Programa de la asignatura ASIGNATURA: CENTRALES Y SUBESTACIONES

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1 ASIGNATURA: CENTRALES Y SUBESTACIONES Código: Titulación: INGENIERO TÉCNICO INDUSTRIAL (ELECTRICIDAD) Curso: TERCERO Profesor(es) responsable(s): - JUAN MARTÍNEZ TUDELA - Departamento: INGENIERÍA ELÉCTRICA Tipo (T/Ob/Op): OBLIGATORIA Créditos (T+P): 10 5 Descriptores de la asignatura según el Plan de Estudios: Control, producción y demanda de energía eléctrica. Servicios auxiliares de las centrales. Centrales eléctricas especiales. Subestaciones transformadoras. Elementos constituyentes. Control y protección de subestaciones. Objetivos de la asignatura: Conocer la estructura y organización del sistema eléctrico español. Conocer los problemas que plantea la cobertura de la demanda. Conocer la estructura y funcionamiento de la central de producción. Conocer la estructura y funcionamiento de los distintos tipos de subestaciones Conocer los diferentes sucesos, defectos y faltas que pueden modificar los parámetros normalizados del sistema eléctrico. Conocer los diferentes medios de protección y detección de las faltas y defectos que se producen en el sistema eléctrico Materias relacionadas con esta asignatura: - Teoría de Circuitos - Máquinas Eléctricas Programa de la asignatura A. Programa de Teoría: TEMA 1. FUENTES DE ENERGÍA Fuentes de energía. Clasificación En qué medida se utilizan en la actualidad los diferentes recursos energéticos Problemas de la producción de electricidad El sector energético español y el PEN

2 TEMA 2. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS CENTRALES. CUALIDADES DEL SERVICIO Tensión Frecuencia Fiabilidad Clasificación de las centrales Evolución de la producción y del sistema eléctrico en España. TEMA 3. COBERTURA DE LA DEMANDA, VARIABLES Y PARÁMETROS DE LA PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD Curva de carga diaria Parámetros derivados de la curva monótona de carga Parámetros relativos a la producción. TEMA 4. ASPECTOS ECONÓMICOS Y TÉCNICOS DE LOS MEDIOS DE PRODUCCIÓN Aspectos económicos Aspectos técnicos La cobertura de la carga Ley del Sector Eléctrico TEMA 5. CENTRALES HIDRÁULICAS DE BOMBEO Filosofía de funcionamiento Tipos de centrales de bombeo Ventajas e inconvenientes de las centrales de bombeo Aspectos económicos de las centrales de bombeo Balance económico Equipo electromecánico Métodos de arranque de los grupos de bombeo binarios. TEMA 6. CENTRALES MINIHIDRÁULICAS Situación en la Unión Europea Proyecto de mini-hidráulicas en la U.E Situación en España. Recursos hidráulicos disponibles Situación actual por comunidades autónomas Tipos de minicentrales hidroeléctricas Estudio hidrológico Criterios de diseño. Determinación del caudal de equipamiento Altura del salto. Potencia a instalar Descripción de la obra civil Turbinas hidráulicas Comparación entre diferentes tipos de turbinas Generadores Equipo eléctrico general Elementos de regulación, control y protección Servicios auxiliares Automatización.

3 TEMA 7. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS, DISPOSICIÓN Y REFRIGERACIÓN DE LOS GENERADORES SÍNCRONOS TRIFÁSICOS Características constructivas generales de turbogeneradores Características constructivas de los generadores para centrales hidráulicas Disposición de los generadores en centrales hidráulicas: suspendido, apoyado y en sombrilla Refrigeración de los alternadores por hidrógeno: condiciones de funcionamiento, descripción del sistema Refrigeración de un alternador por agua: objeto y principios del circuito de agua del estátor; disposiciones generales. TEMA 8. SISTEMAS DE EXCITACIÓN. REGULACIÓN DE TENSIÓN Parámetros básicos Excitación por máquina de corriente continua Excitación con diodos rectificadores Excitación mediante diodos giratorios: generalidades Estabilidad estática Estabilidad dinámica de los alternadores Reguladores de tensión. TEMA 9. CONTROL DE LA FRECUENCIA. REGULACIÓN DE FRECUENCIA-POTENCIA Componentes de un regulador de velocidad (frecuencia-potencia) Regulador automático. Funcionamiento Estatismo de un regulador. Curva de estatismo Regulación secundaria. TEMA 10. FUNCIONAMIENTO EN PARALELO DE GENERADORES. ESTABILIDAD ESTÁTICA Y DINÁMICA Reparto de carga entre dos generadores acoplados en paralelo Funcionamiento en paralelo de centrales eléctricas Regulación de frecuencia-potencia en redes de intercambio. TEMA 11. INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DEL CORTOCIRCUITO. ESTUDIO DEL CORTOCIRCUITO EN BORNES DEL GENERADOR SÍNCRONO Tipos de cortocircuitos Influencias del estado de la red sobre el cortocircuito Efectos que producen las corrientes de cortocircuito. Necesidad de su estudio Cortocircuito alejado del generador a tensión constante Cortocircuito en los bornes del generador. TEMA 12. PROTECCIONES DE ALTERNADORES Protección diferencial Protección de sobretensión Protección de subtensión Protección contra falta a tierra en la red exterior Protección de pérdida de excitación (subexcitación) Protección de cortocircuitos entre espiras.

4 12.7- Protección de contactos a tierra en el estátor Protección de falta a tierra en el rotor Protección de retorno de energía Protección de carga asimétrica Protección de mínima impedancia en la estrella del generador Protección de mínima impedancia en el lado de A.T. del transformador Protección de subfrecuencia Protección de sobrevelocidad Protección de energización involuntaria o de máquina muerta Fatigas del eje Disparo de las protecciones. TEMA 13. SERVICIOS AUXILIARES DE LAS CENTRALES Esquema general de una red de servicios auxiliares Clasificación de los servicios auxiliares Servicios auxiliares de una central térmica Esquemas unifilares utilizados Uso del interruptor del generador Criterios de seguridad en diseño y funcionamiento. TEMA 14. ELEMENTOS DE LA SALA DE MANDO Y CONTROL Jerarquización del mando y control Cuadros de mando y control Centros de carga, centros de control de motores Estaciones de control local Sistemas de alarma y supervisión de circuitos. TEMA 15. USO Y ESTRUCTURA DEL ORDENADOR PARA EL CONTROL AUTOMÁTICO DE CENTRALES Modos de funcionamiento Proceso de adquisición de datos, muestreo de señales de entrada y registro de salidas. Contaminación electromagnética Estructura del ordenador: Hardware Estructura del ordenador: Software. SUBESTACIONES TEMA 1- CONCEPTOS GENERALES DE LAS SUBESTACIONES Subestación eléctrica. Definición Subestación de Transformación. Clasificación Constitución de una Subestación Localización, capacidad y tensión de la Subestación Diagramas unifilares de barras colectoras. Criterios de elección. TEMA 2- CONDICIONES GENERALES DE INSTALACIÓN EN LA S. T. RESPECTO AL GRADO DE AISLAMIENTO. INSTRUCCIONES REGLAMENTARIAS Aislamiento. Nivel de aislamiento Coordinación del aislamiento Nivel de aislamiento para el soporte de barras Distancias dieléctricas en Subestaciones.

5 2.5. Distancia dieléctrica entre fases Descargas superficiales Corrientes en una subestación. TEMA 3- TRANSFORMADOR DE POTENCIA. DESCRIPCIÓN. FORMAS DE CONEXIÓN. ENSAYOS Y PRUEBAS Disposición constructiva del transformador Formas de conexión en los transformadores de potencia Pruebas. TEMA 4- PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA Protección contra sobretensiones Protección contra sobrecargas Protección Buchholz Protección diferencial Protección diferencial de neutro Protección de cuba o Howard Protección del sistema de refrigeración Protección del regulador de tensión Protección de sobreintensidad Protección de mínima impedancia Protección de subfrecuencia. TEMA 5- REACTANCIAS DE PUESTA A TIERRA. BANCO DE CONDENSADORES Tratamiento del neutro en un sistema eléctrico Análisis de una red de media tensión puesta a tierra a través de una impedancia. Bobina Petersen Bancos de tierra Banco de condensadores. TEMA 6. DISEÑO DE BARRAS COLECTORAS EN SUBESTACIONES Barras Accesorios de barras colectoras Aisladores para barras colectoras Estudio de las cargas de diseño en barras colectoras Factores secundarios en el diseño de barras colectoras. TEMA 7. RED DE PUESTA A TIERRA Justificación de la red de tierras Efecto del paso de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano Condiciones de instalación de la puesta a tierra. Elementos de la red de tierra Procedimiento para realizar el proyecto de una instalación de puesta a tierra Medida de resistencia del terreno Corriente de defecto y corriente alterna. Tipos de falta a tierra Análisis de la circulación de corriente Resistencia de una malla sin picas Influencia de la profundidad de enterramiento de la malla con la resistencia Deducción de las tensiones de paso y contado de la malla de tierra proyectada.

6 TEMA 8. CRITERIOS DE DISEÑO DE UNA SUBESTACIÓN Anteproyecto Proyecto Distancias de diseño Cables de control. Canalizaciones Tipos de contaminación en Subestaciones Duración del proyecto de una Subestación. Distribución de costes. TEMA 9. SERVICIOS AUXILIARES Partes de un servicio auxiliar Transformadores Baterías Cargadores Alumbrado Sistema contra incendios. TEMA 10. PROTECCIÓN DE SUBESTACIONES Protección de líneas y cables de llegada o alimentación Protección de transformadores Protección de barras colectoras Protección de banco de condensadores. B. Programa de Prácticas (resumido): Denominación de la práctica Duración Tipo de práctica (Aula, laboratorio, informática) Análisis de la Ley del Sector Eléctrico. Influencia del mercado libre de energía en los sistemas de producción. Análisis de la demanda horaria nacional. Obtención de la curva de carga diaria representativa de la demanda media. Reparto de potencia entre generadores acoplados en paralelo empleando las curvas de frecuencia potencia. Acoplamiento en paralelo de transformadores de potencia. Reparto de carga. Calculo de la capacidad de sobrecarga en transformadores 3 h de potencia. Calculo de la red de puesta a tierra en una subestación. Calculo de las distancias dieléctricas en una subestación. Calculo de los esfuerzos soportados por los embarrados de una subestación. Ubicación física (sede Dpto., aula informática...) 3 h Aula Aula

7 C. Bibliografía básica: Elementos de centrales eléctricas I y II.Enríquez Harper. Limusa Centrales Eléctricas. Sanz Feito. ETSII. UPM. Protección en las instalaciones eléctricas. P. Montane. Marcombo. Energía Eléctrica. Aguet Jacques. Limusa. Diseño de subestaciones eléctricas. Raúll Martí. Mc Graw Hill Estaciones de transformación y distribución. J. Ramírez Vázquez. CEAC. Elementos de diseño de subestaciones eléctricas. Enríquez Harper. LIMUSA D. Evaluación del alumno: - Tipo de examen: escrito. - Tipo de preguntas: teoría, cuestiones - Cada cuestión y supuesto práctico se valorará con un máximo de 10. Las partes teórica y práctica se califican por separado. La nota global de la prueba es la media aritmética entre las calificación media obtenida en cada una de las partes. - Obligatoriedad de asistencia a prácticas E. Observaciones: - Recomendaciones al alumno: Calculadora, e instrumentos de dibujo necesarios para la ejecución de esquemas eléctricos y diagramas vectoriales. - Incompatibilidades del Plan de Estudios: Ninguna - Página Web: die