Equipos de Patio
Objetivo 2 Comprender la función y las principales características de los diferentes equipos de patio que conforman las subestaciones eléctricas de media y alta tensión.
Características generales de los equipos de patio 3 Los equipos de alta tensión deben cumplir con lo siguiente: Frecuencia nominal del sistema: Frecuencia a la cual opera el SEP; Colombia 60 Hz, Bolivia 50 Hz. La frecuencia normalmente varía poco menos de un 0.1%. Frecuencia asignada del equipo: Frecuencia para la cual está diseñado el equipo de patio; debe ser igual a la frecuencia del sistema. Algunos equipos funcionan bien a frecuencias diferentes (interruptores y seccionadores), otros equipos son muy sensibles a los cambios de frecuencia (Transformadores, Generadores).
Características generales de los equipos de patio 4 Tensión nominal del sistema: Tensión a la cual opera una porción del SEP en el cual se instalan los equipos, por ejemplo 115 kv, 220 kv, 230 kv, 500 kv. En Colombia se permite una variación de ±10%. Tensión asignada del equipo: Tensión para la cual está diseñado el equipo. La tensión del sistema no debe ser superior a la tensión asignada del equipo. Las tensiones asignadas para los equipos están dadas por normas internacionales. Tensión asignada soportada a frecuencia industrial: Tensión de frecuencia industrial que el equipo puede soportar en una prueba de corta duración, normalmente 1 minuto. Esta tensión es normalmente cercana al doble de la tensión asignada.
Características generales de los equipos de patio 5 Tensión soportada asignada al impulso tipo rayo: Tensión que puede soportar el equipo cuando se presenta una sobretensión transitoria de tipo atmosférico. Corriente asignada del equipo: Corriente rms que el equipo puede soportar continuamente. Normalmente se utilizan como valores nominales 10 n veces: 1, 1.25, 1.6, 2, 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3, 8 Corriente asignada de corta duración: Corriente que puede soportar el equipo en condiciones de falla. Se especifica la corriente y el tiempo que el equipo puede soportarla. Por ejemplo, 31.5 ka durante 1 s.
Características generales de los equipos de patio 6 El aislamiento del equipo se determina de acuerdo con la tensión nominal del sistema, las sobretensiones esperadas y las condiciones ambientales. Esto determina la distancia de fuga que debe tener el aislamiento (por ejemplo, la porcelana de los equipos). La contaminación ambiental establece cuanta distancia se requiere por cada kv de aislamiento necesario. Por ejemplo 16 mm/kv, 20 mm/kv, 25 mm/kv o 31 mm/kv.
Interruptores 7
Interruptores 8 Los interruptores se clasifican en: Interruptores de tanque muerto: Tienen el tanque que confina el medio en el cual se interrumpe el arco conectado a tierra. Se conectan al exterior mediante bujes, lo cual permite instalar sobre estos los transformadores de corriente. Interruptores de tanque vivo: El medio en el cual se extingue el arco se encuentra sometido a alta tensión. Tienen la ventaja de ocupar menos espacio y ser más económicos.
Interruptores 9 El interruptor es un elemento de conexión o desconexión de circuitos eléctricos. Su función la cumple en dos niveles diferentes: Maniobra: Es la conexión o desconexión de circuitos con un flujo de corriente que no es muy superior a la corriente nominal del circuito. Protección: Es la desconexión de circuito que se encuentran bajo condiciones de falla, generalmente se interrumpe una corriente muy superior a la corriente nominal del circuito.
Interruptores 10 Los mecanismos de operación pueden ser: Neumáticos: Almacenan la energía para la operación en forma de aire comprimido, por lo cual se requiere de la utilización de compresores. Hidráulicos: Almacenan la energía para la operación en forma de aceite a presión, por lo cual se requiere de la utilización de bombas. Resortes: Almacenan la energía para la operación en resortes, por lo cual se requiere de la utilización de motores para la carga de dichos resortes.
Interruptores 11 Los medios utilizados para la extinción del arco que se forma en la cámara de extinción, debido a la apertura o cierre con corriente de carga o de falla, pueden ser: Aceite Aire comprimido SF6 Vacío (media tensión)
Interruptores 12 Los tiempos de operación de los interruptores pueden ser de alrededor de 40 o 50 ms. Las secuencias de maniobra normalmente son: O 0,3 seg CO 3 min CO (OCO) Lo anterior significa que un interruptor puede abrir el circuito, recerrar a los 0,3 s y en caso de cierre en falla debe esperar 3 minutos para intentar de nuevo la maniobra de cierra.
Seccionadores 13 Es un elemento de conexión o desconexión de circuitos eléctricos. La diferencia con el interruptor es que solo se puede utilizar para maniobras y que puede abrir circuitos solo en alguno de los siguientes casos: Cuando la diferencia de tensión esperada entre los terminales en el momento de la apertura es insignificante. Cuando la corriente que se espera interrumpir es insignificante. Si se intenta interrumpir corrientes significativas (carga o cortocircuito), el seccionador no interrumpe el arco eléctrico.
Seccionadores 14
Seccionadores 15 El seccionador proporciona un corte visible que es un requisito de seguridad indispensable para la intervención de equipo eléctrico. De acuerdo con la función que cumplen se pueden tener los siguientes tipos de seccionadores: De maniobra: Para aislar equipos, para transferir circuitos, etc. De puesta a tierra: Conectan a tierra un circuito o equipo Bajo carga: Interrumpen corrientes de carga sin la necesidad de un interruptor para realizar las maniobras. No tienen la capacidad de interrumpir corrientes de falla. Se utilizan normalmente en media tensión.
Seccionador de apertura central 16 Tienen sólo dos columnas de aislamiento por fase Requieren mayor espaciamiento entre fases debido a la apertura lateral Se utilizan normalmente en tensiones hasta 230 kv
17 Seccionador de rotación central Tienen tres columnas por cada fase. Permiten un espaciamiento menor entre fases que los de apertura lateral
Seccionador de apertura vertical 18 Ofrecen la posibilidad de un espaciamiento mínimo entre fases. Se requiere una altura del campo superior
Seccionador tipo pantógrafo y semipantografo 19 La distancia entre fases puede ser mínima El espacio ocupado a lo largo es reducido Se utilizan en extra alta tensión 500 kv, sin embargo, en algunos casos especiales se utilizan en tensiones menores para facilitar la disposición física de los equipos
Transformadores de corriente 20 Aíslan los circuitos de medición y protecciones de las altas tensiones permitiendo que los relés, equipos de medición y equipos de registro sean aislados solo para baja tensión. Por ejemplo, se pasa un sistema de 500 kv en el primario a un sistema de 600 V en baja tensión. Disminuyen la corriente que circula a través de los circuitos de protección y medida a niveles que sean fácilmente manejables. Por ejemplo, se pueden tener 1000 A de corriente nominal en el primario y 1 A de corriente nominal en el secundario.
Transformadores de corriente 21 Núcleos de protecciones: Para llevar las corrientes a los equipos de protecciones y equipos de registro de falla. Núcleos de medición: Proporcionan la corriente necesaria para todos los equipos de medición tales como amperímetros, vatímetros, unidades multifuncionales de medida, contadores de energía, transductores para telemedida, etc.
Transformadores de corriente 22
Transformadores de corriente 23 Los transformadores de corriente de alta tensión normalmente cuentan con varias relaciones de transformación, por ejemplo, se puede tener un mismo núcleo con relaciones 800-400/5 A. El cambio de relación de transformación puede ser en el primario o en el secundario.
Transformadores de corriente 24
Transformadores de corriente 25 30VA 5 P 10 FLP: Factor Limite de Precisión Clase de Precisión: Protección Exactitud: Error del 5% Potencia del CT: Carga Por ejemplo, CT 5P10 proporciona una precisión del 5% para 10 veces la corriente nominal cuando en el secundario se tiene la carga nominal. Para la medida, simplemente se tiene el porcentaje de error que se garantiza para la corriente nominal; por ejemplo, una precisión de 0.2 significa un error máximo del 0.2% a la corriente nominal. También se tiene la clase de precisión extendida la cual significa que el error se garantiza en un rango de corriente y no solo para la corriente nominal; por ejemplo, 0.2 s significa un error máximo del 0.2% para una corriente entre el 20% y 120% de la corriente nominal.
Transformadores de tensión 26 Aíslan los circuitos de medida y protección de las altas tensiones. Por ejemplo, se pasa un sistema de 500 kv en el primario a un sistema de 600 V en baja tensión. Disminuyen la tensión que se lleva a los circuitos de protección y medida a niveles que sean fácilmente manejables. Por ejemplo, se pueden tener 220 kv de tensión nominal en el primario y 110 V de tensión nominal en el secundario.
Transformadores de tensión 27 Las líneas de transmisión que cuentan con sistema de onda portadora por línea de potencia PLC, se utiliza la parte capacitiva de los transformadores para recibir la señal de comunicaciones que proviene del extremo remoto. Pueden ser: Inductivos. De acople capacitivo
Pararrayos 28 Los pararrayos forman un anillo de protección contra las sobretensiones que se presentan en el sistema debido a descargas atmosféricas o a las maniobras de cierre o apertura de interruptores asociados a los circuitos de líneas, transformadores, reactores y capacitores.
Pararrayos El material utilizado para construcción de estos equipos 29 Resistencia ZnO es el óxido de zinc ZNO, anteriormente se utilizaba el carburo de silicio. Las resistencias de ZNO se encuentran confinadas dentro de un aislador, el cual puede ser de porcelana o polimérico; este material presenta una resistencia no lineales que permiten el paso de una corriente baja cuando la tensión es inferior a la nominal y una alta corriente para altos niveles de voltaje.
Transformadores de potencia 30
Transformadores de potencia 31 La función del transformador de potencia es adaptar los niveles de tensión para los diferentes procesos que se tienen en el sistema eléctrico: generación, transmisión, distribución y uso. Normalmente son sumergidos en aceite, aunque los transformadores de baja potencia (< 2 MVA) y uso interior pueden ser de tipo seco. Existen diferentes métodos de refrigeración: ONAN: Aceite natural, aire natural ONAF: Aceite natural, aire forzado OFAF: Aceite forzado, aire forzado
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