1.1.- CARACTERIZACION DE UN SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA.

La energa elctrica es una de las formas mas sencillas de la energa, de las que a mayores distancias es posible transportarla. Se puede obtener de una diversa variedad de fuentes primarias de energa y es la que ms uso y aplicaciones ofrece en la vida cotidiana.Sin embargo para que se cumpla lo anterior es indispensable disponer un sistema interconectado mediante el cual nos sea posible generar la energa, transportarla y distribuirla a todos los usuarios en forma eficaz, segura y con calidad. A este sistema lo llamamos Sistema Elctrico de Potencia. En este sistema, desde su generacin hasta su entrega en los puntos de consumo, pasa por diferentes etapas de adaptacin, transformacin y maniobra. Para la correcta operacin del sistema son necesarios equipos que sean capaces de transformar, regular, maniobrar y proteger, y donde cumpliendo cada uno con sus funciones especificas para el buen funcionamiento de dicho sistema, aseguraran las condiciones tanto de calidad como de continuidad en el servicio elctrico para el pas. Actualmente los sistemas operan con energa elctrica en forma de corrientes alternas trifsicas, esto debido a su facilidad para transformarse, en comparacin con la corriente directa. Se requiere menos niveles de aislamiento, lo que implica ahorro en aislamiento en comparacin con la corriente directa y en general equipos menos bromosos. Adems podemos mencionar tambin que el uso de las corrientes trifsicas es la simplicidad de los generadores y transformadores. La generacin de energa elctrica se logra generalmente a niveles de tensin menores a los 30kv. Dicha energa es transformada a valores ms altos de tensin con el objetivo de conseguir una perdida mnima de energa de energa en el transporte a travs de largas distancias.1.1.1.- DESCRIPCION DE UN SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA.En un Sistema Elctrico de Potencia se distinguen cuatro etapas.La primera es la etapa de generacin, que se produce en las centrales elctricas, cuyos valores de tensin generados comprenden entre los 5 y 25 kv. Es aqu donde se cuenta con subestaciones elctricas con transformadores elevadores que modifican a grandes escalas o volmenes, los parmetros de la potencia suministrada por los generadores, dependiendo de las condiciones como lo es la distancia que conlleva las lneas de transmisin.La segunda etapa es la de transporte o transmisin, donde lneas elctricas que atraviesan parte del territorio nacional unen alas centrales generadoras con los centros de consumo. Por las caractersticas de operacin de los sistemas elctricos los valores de tensin elctrica de transmisin designados para Mxico de acuerdo a la especificacin de CFEL0000-02, son comprendidos valores de 230 kv, y para extra alta tensin de 400 kv. La tercera etapa comprende la subtransmision, donde subestaciones del tipo reductoras primarias, modifican los parmetros elctricos de las lneas de transmisin a niveles de tensin para subtransmision, los cuales para el caso de la normatividad vigente en nuestro pas de acuerdo a CFE L0000-02, los voltajes de alta tensin son de 69, 115, y 138 kv. La cuarta etapa es la distribucin, es decir, el reparto de energa en media y baja tensin (MT y BT) hacia los usuarios, a travs de subestaciones reductoras secundarias, quienes se alimentan directamente de las lneas de subtransmision y reducen la tensin a valores menores para la energizacin de los sistemas y redes de distribucin de M.T., cuyos valores comprendidos para media tensin designados por normatividad e Mxico son de 13.8, 23 y 34.5 kv. Y para baja tensin que son suministrados a travs de bancos de transmisin conectados en la redes de distribucin de M.T., corresponden a los valores de 0.120, 0.127, 0.220 y 0.240 kv, segn la especificacin de CFE L0000-02.

1.1 DEFINICIN, CLASIFICACIN Y ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIN

Una subestacin es un conjunto de mquinas, aparatos y circuitos, que tienen la funcin de modificar los parmetros de la potencia elctrica, permitiendo el control del flujo de energa, brindando seguridad para el sistema elctrico, para los mismos equipos y para el personal de operacin y mantenimiento.

Las subestaciones se pueden clasificar como sigue:

Subestaciones en las plantas generadoras o centrales elctricas. Subestaciones receptoras primarias. Subestaciones receptoras secundarias.

1. Subestaciones en las plantas generadoras o centrales elctricas.- Estas se encuentran en las centrales elctricas o plantas generadoras de electricidad, para modificar los parmetros de la potencia suministrada por los generadores, permitiendo as la transmisin en alta tensin en las lneas de transmisin. Los generadores pueden suministrar la potencia entre 5 y 25 kV y la transmisin depende del volumen, la energa y la distancia.

2. Subestaciones receptoras primarias.- Se alimentan directamente de las lneas de transmisin, y reducen la tensin a valores menores para la alimentacin de los sistemas de subtransmisin o redes de distribucin, de manera que, dependiendo de la tensin de transmisin pueden tener en su secundario tensiones de 115, 69 y eventualmente 34.5, 13.2, 6.9 o 4.16 kV.

3. Subestaciones receptoras secundarias.- Generalmente estas estn alimentadas por las redes de subtransmisin, y suministran la energa elctrica a las redes de distribucin a tensiones entre 34.5 y 6.9 kV.

Las subestaciones, tambin se pueden clasificar por el tipo de instalacin, por ejemplo:

Subestaciones tipo intemperie. Subestaciones de tipo interior. Subestaciones tipo blindado.

1. Subestaciones tipo intemperie.- Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseo, aparatos y mquinas capaces de soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosfricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta tensin.

2. Subestaciones tipo interior.- En este tipo de subestaciones los aparatos y mquinas estn diseados para operar en interiores, son pocos los tipos de subestaciones tipo interior y generalmente son usados en las industrias.

3. Subestaciones tipo blindado.- En estas subestaciones los aparatos y las mquinas estn bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se utilizan en fbricas, hospitales, auditorios, edificios y centros comerciales que requieran poco espacio para su instalacin, generalmente se utilizan en tensiones de distribucin y utilizacin.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIN

Los elementos que constituyen una subestacin se pueden clasificar en elementos principales y elementos secundarios.

Elementos principales

1.

2. Transformador. 3. Interruptor de potencia. 4. Restaurador. 5. Cuchillas fusibles. 6. Cuchillas desconectadoras y cuchillas de prueba. 7. Apartarrayos. 8. Tableros dplex de control. 9. Condensadores. 10. Transformadores de instrumento. 11. 1.2 TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Un transformador es un dispositivo qu: a) Transfiere energa elctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante. b) Lo hace bajo el principio de induccin electromagntica.c) Tiene circuitos elctricos que estn eslabonados magnticamente y aislados elctricamente.d) Usualmente lo hace con un cambio de voltaje, aunque esto no es necesario.

Diagrama elemental de un transformador

Elementos que constituyen un transformador:

1. 2. Ncleo de circuito magntico. 3. Devanados. 4. Aislamiento. 5. Aislantes. 6. Tanque o recipiente. 7. Boquillas. 8. Ganchos de sujecin. 9. Vlvula de carga de aceite. 10. Vlvula de drenaje. 11. Tanque conservador. 12. Tubos radiadores. 13. Base para rolar. 14. Placa de tierra. 15. Placa de caractersticas. 16. Termmetro. 17. Manmetro.

1.2.1 CLASIFICACIN

Existen transformadores elevadores, reductores y de acoplamiento.Los transformadores elevadores son aquellos que elevan el voltaje de salida, es decir, el voltaje de salida es ms grande que el voltaje de entrada. Estos transformadores se pueden encontrar en las Centrales Generadoras de Energa Elctrica dentro de los valores de 80, 200 y 400 kV. Los transformadores reductores se pueden encontrar en las lneas de distribucin de redes elctricas; estos transformadores tiene la caracterstica de reducir el voltaje de entrada, en pocas palabras lo hace ms pequeo, que tan pequeo, depender de las necesidades de servicio.

Los transformadores se pueden clasificar por: a) La forma de su ncleo. 1. Tipo columnas. 2. Tipo acorazado. 3. Tipo envolvente. 4. Tipo radial. b) Por el nmero de fases. 1. Monofsico. 2. Trifsico. c) Por el nmero de devanados. 1. Dos devanados. 2. Tres devanados. d) Por el medio refrigerante. 1. Aire. 2. Aceite. 3. Lquido inerte. e) Por el tipo de enfriamiento. 1. Enfriamiento O A. 2. Enfriamiento O W. 3. Enfriamiento O W /A. 4.Enfriamiento O A /A F. 5. Enfriamiento O A /F A/F A. 6. Enfriamiento F O A. 7. Enfriamiento O A/ F A/F O A. 8. Enfriamiento F O W. 9. Enfriamiento A/A. 10. Enfriamiento AA/FA. f) Por la regulacin. 1. Regulacin fija. 2. Regulacin variable con carga. 3. Regulacin variable sin carga. g) Por la operacin. 1. De potencia. 2. Distribucin3. De instrumento 4. De horno elctrico 5. De ferrocarril

1.2.2 TIPOS DE ENFRIAMIENTO EN TRANSFORMADORES

Los tipos de enfriamiento ms empleados en transformadores son los siguientes:

TIPO OA Sumergido en aceite con enfriamiento propio. Por lo general en transformadores de ms de 50 kva se usan tubos radiadores o tanques corrugados para disminuir las prdidas; En capacidades mayores de 3000kva se usan radiadores del tipo desmontable. Este tipo de transformador con voltajes de 46kv o menores puede tener como medio de enfriamiento lquido inerte aislante en vez de aceite.El transformador OA es el tipo bsico y sirve como norma para capacidad y precio de otros.

TIPO OA/FASumergido en aceite con enfriamiento propio, por medio de aire forzado. Este bsicamente un transformador OA con adicin de ventiladores para aumentar la capacidad de disipacin de calor.

TIPO OA/FA/FOA Sumergido en aceite con enfriamiento propio a base de aire forzado y aceite forzado. Este transformador es bsicamente un OA, con adicin de ventiladores y bombas para la circulacin de aceite

TIPO FOA Sumergido en aceite, enfriado con aceite forzado y con enfriador de aire forzado. Este tipo de transformadores se usa nicamente donde se desea que operen al mismo tiempo las bombas de aceite y los ventiladores; tales condiciones absorben cualquier carga a pico a plena capacidad.

TIPO OW Sumergido en aceite y enfriado con agua. En este tipo de transformadores el agua de enfriamiento es conducida por serpentines, los cuales estn en contacto con el aceite aislarte del transformador. El aceite circula alrededor de los serpentines por conviccin natural.

TIPO AA Tipo seco, con enfriamiento propio, no contiene aceite ni otros lquidos para enfriamiento; son usados en voltajes nominales menores de 15 Kv en pequeas capacidades.

TIPO AFA Tipo seco, enfriado por aire forzado. Estos transformadores tienen una capacidad simple basada en la circulacin de aire forzado por ventiladores o sopladores.

1.3 INTERRUPTORES DE POTENCIA

Un interruptor es un dispositivo cuya funcin es interrumpir y restablecer la continuidad en un circuito elctrico. Si la operacin se efecta sin carga (corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla desconectadora. Sin embargo la operacin de apertura o de cierre la efecta con carga (corriente nominal), o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbacin), el interruptor recibe el nombre de disyuntor o interruptor de potencia.

1.3.1 DEFINICIN Y TIPOS DE INTERRUPTORES

El interruptor de potencia es el dispositivo encargado de desconectar una carga o una parte del sistema elctrico, tanto en condiciones de operacin normal (mxima carga o en vaco) como en condicin de cortocircuito. La operacin de un interruptor puede ser manual o accionada por la seal de un rel encargado de vigilar la correcta operacin del sistema elctrico, donde est conectado.

Caractersticas comparativas de los InterruptoresLos interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus caractersticas constructivas. Las principales caractersticas constructivas de los interruptores consisten en la forma en que se extingue el arco y a la habilidad mostrada para establecer la rigidez dielctrica entre los contactos para soportar en buena forma (sin re encendido del arco) las tensiones de reignicin.

Tipos de interruptores

Interruptores de aceite. Interruptores neumticos. Interruptores de soplo magntico.

Los interruptores de aceite se clasifican en: Interruptores de gran volumen de aceite Interruptores de gran volumen de aceite con cmaras de extincin. Interruptores de pequeo volumen de aceite

Los Interruptores Neumticos se clasifican en: Interruptores de aire. Interruptores de expansin.

1.3.2 INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE

Interruptores de gran volumen de aceite:

Ventajas: Construccin sencilla. Alta capacidad de ruptura. Pueden usarse en operacin manual y automtica. Pueden conectarse transformadores de corriente en los bushings de entrada.

Desventajas: Posibilidad de incendio o explosin. Necesidad de inspeccin peridica de la calidad y cantidad de aceite en el estanque. Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo. No pueden usarse en interiores. No pueden emplearse en conexin automtica. Los contactos son grandes y pesados y requieren de frecuentes cambios. Son grandes y pesados.

1.3.3 INTERRUPTORES EN AIRE

Se usan principalmente en alta tensin y poseen las siguientes caractersticas: Ventajas: No hay riesgos de incendio o explosin. Operacin muy rpida. Pueden emplearse en sistemas con reconexin automtica. Alta capacidad de ruptura. La interrupcin de corrientes altamente capacitivas no presenta mayores dificultades. Menor dao a los contactos. Fcil acceso a los contactos. Comparativamente menor peso.

Desventajas: Poseen una compleja instalacin debido a la red de aire comprimido, que incluye motor, compresor, caeras, etc. Construccin ms compleja. Mayor costo. 1.3.4 INTERRUPTORES DE VACO

La alta rigidez dielctrica que presenta el vaco (es el aislante perfecto) ofrece una excelente alternativa para apagar en forma efectiva el arco. En efecto, cuando un circuito en corriente alterna se desenergiza separando un juego de contactos ubicados en una cmara en vaco, la corriente se corta al primer cruce por cero o antes, con la ventaja de que la rigidez dielctrica entre los contactos aumenta en razn de miles de veces mayor a la de un interruptor convencional (1 KV por s para 100 A en comparacin con 50 V/s para el aire). Esto hace que el arco no vuelva a reencenderse. Estas propiedades hacen que el interruptor en vaco sea ms eficiente, liviano y econmico.

La presencia del arco en los primeros instantes despus de producirse la apertura de los contactos se debe principalmente a: Emisin termoinica. Emisin por efecto de campo elctrico.

La estabilidad del arco depende del material en que estn hechos los contactos y de los parmetros del sistema de potencia (voltaje, corriente, inductancia y capacitancia). En general la separacin de los contactos flucta entre los 5 y los 10 mm.

Ventajas: Tiempo de operacin muy rpida, en general la corriente se anula a la primera pasada por cero. Rigidez dielctrica entre los contactos se restablece rpidamente impidiendo la re ignicin del arco. Son menos pesados y ms baratos. Prcticamente no requieren mantencin y tienen una vida til mucho mayor a los interruptores convencionales. Especial para uso en sistemas de baja y media tensin.

Desventajas: Dificultad para mantener la condicin de vaco. Generan sobre-tensiones producto del elevado di/dt. Tienen capacidad de interrupcin limitada.

1.3.5 INTERRUPTORES EN HEXAFLUORURO DE AZUFRE

El SF6 se usa como material aislante y tambin para apagar el arco. El SF6 es un gas muy pesado (5 veces la densidad del aire), altamente estable, inerte, inodoro e inflamable. En presencia del SF6 la tensin del arco se mantiene en un valor bajo, razn por la cual la energa disipada no alcanza valores muy elevados. La rigidez dielctrica del gas es 2.5 veces superior a la del aire (a presin atmosfrica). La rigidez dielctrica depende de la forma del campo elctrico entre los contactos, el que a su vez depende de la forma y composicin de los electrodos. Si logra establecerse un campo magntico no uniforme entre los contactos, la rigidez dielctrica del SF6 puede alcanzar valores cercanos a 5 veces la rigidez del aire. Son unidades selladas, trifsicas y pueden operar durante largos aos sin mantencin, debido a que prcticamente no se descompone, y no es abrasivo. Otra importante ventaja de este gas, es su alta rigidez dielctrica que hace que sea un excelente aislante. De esta forma se logra una significativa reduccin en las superficies ocupadas por subestaciones. La reduccin en espacio alcanzada con el uso de unidades de SF6 es cercana al 50% comparado a subestaciones tradicionales. Esta ventaja muchas veces compensa desde el punto de vista econmico, claramente se debe mencionar que hay un mayor costo inicial, en su implementacin. El continuo aumento en los niveles de cortocircuito en los sistemas de potencia ha forzado a encontrar formas ms eficientes de interrumpir corrientes de fallas que minimicen los tiempos de corte y reduzcan la energa disipada durante el arco. Es por estas razones que se han estado desarrollando con bastante xito interruptores en vaco y en hexafluoruro de azufre (SF6).

1.Terminal superior de corriente.2.Superficie aislante.3.Contacto principal fijo.4.Contacto fijo arco.5.Movimiento contacto arco.6.Boquilla aislante. 7.Contacto principal (movimiento).8.Pistn (movimiento).9.Cmara de presin.10.Terminal inferior de corriente.11.Barra de conexin.12.Biela. 13.Sello. 14.Ventilacin o extraccin de residuos.15.Canasto molecular.16.Base.

OPERACION DEL INTERRUPTOR SF6

Pre-compresin :Cuando empiezan abrirse, el pistn comprime el gas SF6 en la cmara de presin. Contacto principal y contacto de arco estn inicialmente cerrado (fig.1)

El movimiento de las partes termina y la inyeccin de gas frio continua hasta estar completamente abierto los contactos.Periodo de arco: El arco que se forma entre el contacto. El pistn continua en movimiento, una pequea cantidad de gas es inyectada al arco(boquilla aislante),con esto va disminuyendo la corriente en el arco se va enfriando por conveccin.

OPERACION DEL INTERRUPTOR SF6

Contacto principal abierto, corriente transfirindose por los contactos del arco.Interruptor cerrado.

Circuito abierto. Contacto del arco separados. El arco enfriado por rotacin,causado por el campo magnetico creadopor la bobina, cuando la corriente ha disminuido. La sobrepresin de origen trmico producido por el arco en la cmara de expansin extingue el arco por la fuerza interna.

1.3.6 ESPECIFICACIN TCNICA DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIA

La seleccin de un interruptor de potencia para una determinada aplicacin consiste en definir un conjunto de valores que limitan las condiciones de operacin mximas del interruptor. Algunos parmetros a indicar son los siguientes:

Tensin nominal. Frecuencia nominal. Corriente nominal. Rigidez dielctrica (clase de aislacin). Ciclo de trabajo. Corriente de cortocircuito momentnea. Corriente de cortocircuito de interrupcin.

Tensin Nominal Es el mximo valor efectivo de tensin al cual el interruptor puede operar en forma permanente. En general esta tensin es mayor al voltaje nominal del sistema.

Frecuencia nominal Es la frecuencia a la cual el interruptor est diseado para operar. Este valor tiene incidencia en los tiempos de apertura y cierre de los contactos adems del tiempo de apagado del arco.

Corriente nominalEs el mximo valor efectivo de corriente que puede circular a travs del interruptor en forma permanente, a frecuencia nominal, sin exceder los lmites mximos de temperatura de operacin indicados para los contactos. La temperatura en los contactos depende del material que estn hechos (cobre, plata o equivalente), del medio en que estn sumergidos, y de la temperatura ambiente. En interruptores con contactos de cobre, las mximas temperaturas de operacin, estn referidas a una temperatura ambiente mxima de 40 C y en caso de contactos de plata de 55 C.

Rigidez dielctricaDefine la mxima tensin que soporta el interruptor sin daar su aislacin. La rigidez dielctrica debe medirse entre todas las partes aisladas y partes energizadas y tambin entre los contactos cuando estn abiertos. Estas pruebas se realizan entre contactos y tierra (contacto cerrado), a travs de los contactos, entre fases (con contactos cerrados).

Ciclo de trabajo El ciclo de trabajo normal de un interruptor de potencia se define como dos operaciones "cerrar-abrir" con 15 segundos de intervalo. Para este ciclo de trabajo, el interruptor debe ser capaz de cortar la corriente de cortocircuito especificada en sus caractersticas de placa.

Corrientes de cortocircuito de momentnea Es el valor mximo efectivo que debe soportar el interruptor sin que sufra un deterioro, debe ser capaz de soportar el paso de esta corriente en los primeros ciclos cuando se produce la falla (1 a 3 ciclos). Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos. Corrientes de cortocircuitos de interrupcinEs el mximo valor efectivo medido en el instante en que los contactos comienzan a separarse. Esta corriente corresponde a un cortocircuito trifsico o entre lneas con tensin y ciclo de trabajo nominal. Entre estas corrientes deben especificarse los valores simtricos y asimtricos de interrupcin.

a) La capacidad de interrupcin simtrica Es la mxima corriente RMS (raz cuadrtica media) de cortocircuito sin considerar la componente continua que el interruptor debe ser capaz de cortar en condiciones de voltaje nominal y ciclo de trabajo normal. Para una tensin de operacin diferente al valor nominal, la corriente de interrupcin est dada por la ecuacin (1.2): I interrupcin simtrica = I interrupcin simtrica nominal x (V nom /V op) (1.2)

b) La capacidad de interrupcin asimtrica Corresponde al valor RMS de la corriente total (incluida la componente continua) que el interruptor debe ser capaz de interrumpir en condiciones de voltaje y ciclo de trabajo nominal.

1.3.7 SELECCIN DE INTERRUPTORES DE POTENCIA

El interruptor de potencia es el dispositivo encargado de desconectar una carga o una parte del sistema elctrico, tanto en condiciones de operacin normal (mxima carga o en vaco) como en condicin de cortocircuito. La operacin de un interruptor puede ser manual o accionada por la seal de un rel encargado de vigilar la correcta operacin del sistema elctrico, donde est conectado.

Existen diferentes formas de energizar los circuitos de control. Para obtener una mayor confiabilidad, estos circuitos se conectan a bancos de bateras. Este tipo de energizacin, s bien aumenta los ndices de confiabilidad, tambin aumenta el costo y los requerimientos de mantencin exigidos por las bateras. Las tensiones ms empleadas por estos circuitos son de 48 y 125 V. Tambin es comn energizar estos circuitos de control, a travs de transformadores de servicios auxiliares, conectados desde las barras de la central generadora o subestacin, con un voltaje secundario en estrella de 400/231 Volts.

1.4 CUCHILLAS Y FUSIBLES

Las cuchillas desconectadoras (llamados tambin Seccionadores) son interruptores de una subestacin o circuitos elctricos que protegen a una subestacin de cargas elctricas demasiado elevadas.Se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un filamento o lmina de un metal o aleacin de bajo punto de fusin que se intercala en un punto determinado de una instalacin elctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalacin con el consiguiente riesgo de incendio o destruccin de otros elementos.

1.4.1 DEFINICIN Y OPERACIN DE CUCHILLAS DESCONECTORAS

Son dispositivos de maniobra capaces de interrumpir en forma visible la continuidad de un circuito, puede ser maniobrable bajo tensin pero en general sin corriente ya que poseen una capacidad interrumpida casi nula.Las cuchillas desconectadoras en particular deben cumplir con los siguientes requisitos:Garantizar un aislamiento dielctrico a tierra y sobre todo en la apertura.Conducir en forma continua la corriente nominal sin que exista una elevacin de temperaturas en las diferentes partes de la cuchilla y en particular de los contactos. Soportar por un tiempo especificado (generalmente 1 segundo) los efectos trmicos y dinmicos de las corrientes de corto circuito.Las maniobras de cierre y apertura se deben realizar con toda seguridad es decir sin la posibilidad de que se presenten falsos contactos o posiciones falsas aun en condiciones atmosfricas desfavorables por ejemplo la presencia del hielo.Pueden tener formas constructivas y caractersticas constructivas que tienen variantes en base a la tensin de aislamiento y a la corriente que deben conducir en condiciones normales.Consta de las siguientes partes:

1. Contacto fijo. Diseado para trabajo rudo, con recubrimiento de plata.2. Multicontacto mvil. Localizado en el extremo de las cuchillas, con recubrimiento de plata y muelles de respaldo que proporcionan cuatro puntos de contacto independientes para ptimo comportamiento y presin de contacto.3. Cmara interruptora. Asegura la interrupcin sin arco externo. Las levas de las cuchillas y de la cmara interruptora estn diseadas para eliminar cualquier posibilidad de flameo externo.4. Cuchillas. Fabricadas con doble solera de cobre. La forma de su ensamble proporciona una mayor rigidez y alineacin permanente, para asegurar una operacin confiable.5. Contacto de bisagra. Sus botones de contacto troquelado y plateados en la cara interna de las cuchillas, en unin con un gozne plateado giratorio y un resorte de presin de acero inoxidable, conforman un diseo que permite combinar ptimamente la presin de contacto, evitando puntos calientes pero facilitando la operacin y estabilidad de las cuchillas.6. Aisladores tipo estacin. De porcelana, dependiendo del tipo de seccionador vara el nmero de campanas.7. Base acanalada. De acero galvanizado de longitud variable, con varios agujeros y ranuras para instalarse en cualquier estructura.8. Cojinete. De acero, con buje de bronce que proporciona una operacin suave. No requiere mantenimiento y resiste la corrosin.9. Mecanismo de operacin. Permite una amplia seleccin de arreglos de montaje para diferentes estructuras.La maniobra de operacin con estas cuchillas implica abrir antes los interruptores que las cuchillas en el caso de desconexin. Y cerrar antes las cuchillas y despus los interruptores en el caso de conexin.

1.4.2 FUSIBLES DE POTENCIA Y SUS CURVAS DE OPERACIN

Un fusible es un dispositivo de proteccin contra sobre corriente, que opera quemndose el elemento sensor de corriente, debido a la circulacin de una corriente superior al valor especificado. Las principales caractersticas de operacin de un fusible son las siguientes:

Combina el elemento sensor y de interrupcin en una sola unidad. Su operacin depende de la magnitud y duracin de la corriente que fluye a travs de l. Es un dispositivo monofsico. Slo el fusible de la fase daada operar, quedando las otras fases activas. Despus de haber operado debe cambiarse, ya sea completamente o slo el elemento sensor de corriente y las tres fases.

1.4.3 ESPECIFICACIN DE FUSIBLES Y CUCHILLAS

Cuchillas unipolaresEn este seccionador en la posicin cerrada la navaja se encuentra insertada en un contacto que esta a presin aprisionando fuertemente la navaja para garantizar un buen contacto elctrico. Se emplean en baja tensin y tensiones medias con corrientes hasta de 1000 o 1500 amperes.

Cuchillas tripolaresSon bsicamente el mismo tipo de cuchillas unipolares pero el mando es tal que se accionan las tres fases simultneamente.

Cuchilla unipolar de rotacin Estas pueden tener un perno control o bien con interrupcin doble o puede existir de interrupcin simple con columna central giratoria, son utilizadas por lo general en sistemas de alta tensin con corrientes de 2000 amperes.

Cuchillas desconectadora tripolar giratoriaSon prcticamente igual a las giratorias unipolares pero emplean mando tripolar para accionamiento simultaneo de los tres polos por lo general se usan en 69 y 115 kV.

Cuchillas desconectadora de apertura verticalEn estas cuchillas se tiene un giro del orden de 110 grados de la columna central del aislador, la apertura se realiza en dos tiempos por medio de un giro de 60 grados de la cuchilla que gira sobre su propio eje y un movimiento vertical de la otra navaja en forma propias. Se usan en sistemas de 85 a 230 kV.

Cuchillas desconectadora tipo pantgrafo Su empleo es importante en las subestaciones en donde se dispone de poco espacio y por otro lado presenta la ventaja de que pueden ser inspeccionadas sin problema fuera de servicio. Estas operan en forma vertical.

1.5 APARTARRAYOS

1.5.2 DEFINICIN Y OPERACIN DE APARTARRAYOS

El apartarrayos es un dispositivo que nos permite proteger las instalaciones contra sobretensiones de tipo atmosfrico. Las ondas que presentan durante una descarga atmosfrica viajan a la velocidad de la luz y daan al equipo si no se tiene protegido correctamente; para la proteccin del mismo se deben tomar en cuenta los siguientes aspectos:

1. Descargas directas sobre la instalacin 2. Descargas indirectas

De los casos anteriores el ms interesante, por presentarse con mayor frecuencia, es el de las descargas indirectas. El apartarrayos, dispositivo que se encuentra conectado permanentemente en el sistema, opera cuando se presenta una sobretensin de determinada magnitud, descargando la corriente a tierra. Su principio general de operacin se basa en la formacin de un arco elctrico entre dos explosores cuya operacin est determinada de antemano de acuerdo a la tensin a la que va a operar. Se fabrican diferentes tipos de apartarrayos, basados en el principio general de operacin; por ejemplo: los ms empleados son los conocidos como apartarrayos tipo auto-valvular y apartarrayos de resistencia variable. El apartarrayos tipo auto-valvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya funcin es dar una operacin ms sensible y precisa. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operacin. El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operacin en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptacin en el sistema de distribucin. La funcin del apartarrayos no es eliminar las ondas de sobretensin Presentadas durante las descargas atmosfricas, sino limitar su magnitud a valores que no sean perjudiciales para las mquinas del sistema. Las ondas que normalmente se presentan son de 1.5 a 1 seg. (Tiempo de frente de onda). La funcin del apartarrayos es cortar su valor mximo de onda (aplanar la onda). Las sobretensiones originadas por descargas indirectas se deben a que se almacenan sobre las lneas cargas electrostticas que al ocurrir la descarga se parten en dos y viajan en ambos sentidos de la lnea a la velocidad de la luz. Los apartarrayos protegen tambin a las instalaciones contra descargas directas, para lo cual tiene un cierto radio de proteccin. Para mayor seguridad a las instalaciones contra las cargas directas se instalan unas varillas conocidas como bayonetas e hilos de guarda semejantes a los que se colocan en las lneas de transmisin. La tensin a que operan los apartarrayos se conoce tcnicamente como tensin de cebado del apartarrayos. El condensador se emplea como filtro con los apartarrayos de los generadores. Los apartarrayos se emplean para limitar las sobretensiones que se producen por accin tanto de efectos transitorios (sobretensin debida a operacin de interruptores) como de descargas atmosfricas a niveles en los que los aislamientos del equipo no sufran deterioro, as como para asegurar la continuidad del servicio al presentarse dichas sobretensiones. Cada apartarrayos se encuentra normalmente abierto y se encuentra calibrado para que a partir de cierta tensin entre lnea y tierra se cierre automticamente y filtre los frentes de onda. Esto de hace con un circuito de resistencia variable, con tensin, de los elementos dependiendo de la naturaleza de stos. Al desaparecer la sobretensin el apartarrayos vuelve a la posicin de abierto.

1.5.2.1 Nivel Bsico de Aislamiento al Impulso por Maniobra (NBS)

El nivel bsico de aislamiento al impulso de maniobra es la potencia elctrica de aislamiento expresado en trminos de valores de cresta de un valor estndar de impulso de maniobra.

1.5.2.2 Nivel Bsico De Aislamiento Al Impulso Por Rayo (NBI)

El nivel bsico de aislamiento al impulso por rayo es la potencia elctrica de aislamiento expresado en trminos de valores de cresta de un valor estndar de impulso al rayo.

1.5.2.3 Distancia de No Flameo

Las distancias en el aire de fase a tierra y de fase a fase deben garantizar estadsticamente una probabilidad de flameo tal que, resulte tan baja desde el punto de vista de los criterios de diseo adoptados. Esto conduce al establecimiento de distancias mnimas de no flameo entre fase y tierra o entre fases, que se determina principalmente para los impulsos por rayo y por maniobra, segn los niveles de aislamientos.El concepto de distancia dielctrica en aire es general y, desde el punto de vista de diseo, parte de la relacin entre la tensin critica de flameo por rayo o por maniobra y el nivel bsico de aislamiento al impulso por rayo (NBI) o por maniobra(NBS).

1.5.2.4 Coordinacin de Aislamiento Por coordinacin de aislamiento se puede entender en trminos generales a la disposicin, precauciones que se deben tomar en cuanto al diseo de las instalaciones elctricas que estn expuestas a sobretensiones para evitar que las mquinas y aparatos elctricos puedan sufrir daos por efecto de sobretensiones. Se denomina coordinacin de aislamiento de una instalacin electica al ordenamiento de los niveles de aislamientos de los diferentes equipos, de tal manera que al presentarse una onda de sobre tensin, esta se descargue a travs del elemento adecuado, que llamaremos apartarrayo sin producir arqueo ni dao a los equipos adyacentes.Dicho de otra forma la coordinacin de aislamiento se refiere a la correlacin entre los esfuerzos dielctricos aplicados y los esfuerzos dielctricos resistentes.

1.6 MANTENIMIENTO A EQUIPO PRIMARIO

Mantenimiento preventivo.-El mantenimiento preventivo en subestaciones se divide en dos componentes: Inspeccin visual. Mantenimiento preventivo programado o sistemtico.

Inspeccin VisualEste tipo de mantenimiento se efecta en forma mensual, sin desenergizar la lnea, no utiliza herramientas ni instrumentos en la mayor parte de los casos, y como su nombre lo indica consiste slo en inspecciones visuales. Tiene la finalidad de revisar visualmente el estado exterior de los equipos, anotndose en una planilla los resultados de dicha inspeccin.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO SISTEMTICO

Consiste en una serie de pruebas a realizar en los equipos para verificar su estado. El trabajo tiene carcter preventivo, pero tambin engloba al mantenimiento predictivo, y en algunos casos al correctivo.El mantenimiento predictivo interviene cuando al efectuar las pruebas al equipo, se llega a conocer su estado actual y es posible entonces, conocer el estado futuro o anticiparse a las posibles fallas. El mantenimiento preventivo sistemtico se realiza generalmente con la lnea desenergizada, pero existen algunas tcnicas que se pueden aplicar sin necesidad de desenergizar la lnea. En la mayora de las industrias el mantenimiento programado se efecta en das en los que la produccin puede ser interrumpida, pero en el caso del servicio elctrico, ya que su continuidad no puede ser interrumpida, estos trabajos se programan en das en los que el consumo de energa elctrica es menor que los dems, lo que ocurre generalmente los fines de semana. Tambin existen disposiciones de subestaciones que permiten que algunos equipos puedan ser desenergizados para trabajos de mantenimiento, sin que esto implique la interrupcin del servicio elctrico, pero de todos modos requerir de una coordinacin con los responsables de operacin.

MANTENIMIENTO CORRECTIVO

El mantenimiento correctivo puede considerarse dividido en dos partes: Mantenimiento correctivo programado. Mantenimiento correctivo por avera.

El mantenimiento correctivo por averas se presenta cuando existe una falla o avera grave de algn o algunos equipos de la subestacin, estas averas se presentan por causas ajenas a la voluntad de los responsables de la subestacin, y se deben a factores externos: condiciones climticas, daos de terceros, problemas en la lnea de transmisin o distribucin.El mantenimiento preventivo programado es una actividad correctiva que implica reparacin y remplazo de piezas que tiene carcter preventivo, ya que en funcin de las condiciones del equipo o de ciertos parmetros se efectan las reparaciones con la intencin de anticiparse y prevenir daos mayores que afecten a la disponibilidad del equipo.

UNIDAD 2TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO

UNIDAD 2TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO

SE DENOMINAN TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTO LOS QUE SE EMPLEAN PARA ALIMENTACION DE EQUIPOS DE MEDICION, CONTROL O PROTECCION. LOS TRANSFORMADORES PARA INSTRUMENTOS SE DIVIDEN EN DOS CLASES:

1.- TRANSFORMADORES DE CORRIENTE. 2.- TRANSFORMADORES DE POTENCIAL.

ESPECIFICACIONES PARA TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO

A) TRANSFORMADOR DE CORRIENTE.

1.- funcin a desempear. 2.- relacin de transformacin (corriente primaria). 3.- tensin de operacin. 4.- clase de precisin y tolerancia.

B) TRANSFORMADOR DE POTENCIAL.

1.- funcin a desempear. 2.- Relacin de transformacin (voltaje primario). 3.- colocacin de las boquillas ( en caso de subestacin a la intemperie). 4.- clase de precisin y tolerancia.

NOMENCLATURA DE TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS

SIMBOLO USADO EN DIAGRAMAS UNIFILARES

PRECAUCIONES EN LA CONEXIN DE TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTOS

TC.- jams debe abrirse el circuito secundario debido a que se tendra en terminales un alto voltaje peligroso, nunca se usan fusible como proteccin, poner a tierra uno de los bornes de salida. TP.- nunca poner en cortocircuito las terminales del transformador. Poner a tierra uno de los bornes de salida, siempre debe haber fusibles en baja tensin, y algunas veces en alta tensin

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE.

SE CONOCE COMO TRANSFORMADOR DE CORRIENTE A AQUEL CUYA FUNCION PRINCIPAL ES CAMBIAR EL VALOR DE LA CORRIENTE DE UNO MAS O MENOS ELEVADO A OTRO CON EL CUAL SE PUEDAN ALIMENTAR INSTRUMENTOS DE MEDICION, CONTROL O PROTECCION, COMO AMPERMETROS, WATTMETROS, INSTRUMENTOS REGISTRADORES, RELEVADORES DE SOBRECORRIENTE, ETC.

SU CONSTRUCCION ES SEMEJANTE A LA DE CUALQUIER TIPO DE TRANSFORMADOR, YA QUE FUNDAMENTALMENTE CONSISTE DE UN DEVANADO PRIMARIO Y UN DEVANADO SECUNDARIO. LA CAPACIDAD DE ESTOS TRANSFORMADORES ES MUY BAJA, SE DETERMINA SUMANDO LAS CAPACIDADES DE LOS INSTRUMENTOS QUE SE VAN A ALIMENTAR, Y PUEDEN SER 15, 30, 50, 60, Y 70 VA.

ESTOS TRANSFORMADORES SON GENERALMENTE DE TAMAO REDUCIDO Y EL AISLAMIENTO QUE SE EMPLEA EN SU CONSTRUCCION TIENE QUE SER DE MUY BUENA CALIDAD, PUDIENDO SER EN ALGUNOS CASOS RESINAS SINTETICAS, ACEITE O LIQUIDOS NO INFLAMABLES (PYRANOL, CLOREXTOL, ETC.).

COMO ESTOS TRANSFORMADORES NORMALMENTE VAN A ESTAR CONECTADOS EN SISTEMAS TRIFASICOS, LAS CONXIONES QUE PUEDEN HACERSE CON ELLOS SON LAS CONEXIONES NORMALES TRIFASICAS ENTRE TRANSFORMADORES (DELTA DELTA, DELTA ESTRELLA, ETC.).

ES MUY IMPORTANTE EN CUALQUIER CONEXIN TRIFASICA QUE SE HAGAN CONECTAR CORRECTAMENTE LOS DEVANADOS DE ACUERDO CON SUS MARCAS DE POLARIDAD, Y SIEMPRE CONECTAR EL LADO SECUNDARIO A TIERRA. HAY TRANSFORMADORES DE CORRIENTE QUE OPERAN CON CORRIENTES RELATIVAMENTE BAJAS; ESTOS TRANSFORMADORES PUEDEN CONSTRUIRSE SIN DEVANADO PRIMARIO, YA QUE EL PRIMARIO LO CONSTITUYE LA LINEA A LA QUE VAN A CONECTARSE. EN ESTE CASO A LOS TRANSFORMADORES SE LES DENOMINA TIPO DONA.

LAS RELACIONES DE TRANSFORMACIN SON DE DIFERENTES VALORES, PERO LA CORRIENTE EN EL DEVANADO SECUNDARIO NORMALMENTE ES DE 5 AMPERES.

(DIAGRAMA UNIFILAR)

TIPOS DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

TIPOS DE TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

En el caso de los TC la conexin de los aparatos de su circuito secundario deber ser en serie.

en el caso de los TP la conexin de los aparatos de su circuito secundario debera ser en paralelo.

F= fusible de proteccin contra altas corrientes al TP.V= voltmetro o instrumento por alimentar.

LA RELACION DE TRANSFORMACION PARA EL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE SE ESTABLECE COMO:

Y EL DIAGRAMA VECTORIAL DEL TRANSFORMADOR IDEAL SERIA EL SIGUIENTE:

Debido a que puede existir una diferencia entre el valor especificado y el valor medido en la magnitud de las corrientes en un transformador de corriente (TC) se expresa el error de relacin para indicar la clase de precisin del transformador.

El error de la relacin de transformacin con respecto a las caractersticas de la carga por alimentar se puede expresar de acuerdo con la siguiente grafica:

ERROR DE ANGULO: en la misma forma que para los transformadores de potencial (TP) existe un error de ngulo que depende del servicio que preste el transformador, en los transformadores de corriente (TC) existe el mismo error ( que puede ser positivo o negativo) y que se indica por medio de un ngulo entre los vectores de corriente primaria (I1) y secundaria (I2) en el transformador).

La influencia del error de ngulo en los transformadores de corriente puede ser notable ya que conduce a errores de precisin en las mediciones por lo que se debe tratar en lo posible reducir al mnimo este tipo de errores. Se puede tratar de reducir el error de relacin o de ngulo actuando directamente sobre la corriente magnetizante del transformador tratando de reducirla a sus limites mas bajos.

En particular para los (TC) no es practica comn alimentar mas de un instrumento de proteccin (relevador) aunque puede alimentar, si es el caso, hasta dos instrumentos de medicin. De acuerdo con las normas internacionales de la CIE, las clases de precisin para los transformadores de corriente son las siguientes:

Como ya se ha indicado, los transformadores TC tienen su utilizacin principalmente en la alimentacin de instrumentos de medicin y proteccin, para lo cual se tienen ya recomendaciones establecidas por las normas y por los fabricantes en donde se indican las aplicaciones mas adecuadas en funcin del tipo de servicio por prestar. Existen otras designaciones de clases de precisin como las usadas por las normas ANSI en USA y que son de uso muy comn en otros pases. Las normas ANSI definen la clase de precisin como el error mximo admisible en % que un transformador de instrumento puede introducir en la medicin de potencia, expresndose como clases de precisin normales. Los transformadores de instrumento tienen diferente precisin de acuerdo con el empleo que se les de. A esta precisin se le denomina clase de precisin y se selecciona de acuerdo con la siguiente lista:

0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 1.2, 3.0, 5.1 y cada clase de precisin deber asociarse con una o varias cargas nominales de precisin, por ejemplo de 0.5 5.0. para el caso de los TC se dan en la tabla siguiente. Las tablas de precisin recomendadas segn el uso a que se destine el TC.

0.1. los pertenecientes a esta clase son generalmente transformadores patrones empleados en laboratorios para calibracin por contrastacin.

0.2. los de esta clase pueden emplearse como transformadores patrones o para alimentar instrumentos que requieran mucha precisin, como son instrumentos registradores, controladores, aparatos integradores, etc.

0.5. los transformadores pertenecientes a esta clase se emplean comnmente para alimentar instrumentos de medicin normal, como son ampermetros, voltmetros, wattmetros, varmetros, etc.

3. los transformadores para instrumento que pertenecen a esta clase son empleados normalmente para alimentar instrumentos de proteccin como son relevadores; la tolerancia permitida en esta clase es de 2.5 al 10%.

ASPECTOS GENERALES PARA LA SELECCIN DE TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO (POTENCIAL Y CORRIENTE)

Como elementos generales para la especificacin de transformadores de instrumento se deben considerar los siguientes:A) Tipo de instalacin.B) Tipo de aislamiento.C) Potencia.D) Clase de precisin.

A) TIPO DE INSTALACION:

Los transformadores de instrumentos se construyen para ser instalados en interiores o exteriores, es decir, pueden ser tipo interior o tipo interperie.

Normalmente por razones econmicas las instalaciones hasta de 25 KV se construyen de tipo interior, en tanto que de 34.5 KV en adelante es practica comn que sean interperie, aun cuando pudiera haber casos particulares de instalaciones con tensiones superiores a 34.5 KV que fueran tipo interior. B) TIPO DE AISLAMIENTO:

El tipo de aisladores empleados en los transformadores de instrumento puede variar segn el rango de tensin en que se instalen, as: 1.- para baja tensin.(hasta 1 KV) emplean como aislamiento resinas sintticas o aire. 2.- para tensin media:Y en tensiones comprendidas entre 3 y 25 KV emplean por lo general como aislamiento resinas sintticas y en algunos diseos antiguos aceite con envolvente de porcelana.3.- para alta tensin:para transformadores de instrumento que se usan en instalaciones elctricas de 34.5 KV y tensiones mayores se usa por lo general papel dielctrico impregnado en aceite colocados dentro de porcelana.

Desde el punto de vista de aislamiento los transformadores de instrumento deben cumplir con las siguientes especificaciones dielctricas:

Tensin de impulso o de rayo con onda de 1.2/50 microsegundos. Tensin a la frecuencia del sistema (60Hz) durante un minuto. Tensin a la frecuencia del sistema (60Hz) durante 10 seg. En hmedo. Tensin de impulso de maniobra con onda de 250/2500 microsegundos (para tensiones superiores a 300KV entre fases). Descargas parciales. Factor de potencia dielctrico.

C) POTENCIA:

Existen ligeras diferencias en el tratamiento de la determinacin de la potencia que debe tener un transformador de corriente o de potencial ya que cada uno opera con un parmetro fundamental diferente; pero en general los elementos que intervienen en la determinacin de la potencia son:

1.- la potencia de los instrumentos por alimentar.2.- el consumo de potencia de los conductores que conectan al transformador con los instrumentos por conectar.

Es frecuente, sobre todo en instrumentos de alta tensin, que la distancia entre el transformador de instrumento y el instrumento de medicin o proteccin sea relativamente grande, por lo que se debe tomar en consideracin el consumo de potencia de los conductores de alimentacin.

El consumo de los conductores se calcula a partir de sus caractersticas, es decir, para alimentar a un instrumento de corriente, por ejemplo a 5A se conoce el calibre del conductor o su seccin en mm2 y de tablas de conductores para el material considerado (generalmente cobre) se determina su resistencia o impedancia.

CORRIENTES TERMICAS Y DINAMICAS DE LOS TRANFORMADORES DE CORRIENTE.

Los transformadores de corriente pueden tener como primario el conductor del cual se va a tomar la medicin o bien un devanado que se encuentra en serie con el conductor, esto significa que las corrientes que circulan en el primario son las mismas que circula en el conductor, es decir, que en condiciones de corto circuito la corriente de cortocircuito tambin circula por el transformador de corriente.

CONEXIONES DE LOS TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO.

Los transformadores de instrumento empleados para la alimentacin de instrumentos de medicin y/o de proteccin en los circuitos trifsicos generalmente estn conectados en cualquiera de las conexiones tpicas de los circuitos trifsicos es decir, delta o estrella, aunque algunas veces, como el caso de los TP se pueden conectar en delta abierta (conexin v) cuando las caractersticas de la instalacin as lo permiten. En el caso particular de los transformadores usados para alimentar relevadores de proteccin es recomendable, en particular para aquellos que alimentan relevadores de falla a tierra, que se conecten con una conexin opuesta a la del devanado del generador cuando se protege este. Es decir, si un transformador esta en delta- estrella a tierra los transformadores de corriente en el lado de alta se deben de conectar a tierra. La razn de esto es que en las conexiones delta no se tiene circulacin de corrientes de secuencia cero por no tener punto de referencia a tierra y en algunos esquemas de proteccin se requiere que exista esta corriente.

Conexin estrella de los TC para alimentar relevadores de sobrecorriente y a tierra se indican como sigue:

Una conexin delta de transformadores de potencial se representa como sigue:

La conexin estrella de los TP:

2.1.2 TRANFORMADORES DE POTENCIAL (TPS)

Los transformadores de potencial se emplean para medicin y/o proteccin; su nombre se debe a que la cantidad principal por variar es la tensin, o sea que permiten reducir un voltaje de un valor que puede ser muy alto a un valor utilizado por los instrumentos de medicin o proteccin (generalmente 127 volts).Las tensiones primarias pueden tener valores relativamente altos, como 400 KV. Por ejemplo:

Si Kn es la relacin de transmisin V1 = tensin en el primarioV2 = tensin en el secundario

El diagrama vectorial de un transformador de potencial ideal sera el siguiente:

Io = corriente de excitacinI1 = corriente de cargaI1 = corriente total en el primariosI2 = corriente de carga en el secundarioDebido a que los devanados del transformador tienen una cada de voltaje el diagrama vectorial real es el siguiente:

De acuerdo a los diagramas vectoriales anteriores para los casos ideal y real se pueden observar que existen bsicamente dos tipos de errores en el uso de los transformadores de potencial; una se denomina error de relacin y el otro, error de fase o ngulo el primero se puede expresar en % como :

Este error de relacin puede ser positivo y negativo.

Desde el punto de vista de vista de especificacin de un transformador de potencial, adems de la relacin de transformacin, se debe indicar la potencia de consumo de los aparatos que va a alimentar y su clase de precisin.

La potencia por suministrar puede calcularse como sigue:

N1 y x1 son las resistencias y reactancias del primario.N2 y x2 son las resistencias y reactancias del secundario.E = ngulo de fase.I1 = corriente en el primarioI2 = corriente en el secundario

Z = impedancia de carga por alimentar (voltmetro, relevador, bobina de voltaje de un wattmetro, etc.)Por ejemplo, si se requiere que un amplificador de potencial pueda alimentar en su secundario a 100 volts, una carga de 50VA. Esta carga equivale a un valor de:I = = 0.5 A

O bien:Z = = = 200

La clase de precisin de acuerdo a las normas internacionales se expresa como la correspondencia entre los errores de relacin expresados en % y los errores de ngulo expresados en minutos; en la tabla siguiente se indica esta correspondencia.

ClaseError de relacin en %Error de ngulo en minutos (de arco)

0.1 0.1 5

0.2 0.2 10

0.5 0.5 20

1.01.0 40

3.0 3.0- - - -

De tal forma que como especificaciones importantes a considerar en un transformador de potencial, se tienen las siguientes:

1.- Relacin de transformacin V1/V22.- Potencia a alimentar en VA3.- Clase de precisin4.- Tipo de servicio (interno o intemperie) 5.- Numero de devanados un primario y un secundario, un primario y 2 secundarios, etc.6.- Especificaciones dielctricas6.1) Nivel bsico de aislamiento al impulso de 1.2/50 microsegundos6.2) Nivel de aislamiento a la tensin de 60 Hz. Un minuto

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

Es un transformador devanado especialmente, con un primario de alto voltaje y un secundario de baja tensin. Tiene una potencia nominal muy baja y su nico objetivo es suministrar una muestra de voltaje del sistema de potencia, para que se mida con instrumentos incorporados.Adems, puesto que el objetivo principal es el muestreo de voltaje deber ser particularmente preciso como para no distorsionar los valores verdaderos. Se pueden conseguir transformadores de potencial de varios niveles de precisin, dependiendo de que tan precisas deban ser sus lecturas, para cada aplicacin especial.Transformadores de Potencial Tipos VOZ-75, VOZ-11 y VOY-11

AplicacinLos transformadores de potencial uso exterior VOZ-75, VOZ-11 y VOY-11, estn diseados para aplicaciones de medicin y rels al exterior.Caractersticas de ConstruccinLas bobinas del primario y del secundario estn devanadas usando tcnicas especiales de arrollamiento y blindaje para una distribucin mejorada de los esfuerzos de tensin. Cada bobina est aislada cuidadosamente con pelcula de mylar para proporcionar un medio de alto dielctrico entre capas. La estructura completa de arrollamiento y los ncleos de doble lazo se ensamblan en una estructura de soporte.Para aislamiento y proteccin, el ensamble es fundido en epoxy cicloaliftico hidrofbico (HCEP) usando un proceso automtico de gelificacin a presin. El material HCEP ofrece excelentes propiedades de resistencia al arqueo superficial, ozono y a rayos ultravioleta, mientras mantiene la resistencia fsica. Las propiedades de la superficie hidrofbica del HCEP aseguran un comportamiento altamente confiable en ambientes hmedos o contaminados.Terminales:

Los terminales primarios de lnea son de cobre con estaado electroltico y aceptan conductores calibre #10 a 250 MCM. Los terminales secundarios tipo grapa aceptan alambre #14 hasta #3. Tambin se proporciona un terminal para puesta a tierra del circuito secundario del transformador.Caja de UninLa caja de unin se proporciona con huecos para tubo elctrico de 1" en cualquier extremo y una pre-perforacin para instalar un tubo elctrico de 1 en la parte inferior. La caja est sujetada al cuerpo el transformador con pernos y se la puede sacar fcilmente simplificando procedimientos de instalacin y de cambio.Placa baseLa placa base est fabricada de aluminio resistente a la corrosin y est asegurada al soporte de base encapsulado.MontajeLas unidades VOZ-75, VOZ-11 y VOY-11 se pueden instalar en posicin vertical, en cantilever o invertido. Se deben usar aparatos de alivio para soportar las conexiones de cableDimensiones de la unidad

2.3 Banco de capacitores

Conjunto de dos o ms capacitores interconectados entre s e integrados en un solo gabinete, que puede incluir accesorios, descargadores, protecciones elctricas, barras o cables de interconexin, dispositivos de conexin y desconexin, equipos de control y envolvente o estructura soporteFunciones del banco de capacitores Liberar capacidad en KVAR de el sistema elctrico.- Mejorar la regulacin de voltaje.- Reducir las prdidas en el sistema.- Proporcionar la energa reactiva demandada por las cargas inductivas- Evitar el pago de multas por bajo Factor de Potencia- Alcanzar bonificaciones por alto Factor de Potencia El uso de capacitores es para evitar que la energa reactiva este interaccionando con la red, por lo que se estara reduciendo la capacidad de transmisin y evitando valores de corriente en conductores sin ningn aprovechamiento

Componentes del banco de capacitores.

Los bancos de capacitores fijos deben contener como mnimo los siguientes componentes:a) Capacitores fijos.b) Interruptor principal.Los bancos de capacitores automticos deben contener :a) Capacitores fijos en diferentes cantidades y potencias, controlados automticamente.b) Interruptor principal.c) Circuito de control automtico (controlador o relevador de factor de potencia con visualizacin de contenido armnico).d) Transformador de corriente.e) Reactor de filtro de armnicas antirresonante o filtros de armnicas (esta norma de referencia).

Los bancos de capacitores, as como los elementos que lo integran, deben ser del tipo interior. Los capacitores deben ser instalados dentro de un gabinete metlico.a) capacitores fijosLos capacitores deben ser construidos totalmente con un sistema dielctrico seco a base de una pelcula de polipropileno metalizado entre otros, en caso de tener impregnacin con lquidos este debe ser biodegradable, no contaminante, no toxico, no polarizado, libre de bifenilos policlorados, que no afecten el medio ambiente.b) Interruptor principalLa capacidad de corriente del interruptor principal, no debe ser menor a 135 por ciento de la corriente nominal del banco de capacitores.El interruptor debe estar integrado dentro del mismo gabinete del banco de capacitores. La palanca de operacin del interruptor debe ser accionada desde el frente del equipo sin abrir la puerta.c) Circuito de control para bancos de capacitores automticos.El control del banco de capacitores debe estar formado por un elemento maestro (controlador o relevador de factor de potencia), relevadores de tiempo y los dispositivos auxiliares necesarios.El circuito de control debe estar diseado para operar tanto en forma manual como automtica. El modo de operacin debe ser a travs de un selector manual/automtico.d) Transformador de corrienteTipo: Segn las caractersticas del punto de instalacin, la seccin de la instalacin a compensar pueden ser de ncleo bipartido para montaje en barras de ncleo abierto tipo dona para instalar en cables de alimentacin. Para la seleccin del transformador de corriente deben considerarse las condiciones ambientales del sitio de instalacin.e) Filtros de armnicasEvitan que existan las corrientes armnicas Los filtros de armnicas de paso bajo se conectan en serie entre la red y la carga (exclusivamente cargas no lineales) y se seleccionan de acuerdo con las dimensiones de potencia del PA o con la corriente mxima de carga total.

Problemas tpicos que se presentan cuando existen corrientes de armnicas en un sistema son:

Equipamiento electrnico con fallos

- Sobrecalentamiento del equipamiento elctrico- Prdidas de energa- Periodos de inactividad costosos- Disparos molestos del interruptor automtico- Mal funcionamiento del equipamiento- Destruccin de los condensadores de potencia

Referencias de la Fig.1 - Capacitor.2 - Armazn.3 - Morseto de conexin.4 - Conductor de cobre.5 - Seccionador fusible autodesconectador.6 - Descargador de sobretensin.

Bancos automticos de capacitores

Cuenta con un regulador de VARS que mantiene el FP prefijado, ya sea mediante la conexin o desconexin de capacitores conforme sea necesario Pueden suministrar potencia reactiva de acuerdo a los siguientes requerimientos: constantes variables instantneos Se evitan sobrevoltajes en el sistema Elementos de los bancos automticos: Capacitores fijos en diferentes cantidades y potencias reactivas (kVAR) Relevador de factor de potencia Contactores Fusibles limitadores de corriente Interruptor ternomagntico general Los bancos de capacitores pueden ser fabricados en cualquier No. De pasos hasta 27 (pasos estndar 5,7,11 y 15) El valor de los capacitores fijos depende del No. De pasos previamente seleccionado, as como, de la cantidad necesaria en kVARs para compensar el FP a 1.0 A mayor No. de pasos, el ajuste es ms fino, dado que cada paso del capacitor es ms pequeo, permitiendo lograr un valor ms cercano a 1.0, no obstante ocasiona un mayor costo La conmutacin de los contactores y sus capacitores individuales es controlada por un regulador (vrmetro)

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, compatible con todas las marcas de tipo arranque elctrico.

Funciones de los tableros de transferencia automtica: * Sensar el voltaje de alimentacin. * Dar la seal de arranque a la planta cuando el voltaje falta, baja o sube de un nivel adecuado. * Realizar la transferencia de la carga de la red comercial a la planta y viceversa. Esta funcin se realiza por medio de contactores segn la capacidad requerida. * Tiempo de retransferencia de 1 a 2 minutos al detectar corriente normal en el CFE. * Tiempo de desfogue 1 a 2 minutos para enfriamiento de motor. * Cargador de bateras incluido.

2.5 Mantenimiento a equipo secundario

Mantenimiento Correctivo

Este mantenimiento tambin es denominado mantenimiento reactivo, tiene lugar luego que ocurre una falla o avera, es decir, solo actuar cuando se presenta un error en el sistema. En este caso si no se produce ninguna falla, el mantenimiento ser nulo, por lo que se tendr que esperar hasta que se presente el desperfecto para tomar medidas de correccin de errores. Este mantenimiento trae consigo las siguientes consecuencias: Paradas no previstas en el proceso productivo Afecta las cadenas productivas, es decir, que los ciclos productivos posteriores se vern parados a la espera de la correccin de la etapa anterior. Presenta costos por reparacin y repuestos no presupuestados La planificacin del tiempo que estar el sistema fuera de operacin no es predecible.

Mantenimiento Preventivo

Este mantenimiento tambin es denominado mantenimiento planificado, tiene lugar antes de que ocurra una falla o avera, se efecta bajo condiciones controladas sin la existencia de algn error en el sistema. Se realiza a razn de la experiencia y pericia del personal a cargo, los cuales son los encargados de determinar el momento necesario para llevar a cabo dicho procedimiento; el fabricante tambin puede estipular el momento adecuado a travs de los manuales tcnicos.

Caractersticas del mantenimiento preventivo Se realiza en un momento en que no se esta produciendo, por lo que se aprovecha las horas ociosas de la planta. Se lleva a cabo siguiente un programa previamente elaborado donde se detalla el procedimiento a seguir. Cuenta con una fecha programada, posee un tiempo de inicio y de terminacin preestablecido. Esta destinado a un rea en particular y a ciertos equipos especficamente. Aunque tambin se puede llevar a cabo un mantenimiento generalizado de todos los componentes de la planta. Permite a la empresa contar con un historial de todos los equipos, Permite contar con un presupuesto aprobado por la directiva

Mantenimiento Predictivo

Consiste en determinar en todo instante la condicin tcnica (mecnica y elctrica) real de la mquina examinada, mientras esta se encuentre en pleno funcionamiento, para ello se hace uso de un programa sistemtico de mediciones de los parmetros ms importantes del equipo. Tiene como objetivo disminuir las paradas por mantenimientos preventivos, y de esta manera minimizar los costos por mantenimiento y por no produccin.

Tcnicas utilizadas pare el mantenimiento predictivo Analizadores de Fourier (para anlisis de vibraciones) Endoscopia (para poder ver lugares ocultos) Ensayos no destructivos (a travs de lquidos penetrantes, ultrasonido, radiografas, partculas magnticas, entre otros) Termovisin (deteccin de condiciones a travs del calor desplegado) Medicin de parmetros de operacin (viscosidad, voltaje, corriente, potencia, presin, temperatura, etc.)

Mantenimiento Proactivo

Este mantenimiento tiene como fundamento los principios de solidaridad, colaboracin, iniciativa propia, sensibilizacin, trabajo en equipo, de modo tal que todos los involucrados directa o indirectamente en la gestin del mantenimiento deben conocer la problemtica del mantenimiento, es decir, que tanto tcnicos, profesionales, ejecutivos, y directivos deben estar concientes de las actividades que se llevan a acabo para desarrollas las labores de mantenimiento. Cada individuo desde su cargo o funcin dentro de la organizacin, actuar de acuerdo a este cargo, asumiendo un rol en las operaciones de mantenimiento, bajo la premisa de que se debe atender las prioridades del mantenimiento en forma oportuna y eficiente.

Mantenimiento preventivo visual

Transformador de potencia Construcciones civiles, tanque, conexin a tierra, porcelanas de los bushings, limpieza general, tanque conservador, radiadores, ventiladores, silicagel, rel Buchholz, cambiador de taps, manmetro, vacumetro, nivel de aceite, indicador de temperatura, caja de control, terciario, temperaturas de aceite y bobinasInterruptores (aceite, SF6, vaco, aire) Fundaciones civiles, estructura, conexin a tierra, porcelanas, indicador de estado, mando, borneras, calefaccin, hermeticidad, fugas de aceite, presin de gas (N2), nmero de operaciones, hermeticidadTransformadores de medida (CTs, PTs, CCPDs) Fundaciones civiles, estructura, conexin a tierra, porcelanas, visor de aceite, nivel de aceite, calefaccin, caja de borneras, nivel de N2, capacitorSeccionadores Fundaciones civiles, estructura, conexin a tierra, porcelanas, hermeticidad mando, rel de conexin a tierra Pararrayos Fundaciones civiles, estructura, conexin a tierra, porcelanas, anillo equipotencial, nmero de descargas, conexin de potenciaBanco de capacitores Fundaciones civiles, estructura soporte, conexin a tierra, malla de seguridad, sealizacin, aisladores conexiones, fugas Banco de bateras Estructura soporte, conexin a tierra, ventilacin, tensin de banco, tensin de cada celda, nivel, temperatura, densidad

Mantenimiento de un preventivo transformador de potencia

Medida de resistencia de devanados.- La resistencia elctrica del arrollamiento de los devanados en los transformadores se altera por la existencia de cortocircuitos entre espiras, defectos trmicos en su aislamiento por deficiencias en los contactos del regulador en carga del transformador. El control del valor de esta resistencia facilita la toma de decisiones de mantenimiento, especialmente en intervenciones por avera.

Prueba de bateras recomendadas por IEEE

Las pruebas mensuales incluye la medicin de la tensin del conjunto, inspeccin de la apariencia, medicin de temperatura ambiente, corriente de flotacin. Las pruebas cada cuatro meses incluyen impedancia, gravedad especfica y temperatura de celda. Medirse la resistencia del bastidor de la batera y la resistencia de conexin entre celdas

Mantenimiento preventivo a banco de capacitores a) Medicin de capacitancia. b) De medicin de la tangente del ngulo de perdidas en el capacitor a temperatura elevada. c) Prueba de tensin entre terminales. d) Prueba de tensin corriente alterna entre terminales y contenedor. e) Prueba de dispositivo interno de descarga. f) Prueba de hermeticidad. g) Prueba de descarga en fusibles internos.