ! (' )* ! la transmisión

depende del volumen, la energía ! la distancia.

http://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformador


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Subesa!"#$es )e!e%#)as %)"*a)"as./ $e alimentan directamente de las líneas

de transmisión, ! reducen la tensión a valores menores para la alimentación de los

sistemas de sub transmisión o redes de distribución, de manera que, dependiendo

de la tensión de transmisión pueden tener en su secundario tensiones de ++', - !

eventualmente /.', +.(, .- o /.+ )*.

Subesa!"#$es )e!e%#)as se!u$&a)"as./ 0eneralmente estas están

alimentadas por las redes de sub transmisión, ! suministran la energía eléctrica a

las redes de distribución a tensiones entre /.' ! .- )*.

&as subestaciones, también se pueden clasiicar por el tipo de instalación, por

e"emplo1

• $ubestaciones tipo intemperie.

• $ubestaciones de tipo interior.

• $ubestaciones tipo blindado.

Subesa!"#$es "%# "$e*%e)"e./ 0eneralmente se constru!en en terrenos

e2puestos a la intemperie, ! requiere de un dise3o, aparatos ! máquinas capaces

de soportar el uncionamiento ba"o condiciones atmoséricas adversas 4lluvia,

viento, nieve, etc.5 por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensión.

Subesa!"#$es "%# "$e)"#)./ %n este tipo de subestaciones los aparatos !

máquinas están dise3ados para operar en interiores, son pocos los tipos de

subestaciones tipo interior ! generalmente son usados en las industrias.

Subesa!"#$es "%# b'"$&a./ %n estas subestaciones los aparatos ! las

máquinas están bien protegidos, ! el espacio necesario es mu! reducido,

generalmente se utilizan en ábricas, hospitales, auditorios, ediicios ! centros

comerciales que requieran poco espacio para su instalación, generalmente se

utilizan en tensiones de distribución ! utilización.


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&a razón técnica que e2plica por qué el transporte ! la distribución en energía

eléctrica se realizan a tensiones elevadas, ! en consecuencia, por qué son

necesarias las subestaciones eléctricas es la siguiente1

• &as pérdidas de potencia que se producen en un conductor por el que

circula una corriente eléctrica, debido al %ecto 6oule, son directamente

proporcionales al valor de esta 4 5.

• &a potencia eléctrica transportada en una red es directamente proporcional

al valor de su tensión ! al de su intensidad 4 5.

Por tanto, cuanto ma!or sea el valor de la tensión, menor deberá ser el de

intensidad para transmitir la misma potencia !, en consecuencia, menores serán

las pérdidas por eecto 6oule.

Además de transormadores, las subestaciones eléctricas están dotadas de

elementos de maniobra 4interruptores, seccionadores, etc. ! protección usibles,

interruptores automáticos, etc. que desempe3an un papel undamental en los

procesos de mantenimiento ! operación de las redes de distribución ! transporte.

CLASIFICACION DE SUBESTACIONES ELECTRICASCLASIFICACIÓN DE LAS SUBESTACIONES.

Las subestaciones se clasifcan de acuerdo a su nivel detensión, de acuerdo a su confguración y de acuerdo a suunción. De acuerdo al Nivel de Tensión: De Ultra Alta tensión(Un>!! "#.$, De %&tra Alta Tensión ('!! "#. Un))! "#.$,De Alta Tensión ()*"#Un'!! "#.$, De Distribución (+.+

"#Un "#.$ y De -aa Tensión.

De acuerdo a la confguración: De -arra /encilla, De Doble-arra, De doble -arra 01s -y 2ass, De Doble -arra 01s/eccionador de Transerencia, De doble -arra 01s -arra de

Transerencia, 3nterru4tor y 5edio, %n Anillo, Doble Anillo y2ir10ide.

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Seccionadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fusibles&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Joulehttp://es.wikipedia.org/wiki/Transformadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Interruptor_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Seccionadorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fusibles&action=edit&redlink=1


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De acuerdo a su unción: De 6eneración, De Transor0ación,5i&ta (6eneración y Transor0ación$ y De 7o04ensación(7a4acitiva /erie y 7a4acitiva$

TIPOS DE SUBESTACIONESUna subestación de distribución o centro de transor0ación esel conunto de instalaciones y e8ui4os el9ctricos encargado derealiar la transor0ación de niveles de alta, 0edia o baatensión a niveles adecuados 4ara la distribución de energ;ael9ctrica, o4eradores de


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industriales o residenciales de estratos ,* y '. La subestacióna9rea est1 conor0ada 4or un transor0ador redistribución,aco04aBado de su res4ectiva 4rotección contra sobretensión(Descargadores de sobretensión D/T$ y 4rotección contrasobre corriente (cortacircuitos$, co0o ta0bi9n de algunosaccesorios indis4ensables 4ara su 0ontae co0o a4oyos,aisladores y Cerraes. Los transor0adores utiliados en esteti4o de subestación 4ueden ser 0ono1sicos o tri1sicos y losabricantes orecen transor0adores de distribución con4otencias no0inales nor0aliadas 8ue no e&ceden los )!"#A, cuando la 4otencia no0inal e&cede los *.)#A o el4eso del transor0ador sobre4asa los+)!"g, se re8uiereutiliar 4ara su instalación una estructura ti4o E. La estructurati4o E se co04one de dos a4oyos (4ostes$.La ali0entación de

los transor0adores 8ue conor0an una subestación a9rea4uede Cacerse 4or red a9rea subterr1nea

SUBESTACIÓN DE PISO:La subestación de 4iso se utilia en onas urbanas, 4ara4restar el servicio a usuarios industriales, co0erciales,alu0brado 4blico y residencial. Las subestaciones de 4iso4resentan variantes 8ue deter0inan su clasifcación en:subestación ti4o 4atio, subestación ti4o 4edestal o 4ad

0ounted y subestación ca4sulada.

SUBESTACIONES TIPO PATIO:Las subestaciones ti4o 4atio son e04leadas a la inte04erieen algunas industrias, Cabitual0ente son ali0entadas 4orredes subterr1neas a ',) "# y en el lado de baa tensión se4ueden 0anear niveles detención segn la necesidad delusuario.


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SUBESTACIÓN PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN): La subestación 4edestal o 4ad 0ounted (ti4o ard;n$ 4uedeser utiliada a la inte04erie o al interior de edifcios, orecenseguridad 4ara ser instalada en lugares en 8ue e&iste 4aso de4ersonas co0o en 4ar8ues o avenidas. La subestación de4edestal est1 conor0ada 4or dos gabinetes, uno en el 8ue se

encuentra aloado el transor0ador el cual lleva sus4rotecciones internas y otro 4ara la caa de 0aniobras, estosgabinetes cuentan con cerradura 8ue i04iden el ingreso de4ersonal no autoriado. La subestación de 4edestal debecontar con una 4uesta tierra a la 8ue se conectan las 4artes0et1licas de la subestación, al neutro del transor0ador y latierra de los descargadores de sobretensión.


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SUBESTACIONES CAPSULADAS: Las subestaciones o centros de transor0ación ca4suladas,son a8uellas en las 8ue e&iste un recinto cerrado en el cual seencuentran aloadas varias celdas, una de ellas destinada4ara el transor0ador de distribución, una celda 4ara ele8ui4o de 4rotección y 0aniobra, es decir el seccionadortri4olar de trabao bao carga con nivel de aisla0iento de )"#F otra celda alberga el gru4o de 0edida co04uesto 4or lostransor0adores de 4otencial y de corriente.

SUBESTACIONES TIPO LOCAL


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Las subestaciones ti4o local en la actualidad no son4er0itidas, debido al 4eligro latente al 8ue est1 e&4uestoel4ersonal, ya 8ue tanto el transor0ador de distribución, losseccionadores de o4eración bao carga o elbarrae, seencuentran a la vista en el interior de un recinto cerrado de'.)G*.)G' 0

SUBESTACIÓN SUBTERRÁNEALa subestación subterr1nea se instala bao el nivel del 4iso enandenes, onas verdes, o en un 4redio 4articular, est1nconor0adas 4or dos bóvedas una 4ara el transor0ador yotra 4ara el seccionador de 0aniobras, estas se encuentranunidas 4or un banco de ductos. %l seccionador debe ser deti4o inundable de o4eración bao carga de *!! A, debe contarcon codos 4re 0oldeados sin 4artes vivas e&4uestas, 4ara lacone&ión de los ter0inales de 0edia tensión %l transor0ador4uede ser su0ergible u ocasional0ente su0ergible deca4acidad Casta *!! "#A, con la 4ro4iedad de 4er0anecerCasta tres Coras en agua, si el transor0ador no cuenta con elconunto de 4rotección y secciona0iento interno, se debeninstalar seccionadores inde4endientes en aceite o en/H+su0ergiblesF los bornes de cone&ión de baa tensióndeben ser aislados y los de alta deben ser codos 4re


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0oldeados resistentes a la Cu0edadF entre el tan8ue deltransor0ador y el 4iso de la bóveda debe e&istir unadistancia su4erior a cent;0etros. La bóveda deltransor0ador debe dis4oner de una cubierta re0ovible en la4arte su4erior 8ue 4er0ita el acceso a los usibles internos ylos bues de 0edia y alta tensión del transor0ador sin tener8ue ingresar a la bóveda.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIÓN

&os elementos que constitu!en una subestación se pueden clasiicar en elementos

principales ! elementos secundarios.

ELEMENTOS PRINCIPALES

+. 7ransormador.

(. 8nterruptor de potencia.

. 9estaurador.


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SUBESTACION

ELECTRICA

corriente decorto

circuito

tension enla 8ue

traba.a lainstalacion

corriente deservicio a0a&i0a4otencia

nivel deaisla0iento(seguridad$

Como en el planteamiento ! pro!ección de las subestaciones eléctricas, los

parámetros desde el punto de vista eléctrico son undamentales porque sobre los

cuales se da la actividad de la selección, aplicación de las particularidades

constructivas e instalación de subestaciones como de sus equipos, aparatos. Así

siendo los parámetros1

Cuando subestaciones conectados a las plantas generadoras prevén

generalmente dos sistemas, una que unciona a tensión de generación para luego

transormarlas en tensiones necesarias en los servicios au2iliares de la planta, ! el

otro sistema operará a las tensiones de transmisión usados en las subestaciones

secundarias, receptoras. $e deinen las tensiones de operación en el lado de

transmisión por la tensión usada en las líneas ! en el otro lado por los valores

usados para la distribución, no se debe olvidar que en algunos casos se presentan

subestaciones eléctricas que pueden requerir dos tensiones secundarias, en tal

caso es normal utilizar transormadores con devanados terciarios.

OPERACIÓN DE SUBESTACIONES


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$on toda clase acciones o pasos realizados para >umplir determinado

procedimiento en una subestación o quipo, las ha! de mantenimiento, de

reparación ! de puesta en marcha.

Ma$"#b)as &e *a$e$"*"e$#, $on las que se realizan periódicamente para

mantener en correcto uncionamiento a un quipo o subestación, mediante

termograía se hacen algunas revisiones para saber qué elementos están por

quedar uera de servicio, para de esta orma anticipar el da3o ! cambiar la pieza

que allara en alg?n momento.

Ma$"#b)as &e )e%a)a!"$, $on la que se realizan cuando alguno de los

elementos se da3a o no unciona bien, suelen presentarse cuando se presenta

una sobretensión, un cortocircuito o una sobrecarga. %n estas se puede dar el

caso que se tenga que sacar o aislar una parte de la subestación para realizar la

maniobra de reparación.

Ma$"#b)as &e %uesa e$ *a)!3a, $on las que se realizan para poner enuncionamiento a una subestación o equipo, en el caso de subestaciones, no

suelen realizarse con recuencia !a que una vez puesta en uncionamiento la

subestación, son las maniobras de mantenimiento las encargadas de hacer que no

se presenten allas graves que saquen de uncionamiento a la subestación.

@ $eguridad1 %ste criterio mide la propiedad de la subestación para orecer servicio

continuo a pesar de la presencia de allas en alguno de los equipos.

NIVELES DE VOLTAJE.


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&as necesidades del sistema comprenden la selección de niveles óptimos de

volta"e, que dependen de las necesidades de carga ! distancia de línea de

transmisión implicada. uchas grandes plantas termoeléctricas ! nucleares están

ubicadas a grandes distancias de los centros de carga para aprovechar menor

costo de los terrenos, abundancia de agua para enriamiento, abastecimiento

económico de combustible ! consideraciones ambientales menos estrictas. Por

estas razones, el uso de volta"es de transmisión de hasta :')* se vuelve más

com?n.

&as subestaciones utilizadas en los sistemas de distribución operan en clases de

volta"e de +.; a - Bva. &as subestaciones de transmisión, que dan servicio a

uentes de energía eléctrica en masa, operan de - a :')*. &as clases de volta"e

utilizados en %stados #nidos para subestaciones grandes inclu!en las de -, ++',

+;, ++, (= ! (;: Bva. 4Considerando alto volta"e o clase


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Cuando las estructuras son de acero o aluminio requieren cimientos de concreto,

sin embargo, cuando son de madera no se requieren estos cimientos.

%l dise3o de las estructuras de soporte se ve aectado por las separaciones entre

ases ! la altura libre ba"o los hilos que se requieren, por los tipos de aisladores,

por la longitud ! peso de las barras ! otros equipos, ! por el viento ! la carga de

hielo

%n las subestaciones se requieren otros traba"os estructurales concretos que

comprenden la selección ! preparación del terreno, caminos, salas de control,

registros, conductos, ductos, drena"es, diques ! cercas.

SELECCIÓN DEL TERRENO.

%stos traba"os comprenden un estudio de topograía ! la tra!ectoria de

escurrimientos de la zona, "unto con la investigación del subsuelo

TOPOLOGIA DE LAS SUBESTACIONES

%n las subestaciones e2isten dierentes coniguraciones para los barra"es, estas

dependen del n?mero de equipos disponibles ! de la propia ubicación de la

subestación en un sistema interconectado. A continuación se dará una breve

e2plicación de cada una de las posibles coniguraciones1

%n los diagramas se muestra el equipo de corte con la siguiente se3alización una

425 para los interruptores ! un 4F5 para los seccionador


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• Ba))a4e se$!"''#, %n esta coniguración

se tiene un ?nico barra"e al que llegan

cada una de las líneas provenientes de

un quipo de generación o de otra

subestación de potencia, cada línea

cuenta con un interruptor acompa3ado

de sus respectivos seccionadores uno

en cada e2tremo, además de dos

transormadores conectados al barra"e cada uno con su respectivo

interruptor ! seccionador, desde los cuales puede circular corriente a media

tensión o a alta tensión en el caso de trasmisión desde un central de

generación. &a coniguración es la más económica posible !a que contiene

el menor n?mero de equipos.

Des5e$a4as,

@ &a alla o mantenimiento de un interruptor pone uera de servicio al circuito

completo que presenta la anomalía.

@ #n mantenimiento en el barra"e de"a uera de servicio a toda la subestación.

@ Cuando se presenta una alla en el barra"e salen de uncionamiento todos los

circuitos debido a que se disparan todos los interruptores de los circuitos.

Ba))a4e se$!"''# se!!"#$a, %sta coniguración es similar a la anterior con la

?nica dierencia que se le ha agregado un interruptor en la parte media del barra"e

con sus seccionadores llamado campo de seccionamiento, con el aumento de

quipo aumentan los costos de la coniguración pero gracias a esto ha! ganancia


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en la le2ibilidad ! en la continuidad del servicio de la subestación. Aectando solo

el '=G de su uncionamiento.

Ve$a4as,

@ Cuando se presenta una alla en el barra"e o en el interruptor, seccionador de un

circuito se dispara la protección dierencial, "unto con el interruptor del campo de

seccionamiento, esto hace que independicen cada una de las zonas permitiendo

de esta manera aislar la zona que se encuentra en alla ! poder realizar el

respectivo mantenimiento o reparación. $e utiliza para acoplar el sistema de sub

transmisión con el de distribución.

Des5e$a4as,

@ %l mantenimiento de interruptor de pone uera de circulación dicho circuito.

@ %l mantenimiento al campo de seccionamiento o a uno de los barra"es pone uera

de servicio el '=G de la subestación en la zona aectada.

• Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Y T)a$s(e)e$!"a, %sta coniguración incorpora

aun ma!or cantidad de elementos que las anteriores por lo que es más

costosa ! ocupa ma!or área, entre estos elementos encontramos dos

barra"es uno principal ! uno llamado de transerencia, un interruptor ! dos


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aumentada en orma transversal. $u utilización depende del área disponible para

la subestación.

1.6.7 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Se!!"#$a Y T)a$s(e)e$!"a, %sta coniguraciónes una variante de la Iarra"e doble principal ! transerencia solo que en esta se a

adicionado un campo de seccionamiento en el barra"e principal ! con este logar

mantener un '=G de la subestación en uncionamiento en caso de alla, solo que

para au2iliar uno de los circuitos &+, &( ! 7( es necesario el campo de

seccionamiento del barra"e principal se encuentre en uncionamiento.

1.6.8 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Y Rese)5a, %sta coniguración tiene también dos

barra"es como la anterior, solo que en esta todos los circuitos pueden ser

transeridos de un barra"e a otro, por lo que el diámetro de los conductores del

barra"e es igual. %sta coniguración adiciona un seccionador de b!FPass a cada


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circuito para en dado caso poder realizar mantenimiento al interruptor de línea o

transormador, también tiene dos seccionadores selectores de barra"e ! un

interruptor acoplador de barra"es, este ultimo puede remplazar cualquiera de los

interruptores de los circuitos de línea o transormador, pero solo a uno de estos no

se puede dar el caso de remplazar a dos circuitos, ! cuando una barra"e alla se

disparan los seccionadores del barra"e en alla.

&a ubicación de este tipo

de subestación, aunque

su costo es más elevado que las

anteriores, es en sistemas

interconectados por su gran le2ibilidad en operación ! por presentar ma!or

continuidad del servicio.

1.6.9 Ba))a4e D#b'e P)"$!"%a' Se!!"#$a Y Rese)5a, %sta coniguración es

similar a la anterior solo que se ha agregado el campo de seccionamiento del

barra"e principal para hacer la protección selectiva, en este caso para remplazar

un interruptor de las líneas &, &/, 7( con el campo acoplador de barras debe

estar cerrado ! en uncionamiento para poder realizar el reemplazo.


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1.6.: Ba))a4e e$ a$"''#,

%sta coniguración, como su

nombre lo indica, está en orma de

anillo. %l barra"e se encuentra

seccionado en varias partes, cada

circuito de línea o transormador

posee dos seccionadores de

barra"e a cada lado lo que llegado el caso permite que dicho circuito se alimentado

por cualquiera de los seccionadores ad!acentes de barra"e. Para su

uncionamiento es necesario que todos los seccionadores de barra"e se

encuentren cerrados.

Ve$a4as ; &es5e$a4as,

@ Cuando se presenta una alla en el barra"e o en uno de los seccionadores de

barra"e, esto hará que se dispararen todos los interruptores de los circuitos de

línea ! de transormador, poniendo uera de servicio a la subestación, aunque es

posible volverla a poner en servicio una vez que se ha detectado el circuito en

alla, !a que este puede ser aislado de los demás abriendo los seccionadores de

barra"es ad!acentes.


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@ &a cantidad de seccionadores de barra"e puede hacer que sea ma!or la

posibilidad de allas, para el mantenimiento de un circuito se deben abrir cada uno

de los seccionadores ad!acentes de barra"e ! des energizar el circuito.

• Ba))a4e e$ *a''a,

%n esta coniguración el barra"e se encuentra seccionado, tanto con

seccionadores, como con interruptores, cada circuito de línea o transormador

tiene dos interruptores ad!acentes con sus respectivos seccionadores desde

donde puede ser alimentado, para su normal uncionamiento todos los

seccionadores e interruptores deben estar cerrados. %stas características

hacen de esta coniguración una de las que más garantiza la continuidad del

servicio ! le2ibilidad en su operación por lo que se utiliza en sistemas

interconectados.

Ve$a4as ; &es5e$a4as,

@ Como los circuitos son alimentados por dos dierentes puntos por lo que es

posible realizar un mantenimiento a un interruptor sin necesidad de interrumpir el

servicio.

@ #na alla en barra"e hace disparar los circuitos ad!acentes por lo que solo hace

salir de servicio a uno de los circuitos ! no ha todos como es el caso de otras

coniguraciones.

I$e))u%#) ; *e&"#,


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%n esta coniguración nuevamente se

tienen dos barra"es ! además dispone

de tres interruptores por cada dos

circuitos. Cada circuito puedes ser

alimentado por cualquiera de los

barra"es, por lo que estos deben ser

dise3ados para soportar la carga de todos los circuitos. %ste esquema es mu!

le2ible en operación ! la continuidad del servicio le permite ser instalada cerca a

una central generadora o en aquellas donde el lu"o de potencia sea considerado.

D#b'e ba))a4e b'e "$e))u%#),

%sta coniguración es la

más coniable ! costosa

de todas las anteriores,

posee dos barra"es

dise3ados para soportar a

todos los circuitos ! cada circuito es alimentado por dos interruptores uno en cada

barra por lo que en caso de alla en un interruptor el circuito puede ser conectado

al otro barra"e con el otro interruptor. 7odas estas características hacen de esta

coniguración la más coniable pero la cantidad de elementos también la hacen

mu! costosa, puede ser ubicada en una central de generación en donde la

continuidad del servicio sea lo primordial.


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SEGURIDAD HACIA LAS PERSONAS

%l riesgo de muerte de una persona que ha surido contacto con alg?n elemento

energizado, depende de1Jrecuencia.agnitud.Duración de la circulación de corriente a través del cuerpo humano.

%l tiempo que una persona puede soportar la circulación de una corriente eléctrica

a través de su cuerpo, sin surir da3o corporal 4ibrilación ventricular5, es bastante

corto ! puede ser determinada mediante una ecuación e2perimental dada en la

ecuación

Donde1

8)1 *alor eicaz má2imo de la corriente a través del cuerpo humano 4A5

t1 7iempo de duración del contacto 4seg.5

=.++1 Constante empírica

%sta ecuación permite determinar el potencial má2imo al que puede quedar

sometido una persona cuando queda sometida a una dierencia de potencial.

&a AK$8L8%%% ha propuesto en su orma st.;=, una serie de e2presiones para el

cálculo apro2imado de la solicitaciones de volta"e en el interior ! contorno de una

malla a tierra. %stas e2presiones se basan en una modelación simpliicada de una

malla, complementada con estudios e2perimentales realizados en modelos 4cuba

electrolítica5. &as proposiciones iníciales se han ido modiicando en las nuevas

versiones de la norma, en la medida que los métodos más e2actos disponibles,

han indicado dierencias importantes con los valores obtenidos de este método

apro2imado.


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SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA

%stos sistemas son la unión de todos elementos metálicos que, mediante cables

de sección suiciente entre las partes de una instalación ! un con"unto de

electrodos, permite la desviación de corrientes de alla o de las descargas de tipo

atmosérico, ! consigue que no se pueda dar una dierencia de potencial peligrosa

en los ediicios, instalaciones ! supericie pró2ima al terreno .

ELEMENTOS


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• L=$ea &e e$'a!e !#$ "e))a1 Conductor conectado a los electrodos

• B#)$es &e %uesa a "e))a, cone2ión entre la línea de enlace ! los distintos

conductores de protección

• C#$&u!#)es &e %)#e!!"$, unen los distintos puntos de la instalación

con la línea de enlace.

EL OBJETIVO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.

%l de brindar seguridad a las personas.

Proteger las instalaciones, equipos ! bienes en general, al acilitar !

garantizar la correcta operación de los dispositivos de protección.

%stablecer la permanencia, de un potencial de reerencia, al estabilizar

la tensión eléctrica a tierra, ba"o condiciones normales de operación.

DIFERENCIA ENTRE NEUTRO Y TIERRA.

&a dierencia de estos dos elementos es

que el neutro lo usamos como regreso de

nuestra línea de alimentación o en otras

palabras es por donde pasa la corriente de

regreso a los postes de suministro

eléctrico.

Por otro lado la cone2ión a tierra, es la

cone2ión que usamos para que circule la

corriente no deseada o descargas

eléctricas hacia tierra para evitar que da3en a equipos eléctricos, electrónicos e

incluso a personas, e2plicado de otra orma es la cone2ión que usamos para la

protección personal ! de equipos contra sobre tensiones o descargas eléctricas de

cualquier tipo.


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TIPOS.

%n una instalación podrá e2istir una puesta a tierra de servicio ! una puesta atierra de protección.

&a tierra de servicio es la malla de tierra donde se conecta el punto neutro de un

transormador de potencia o de una máquina eléctrica. &a resistencia de la malla

de servicio depende e2clusivamente del valor de corriente de alla monoásica que

se desea tener en el sistema.

&a tierra de protección es la malla de tierra donde se conectan todas las partesmetálicas de los equipos que conorman un sistema eléctrico, que normalmente no

están energizados, pero que en caso de allas pueden quedar sometidos a la

tensión del sistema. &os valores de resistencia de la malla de protección están

limitados por condiciones de seguridad de los equipos ! de las personas que

operan el sistema de potencia. &as tensiones de paso, de contacto ! de malla

má2imas deinidas por normas internacionales, deinen el valor de la resistencia

de la malla.

%s com?n usar la misma malla de tierra de una subestación tanto como malla de

servicio como malla de protección. %n la medida que se cumplan las condiciones

de seguridad esto no es problema. Ko está permitido conectar a la misma malla

sistemas de tensiones dierentes.

SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA.

&os sistemas eléctricos de potencia, desde el punto de vista de su cone2ión con

respecto a tierra, pueden clasiicarse en1

$istemas aislados.

$istemas aterrizados.


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Sistemas aislados.

&os sistemas aislados no tienen una cone2ión intencional a tierra. Cabe destacar que la cone2ión a tierra en sistemas aislados se hace a través de caminos de alta

impedancia, como son las capacidades distribuidas de los alimentadores 4cables !

líneas aéreas5 ! a través de las impedancias de los pararra!os. &a principal

característica de este tipo de sistema son las ba"ísimas corrientes de cortocircuito

monoásico que presentan, en caso de e2istir una alla en el sistema. Por esta

razón es necesario disponer de protecciones especiales, mu! sensibles que

puedan detectar la presencia de una alla monoásica del orden de miliamperes. %l

retorno de la corriente de alla monoásica en sistemas aislados se produce a

través de capacidades distribuidas de los cables ! de las líneas.

&a principal venta"a de estos sistemas, es la ma!or continuidad de servicio que se

logra, !a que pueden seguir operando en la presencia de una alla monoásica. $in

embargo, son más las desventa"as que presentan los sistemas aislados, razón por

la cual son poco utilizados en la actualidad. Desde el punto de vista de la

continuidad de servicio, los sistemas aislados no

presentan más venta"a que los sistemas aterrizados a través de alta resistencia,

con la dierencia que en estos ?ltimos, las tensiones pueden limitarse.

#na orma de detectar la e2istencia de allas monoásicas en sistemas aislados, es

conectando voltímetros entre ase ! tierra. %stos dispositivos son capaces de

detectar la ase da3ada, pero no de ubicar el punto de alla.

Sistemas aterrizados.

&os sistemas aterrizados se caracterizan por tener el neutro de los

transormadores o generadores conectados a tierra. %stos sistemas no presentan

el inconveniente de sobretensiones mencionado en el sistema aislado, !a que

cuando se produce un cortocircuito monoásico, éste es detectado inmediatamente


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por las protecciones de sobre corriente residual ! por lo tanto, despe"ado

rápidamente.

&a cone2ión a tierra puede realizarse de distintas maneras, distinguiéndose

principalmente las siguientes1

$ólidamente aterrizados.

9esistencia de ba"o valor.

9esistencia de alto valor.

9eactor.

Iobina Petersen.

&os sistemas aterrizados, protegen la vida ?til de la aislación de motores,

transormadores ! otros componentes de un sistema. &os sistemas aterrizados, al

garantizar una corriente de alla elevada permiten utilizar protecciones rápidas !

seguras que despe"en las allas a tierra en un tiempo no ma!or a ' seg. &a

resistencia del neutro, tiene limitada su capacidad de corriente, deinida por el

tiempo que dura la corriente que pasa por ella, siendo su má2imo de += segundos.

&a tensión de resistencia corresponde a la tensión entre ase ! neutro del sistema.

&a corriente corresponde al valor de corriente que luirá por la resistencia durante

el cortocircuito con la tensión nominal aplicada.

MALLAS DE TIERRA.

&a malla de tierra es un con"unto de conductores desnudos que permiten conectar

los equipos que componen una instalación a un medio de reerencia, en este caso

la tierra. 7res componentes constitu!en la resistencia de la malla de tierra1

&a resistencia del conductor que conecta los equipos a la malla de tierra.

&a resistencia de contacto entre la malla ! el terreno.


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&a resistencia del terreno donde se ubica la malla.

#na malla de tierra puede estar ormada por distintos elementos1

#na o más barras enterradas.

Conductores instalados horizontalmente ormando diversas coniguraciones.

#n reticulado instalado en orma horizontal que puede tener o no barras

conectadas en orma vertical en algunos puntos de ella.

&as barras verticales utilizadas en la construcción de las mallas de tierra reciben

el nombre de barras copperMeld ! están construidas con alma de acero revestidas

en cobre. %l valor de la resistencia de una malla de tierra depende entre otros

parámetros de la resistividad del terreno. %l método más usado para determinar la

resistividad del terreno es el de $chlumberger, el cual permite determinar las

capas que componen el terreno, como también la proundidad ! la resistividad de

cada uno de ellos.


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OBJETIVOS DE UNA MALLA.

&os ob"etivos undamentales de una malla de tierra son1

%vitar tensiones peligrosas entre estructuras, equipos ! el terreno durantecortocircuitos a tierra o en condiciones normales de operación.

%vitar descargas eléctricas peligrosas en las personas, durante condiciones

normales de uncionamiento.

Proporcionar un camino a tierra para las corrientes inducidas. %ste camino debe

ser lo más corto posible.

TIPOS DE MALLAS.

$e deben distinguir dos tipos de mallas en una instalación eléctrica que son1

Ma''as &e a'a e$s"$.

Ma''as &e ba4a e$s"$.

Ambas mallas deben estar separadas de modo que la inducción de volta"es de la malla de

alta en la de ba"a sea a +(' *, a menos que la resistencia de cada una de ellas, en orma

separada, sea inerior a + , en este caso pueden las mallas conectarse entre sí.

&a resistencia de una malla de ba"a tensión, seg?n la norma editada por la $uperintendencia

de $ervicios %léctricos ! Combustibles 4$%C5 queda limitada como se muestra en la

e2presión1

R=65

2.5∗ I


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Donde1

'1 *alor de tensión má2imo a que puede quedar sometida una persona cuando sucede un

cortocircuito a tierra.

81 Corriente de operación de la protección del circuito o del equipo protegido por la puesta a

tierra.


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CONCLUSIONES

$e pudo conocer a ondo la subestación eléctrica, que hace un traba"o mu!

importante al regular ! repartir la electricidad hacia lugares o puntos deseados

para que un transormador nos convierte la energía eléctrica hasta la deseada !

utilizada, además que recuentemente las subestaciones que requieren alta

eiciencia ! coniabilidad, pueden tener sus componentes seleccionados

estrictamente sobre un punto de vista de tipo ! sistema de barra ! operación !

parámetros eléctricosE por lo tanto, &as subestaciones enteras como un con"unto

de los componentes como estructuras, equipos, protección, etc. son

imprescindibles que progresivamente deben tener un gran desempe3o para que

puedan dar un resultado esperado así todos nosotros tengamos una vida me"or

gracias a el proceso de trasporte de la energía desde que se genera hasta que la

utilizamos en nuestras casas desde las redes p?blicas.


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BIBLIOGRAFIA

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• Duncan 0lover, ulu)utla $. $arma, $istemas de Potencia1 análisis !

dise3o. %diciones de ingeniería ! Ciencia. ra ed.• Apuntes de la #niversidad Distrital de la acultad 7ecnológica en 8ngeniería

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subestaciones y sistemas de puesta a tierra

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