AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DEL FORTALECIMIENTO DE LA EDUCACINFACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURAESCUELA ACADEMICA DE ING. CIVIL

INTEGRANTES : Curo Moscoso Keyla.Lpez Montalbn Juan. Maco Inga Sindy.Quezada Carreo L Ennis.Ramrez Morocho Alexander.Viera Cruz Nilber.CURSO:Instalaciones Elctricas.

TEMA : Subestacin Elctrica.FECHA:01 Julio del 2015.

DOCENTE:Ing. Jorge Tapia

INTRODUCCION

Sabemos que una de las fuentes principales para impulsar el desarrollo de las industrias, comercios de una ciudad, y del bienestar de los usuarios, para poder disfrutar las comodidades en su hogar son muy importantes, una de ellas es la energa elctrica, que proviene desde los centros de generacin pasan a su vez, a las subestaciones instaladas estratgicamente para de ah por medio de circuitos elctricos distribuirse hacia los puntos de consumo.

La electricidad es uno de los principales vectores energticos y su transporte, reparto y distribucin es muy importante. Las subestaciones elctricas son, por tanto, una de las claves de este sistema. En concreto, estas instalaciones son aquellos dispositivos de control e interconexin de los puntos de confluencia de la red mallada por la que se realiza la transmisin de energa. Adems, son las propias subestaciones las encargadas de realizar la transformacin de tensin de los niveles ms bajos de generacin y distribucin al nivel elevado de transporte.

EVOLUCIN HISTRICA DE SUBESTACIONESLa tecnologa elctrica y sus avances han permitido que la naturaleza de las subestaciones haya evolucionado a lo largo de los aos. Las causas han sido varias pero se podra decir que todas se remiten al aumento del consumo energtico individual en los pases desarrollados, al aumento de la poblacin y a la mayor dependencia de la electricidad como vector energtico. Las tres han implicado directamente que sea necesaria una mayor energa en las viviendas y en la industria. Para ello, era necesaria una mayor generacin de electricidad. Principalmente, se empez a primar la produccin a gran escala debido al precio econmico del carbn como fuente de energa. Posteriormente del petrleo y de la energa nuclear. Todas ellas requieren plantas de generacin de gran escala para ser viables y obtener unos rendimientos de funcionamiento aceptables. Adems, la generacin hidrulica a escala importante slo podra estar situada en enclaves determinados con saltos y caudales que lo permitan. Esto implica inevitablemente una produccin localizada de electricidad a gran escala. Adems durante el siglo XX en toda Europa se va produciendo un inevitable proceso de desruralizacin y la poblacin comienza a desplazarse y a agruparse en grandes ciudades, adems del crecimiento demogrfico y de desarrollo al que se ven sometidos los pases. Por estos motivos, al tener grandes puntos de generacin localizados y densidades de consumo en las ciudades, se requiere unos flujos de energa elevados de los unos a los otros. El envo de energa a travs de lneas elctricas, debido a la resistencia de los conductores genera muchas prdidas y por ello se busca, para reducirlas, bajar las intensidades elevando las tensiones. El elevamiento de las tensiones ha requerido de investigacin para establecer nuevos sistemas de aislamiento, mejora de la proteccin, de la Implantacin y del diseo de dispositivos. Las subestaciones como elementos de operacin del sistema de transporte han tenido que acompaar a este proceso de incremento de tensiones y potencias. Por ello, el avance en este campo implicaba directamente mejoras en las subestaciones. Principalmente este avance ha sido ms acusado en la aparamenta y subestaciones dentro de un ncleo urbano que es donde ms problemas de espacio y seguridad se han requerido, adems de ser el ltimo punto en el que la potencia llega a su fin.La disponibilidad de cables de potencia para alta tensin (aceite fluido) a partir del ao 1920 hizo posible la construccin de subestaciones de tipo interior integradas en el casco urbano de las ciudades. Sin embargo la aparamenta utilizable en estas subestaciones, as como la incapacidad de reducir las distancias elctricas, al no disponer de otro medio aislante que el aire, supuso que el tamao de estas subestaciones no se redujera fundamentalmente con respecto a las instalaciones convencionales. Mucho ms tarde (1950) se desarrollaron tecnologas para la construccin de barras aisladas que permitieron una cierta reduccin del tamao de las instalaciones, muy condiciones an a la utilizacin de aparamenta de interior, que si bien estaba especialmente diseada para este tipo de subestaciones, no haca posible una reduccin significativa de las dimensiones. La aparicin de las instalaciones aisladas con gas (SF6) en el ao 1960, supuso un paso importantsimo en el diseo de las subestaciones, consiguindose los resultados espectaculares en la reduccin de la superficie y volumen total necesario. Adems el desarrollo de elementos de corte de suministro utilizando el SF6 ha permitido el flujo de potencia de manera ms segura ya que los dispositivos que cumplan los requisitos funcionaban con aceite y provocaban incendios y explosiones adems de necesitar un mantenimiento habitual. El grado de desarrollo tecnolgico conseguido por estos equipos, y los niveles de coste actuales, hacen que la adopcin de este tipo de soluciones sea una alternativa indiscutible en el diseo y construccin de subestaciones.

SUBESTACION ELECTRICAUnasubestacin elctricaes una instalacin destinada a modificar y establecer los niveles detensinde una infraestructura elctrica, para facilitar el transporte y distribucin de laenerga elctrica. Su equipo principal es eltransformador. Es un conjunto de dispositivos elctricos, que forman una parte de un sistema elctrico de potencia, donde su principal funcin es: Transformar tensiones y derivar circuitos de potencia.Normalmente est dividida en secciones, por lo general 3 principales, y las dems son derivadas.Las secciones principales son las siguientes:1. Seccin de medicin.2. Seccin para las cuchillas de paso.3. Seccin para el interruptor.Las subestaciones pueden ser de dos tipos:1. Subestaciones de transformacin: son las encargadas de transformar la energa elctrica mediante uno o ms transformadores. Estas subestaciones pueden ser elevadoras o reductoras de tensin.2. Subestaciones de maniobra: son las encargadas de conectar dos o ms circuitos y realizar sus maniobras. Por lo tanto, en este tipo de subestaciones no se transforma la tensin.

Subestaciones transformadoras elevadoras.Elevan la tensin generada de media a alta o muy alta para poderla transportar. Se encuentran al aire libre y estn situadas al lado de las centrales generadoras de electricidad.La tensin primaria de los transformadores suele estar entre 3 y 36kV. Mientras que la tensin secundaria de los transformadores est condicionada por la tensin de la lnea de transporte o de interconexin (66, 110, 220 380 kV).

Subestaciones transformadoras reductoras.Son subestaciones con la funcin de reducir la tensin de alta o muy alta a tensin media para su posterior distribucin.La tensin primaria de los transformadores depende de la tensin de la lnea de transporte (66, 110, 220 380 kV). Mientras que la tensin secundaria de los transformadores est condicionada por la tensin de las lneas de distribucin (entre 6 y 30kV).Una subestacin, queda formada bsicamente por varios circuitos elctricos o posiciones, conectadas a travs de un sistema de conductoras. Cada circuito elctrico est compuesto a su vez por interruptores, transformadores y seccionadores.

El interruptor es el aparato de desconexin que puede asegurar la puesta en servicio o puesta fuera de servicio de un circuito elctrico y que, simultneamente, est capacitado para garantizar la proteccin de la instalacin en que han sido montados contra los efectos de las corrientes de cortocircuito. Dichos aparatos deben ser capaces de cortar la intensidad mxima de corriente de cortocircuito. Por tanto. Su eleccin depende principalmente de la potencia de cortocircuito.

Los transformadores, de intensidad y tensin, dan la informacin necesaria al circuito de medida, para poder detectar la falta y actuar sobre. Los equipos de proteccin necesitan de estos datos para poder actuar eficazmente.

Los seccionadores son equipos capaces de aislar elctricamente los diferentes elementos, componentes o tramos de una instalacin o circuito, con el fin de realizar labores de mantenimiento con la seguridad adecuada. Tambin son utilizados como selectores de barras o como by-pass para aislar a algn equipo fuera de servicio. Los seccionadores slo pueden ser utilizados fuera de carga.

Paralelamente a estos equipos, existen tambin las autovlvulas, equipos de proteccin que se disponen previamente a otros aparatos con el fin de protegerlos en caso de falta en la red.

Los embarrados son el conjunto de cables o tubos conductores de la energa elctrica al que se conectan todos los circuitos, sirviendo de pasillo de unin entre todos ellos. La configuracin de estas barras puede ser de diferentes maneras, dependiendo del nivel de tensin, la finalidad de la subestacin, la fiabilidad necesaria o incluso las costumbres en ciertos pases. Las configuraciones ms tpicas son: simple barra, doble barra, triple barra, interruptor y medio y anillo

Las subestaciones se pueden clasificar segn la funcin que desempean en la red elctrica como: Subestaciones de generacin, cuyo cometido es conectar e incorporar a la red la energa producida por los diferentes centros de generacin de un pas (trmicos, hidrulicos, elicos, etc.)Estas subestaciones suelen tener que elevar el nivel de tensin de la energa, desde los valores de generacin a los valores de transporte.

Subestaciones de transporte de la energa, desde su punto de generacin hasta las reas de consumo. Actan de interconexin entre un nmero variable de lneas de la red.

Subestaciones de distribucin, que conectan las lneas de transporte con las ramas de distribucin de la energa, a menor nivel de tensin, para su transporte local y distribucin.Atendiendo a las soluciones constructivas de la subestacin, se pueden dividir en: Subestaciones de intemperie, donde la aparamenta elctrica y los embarrados estn situados a la intemperie, enclavados sobre el terreno a travs de estructuras metlicas o de hormign y sus cimentaciones.

Subestaciones de interior, donde el conjunto de la subestacin se ubica en edificaciones, utilizndose sistemas de construccin convencionales o prefabricados. Estos sistemas obedecen a criterios ambientales o de emplazamiento.Dependiendo del tipo de aparamenta utilizada, se puede realizar otra clasificacin: Subestacin convencional, que monta los componentes discretos convencionales conectados entre s mediante conexiones realizadas in situ. Pueden realizarse en intemperie o interior.

Subestaciones blindadas, que utilizan los componentes integrados y montados en fbrica, protegidos mediante pantallas metlicas y aisladas generalmente mediante gas (SF6). Pueden realizarse en intemperie o interior..

LAS FUNCIONES DE LA SUBESTACION SON: Explotacin: La subestacin tiene como meta el dirigir el flujo de energa de una manera ptima, tanto desde el punto de vista de prdidas energticas, como de la fiabilidad y seguridad en el servicio. Interconexin: Se encarga de la interconexin de las diferentes lneas que forman una red elctrica, de igual o diferente tensin, as como tambin de la conexin de un generador a la red. Seguridad: del sistema elctrico, en caso de falta.

LOCALIZACIN DE UNA SUBESTACIN

Para la localizacin de una subestacin elctrica depende o se deriva de un estudio de planeacin, a partir del cual se localiza, con la mayor aproximacin, el centro de carga de la regin que se necesita alimentar.Muchos factores influyen para la correcta seleccin del tipo de subestacin para una aplicacin dada. El tipo de subestacin ms apropiado depende de factores tales como el nivel del voltaje, capacidad de carga, consideraciones ambientales, limitaciones de espacio en el terreno y necesidades de derecho de va de la lnea de transmisin.Pasos:1. Planeacin.2. Ciclo de carga distribuida.3. Alimentacin elctrica.4. Cargas mximas.5. Numero de transformadores.6. Capacidad instalada en kVA.7. % de crecimiento a 10 aos.8. Futura expansin.9. rea de terreno en m2.

OBJETIVO DE DISEOUna subestacin Elctrica debe ser confiable, econmica, segura y con un diseo tan sencillo como sea posible; ste ltimo debe proporcionar un alto nivel de continuidad de servicio y contar con medios para futuras ampliaciones, flexibilidad de operacin y bajos costos inicial y final.Debe estar equipada con lo necesario para dar mantenimiento a lneas, interruptores automticos y disyuntores, sin interrupciones en el servicio ni riesgos para el personal y los consumidores.

CAPACIDAD DE UNA SUBESTACINLa capacidad de una subestacin se fija, considerando la demanda actual de la zona en kVA, ms el incremento en el crecimiento, obtenido por extrapolacin, durante los siguientes 10 aos, previendo el espacio necesario para las futuras ampliaciones.TENSIONES DE UNA SUBESTACIN Las tensiones en un sistema de potencia se normalizan, en primer trmino, dependiendo de las normas que se utilizan en cada pas, y en segundo trmino, segn las normas internas de las empresas propietarias de los sistemas elctricos.

Baja Tensin: 380 / 220 V 440 / 220 V Media Tensin: 20,0 kV (*)22,9 kV 22,9 / 13,2 kV 33 kV 33 / 19 kV Alta Tensin: 60 kV 138 kV 220 kV Muy Alta Tensin: 500 kV

Modelo de Sistema de Monitoreo y Control en Subestaciones Elctricas.Siguiendo los modelos de los sistemas de control, desde el punto de vista del control y automatizacin de subestaciones elctricas; por lo general se definen 4 niveles de automatizacin, considerado el nivel 0 como el inferior y el 3 como el superior.

El primer nivel (nivel 0), es el nivel de Patio o nivel de Procesos, en el cual se encuentran los equipos de campo, como lo son interruptores y seccionadores. Estos equipos, por lo general, poseen el mando del control en cada uno de ellos. El control de la operacin de este nivel se puede realizar desde cada uno de los equipos o desde los circuitos de cada una de las celdas, de acuerdo a la lgica de control y enclavamientos que posea cada circuito. El segundo nivel (nivel 1), es el nivel de Baha o IEDs, est conformado por equipos especializados en controlar y proteger la operacin de los equipos de campo. En este nivel, el control de la operacin es dado desde el propio IED o desde los tableros en los cuales se encuentre instalado el IED, en dichos tableros se poseen pulsadores, botones y rels auxiliares que en conjunto realizan las funciones de control, enclavamientos, regulacin, proteccin y medicin de las seales de campo. El tercer nivel (nivel 2), es el nivel de Subestacin, en el cual desde un sistema SCADA HMI, se realizan las funciones de control, supervisin y adquisicin de datos de toda la Subestacin. En este nivel el control de la operacin se realiza desde el Software SCADA implementado y el control y la seguridad de las maniobras a efectuarse es resguardada bajo el control de cada uno de los operadores y supervisores del sistema SCADA. El cuarto nivel (nivel 3), es el nivel de Centro de Control SCADA, en este nivel se concentra la informacin de los sistemas SCADA HMI implementados en el tercer nivel, en este nivel es primordial el medio de comunicacin establecido entre el Centro de Control SCADA con los sistemas SCADA HMI de cada subestacin, pues la confiabilidad del sistema ser controlada y supervisada desde este nivel.CONEXIONES A TIERRA DE LAS SUBESTACIONES ELCTRICASLa conexin a tierra de todas las partes metlicas de interruptores, estructuras, tanques de transformadores, calzadas metlicas, cercas, montajes de acero estructural de edificios, tableros de conmutacin, secundarios de transformadores de medida, etc., garantizan que una persona que toque el equipo o se encuentre cerca del mismo, no pueda recibir descarga peligrosa si un conductor de alto voltaje relampaguea o entra en contacto con cualquier equipo energizado.IMPORTANCIA DE LAS CONEXIONES A TIERRA DE LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS Proporcionar la conexin a tierra para el neutro a tierra para transformadores, reactores y capacitores. Constituyen la trayectoria de descarga apararrayos de barra, protectores, espintermetros y equipos similares. Garantizan la seguridad del personal de operacin al limitar las diferencias de potencial que puedan existir en una subestacin.MANTENIMIENTO A LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS Mantenimiento PreventivoEs el ms utilizado y se realiza antes de que ocurra una falla o avera, se efecta bajo condiciones controladas sin la existencia de algn error en el sistema.

Mantenimiento CorrectivoEs el aplicado cuando ocurre una falla o avera inesperada, se efecta bajo condiciones de riesgo y se estudia el origen del error en el sistema que causo la falla.PASOS A SEGUIR EN EL MANTENIMIENTO A LAS SUBESTACIONES ELCTRICAS Dejar fuera las cargasEste paso consiste en bajar cada uno de los interruptores principales con que se cuente en el lugar donde se este prestando el servicio, con la finalidad de no averiar instrumentos o daar el sistema elctrico.

Solicitud de libranzaSe tramita con el ente de comisin estadal de electricidad, 2 semanas antes de realizar el mantenimiento preventivo y se les comunica a los consumidores la interrupcin del servicio.

Limpieza de aislamientos Consiste en limpiar los aislamientos de la subestacin, y este se refiere a lo que es la limpieza de cuchillas fusibles, lijar las reas de contactos, limpieza de los apartarrayos, verificar el estado en que se encuentran, limpieza de aisladores de paso, que estos no se encuentren rotos o despostillados etc.

Limpieza de tableros Consiste en retirar el polvo y la suciedad en los interruptores principales.

Inspeccin de los transformadores

Limpiar el tanque y sus accesorios. Revisar el nivel de aceite. Revisar la temperatura del transformador a que esta operando. Limpiar los bushings primarios y secundarios del transformador. Realizar pruebas para conocer las condiciones del transformador (aislamiento, rigidez dielctrica, acidez u otras)SEGURIDAD PARA LAS SUBESTACIONES ELCTRICASPara evitar las negligencias en las Subestaciones Elctricas se debe considerar que: Todas las partes metlicas deben estar al potencial de tierra. El rea perimetral debe estar aterrizada en su totalidad. El nivel de aislamiento de los componentes activos de la S.E. deben superar el Nivel bsico de Impulso. Toda la capacidad trmica de los aisladores ha de superar los 90C. La altura de las barras respecto al suelo ha de ser mayor de 3 metros. No se permite el trnsito de personas por reas de la subestacin que se encuentren energizadas. La distancia mnima entre la cerca perimetral y el transente es de un 1.5 metros. Cuando se trabaja una actividad de reparacin y/o mantenimiento, se debe de conectar a tierra las barras que corresponden a la zona de trabajo y mantener desconectados los circuitos correspondientes.

PRINCIPALES TIPOS DE AVERAS Y SUS SISTEMAS DE PROTECCINLas averas ms frecuentes que se producen en los circuitos elctricos son: Cortocircuito: es la conexin voluntaria o accidental de dos puntos de un circuito entre los que hay una diferencia de potencial. Estas averas se tienen que eliminar en un tiempo inferior a los 5 segundos.Los sistemas de proteccin utilizados son: Fusibles. Seccionadores. Interruptores electromagnticos.

Sobreintensidad: es una intensidad superior a la nominal y puede producir a su tiempo una sobrecarga o un cortocircuito. Se entiende por sobrecarga un aumento de corriente que sobrepasa la corriente nominal.Los sistemas de proteccin utilizados son: Fusibles. Interruptores electromagnticos y magnetotrmicos.

Contacto directo: es el contacto entre personas y partes activas de la instalacin.Los sistemas de proteccin utilizados son: Aislar las partes activas de la instalacin. Habilitar una distancia de seguridad mediante obstculos.

Contacto indirecto: contacto de personas con masas que se encuentran accidentalmente en tensin, como por ejemplo suele pasar con las carcasas de las mquinas elctricas.La proteccin contra contactos indirectos ms utilizada es la que combina el interruptor diferencial con las masas de tierra.

Perturbaciones: Sobretensiones: tensiones superiores al valor mximo que pueden existir entre dos puntos de una instalacin elctrica. Para evitar las sobretensiones se utilizan rels de proteccin contra sobretensiones. Subtensiones: tensin inferior a la tensin nominal de funcionamiento del circuito. Para evitar las subtensiones se instalan rels de proteccin contra subtensiones.

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