Componentes de Un Sistemas Potencia

8/17/2019 Componentes de Un Sistemas Potencia

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Componentes de un Sistemas Potencia

Un sistema eléctrico está compuesto, en términos generales, por lossiguientes subsistemas:

1º. GENERACIÓN DE ENERGÍA

2º. TRANSMISIÓN

3º. SUBESTACIONES

4º. DISTRIBUCIÓN

5º. CONSUMO

Cada subsistema contiene, a su vez, diferentes componentes físicos.

Por razones técnico-econmicas, la energía se genera, transmite !distribu!e, en forma trifásica.

1.- GENERACIÓN.

"a energía eléctrica se genera en las Centrales #léctricas. Una centraleléctrica es una instalacin $ue utiliza una fuente de energía primariapara %acer girar una turbina $ue, a su vez, %ace girar un alternador, $ueproduce energía en corriente alterna sinusoidal a volta&es intermedios,entre '.((( ! )*.((( +oltios.

#n general, la generacin de energía eléctrica consisteen transformar alguna clasede energía $uímica, cinética, térmica o lumínica, nuclear, solar entreotras, en energía eléctrica. Para la generacin industrial se recurre ainstalaciones denominadas centrales eléctricas, $ue e&ecutan alguna delas transformaciones citadas. #stas constitu!en el primer escalndel sistema de suministro eléctrico. "a generacin eléctrica se realiza,básicamente, mediante un generador si bien estos no di/eren entre sí en cuanto a su principio de funcionamiento, varían en funcin a la forma

en $ue se accionan.

0esde $ue se descubri la corriente alterna ! la forma de producirla enlos alternadores, se %a llevado a cabo una inmensa actividad tecnolgicapara llevar la energía eléctrica a todos los lugares %abitados del mundo,por lo $ue, &unto a la construccin de grandes ! variadas centraleseléctricas, se %an construido so/sticadas redes de transporte ! sistemas

https://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_de_potenciahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclearhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_suministro_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_qu%C3%ADmicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttps://es.wikipedia.org/wiki/Luzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_nuclearhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_solarhttps://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_suministro_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Generador_el%C3%A9ctricohttps://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttps://es.wikipedia.org/wiki/Conversi%C3%B3n_de_potencia


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de distribucin. Sin embargo, el aprovec%amiento %a sido ! sigue siendomu! desigual en todo el planeta. 1sí, los países industrializados odel primer mundo son grandes consumidores de energía eléctrica,mientras $ue los países en vías de desarrollo apenas disfrutan de susventa&as.

2.- TRANSMISIÓN.

"a energía se transporta, frecuentemente a gran distancia de su centrode produccin, a través de la 2ed de 3ransporte, encargada de enlazarlas centrales con los puntos de utilizacin de energía eléctrica. Para unuso racional de la electricidad es necesario $ue las líneas de transporteestén interconectadas entre sí con estructura de forma mallada, demanera $ue puedan transportar electricidad entre puntos mu! ale&ados,en cual$uier sentido. #stas líneas están generalmente construidas sobre

grandes torres metálicas ! a tensiones superiores a ''.((( +oltios.

3.- SUBESTACIONES.

"as instalaciones llamadas subestaciones son plantas transformadoras$ue se encuentran &unto a las centrales generadoras Subestaciónelevadora ! en la periferia de las diversas zonas deconsumo Subestación reductora, enlazadas entre ellas por la 2ed de 3ransporte.

CLASIFICACIÓN POR SU FUNCIÓN

- #"#+10421S

#n este tipo de Subestaciones se modi/can los parámetros principalesen la generacin de la energía eléctrica por medio de lostransformadores de potencia, elevando el volta&e ! reduciendo lacorriente para $ue la potencia pueda ser transportada a grandesdistancias con el mínimo de pérdidas. Son las subestaciones $uegeneralmente se encuentran en las Centrales #léctricas.

- 2#0UC3421S

#n este tipo de Subestaciones se modi/can los parámetros de latransmisin de la energía eléctrica por medio de transformadores depotencia, reduciendo el volta&e ! aumentando la corriente para $ue lapotencia pueda ser distribuida a distancias medias a través de líneas de

https://es.wikipedia.org/wiki/Primer_mundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADs_en_v%C3%ADas_de_desarrollohttps://es.wikipedia.org/wiki/Primer_mundohttps://es.wikipedia.org/wiki/Pa%C3%ADs_en_v%C3%ADas_de_desarrollo


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transmisin, subtransmisin ! circuitos de distribucin, los cuales operana ba&os volta&es para su comercializacin.

-0# 51674821

#n este tipo de Subestaciones no se modi/can los parámetros en latransmisin de la energía eléctrica, 9nicamente son nodos de entrada !salida sin elementos de transformacin ! son utilizadas comointerconein de líneas, derivaciones, conein ! desconein decompensacin reactiva ! capacitiva, entre otras.

CLASIFICACIÓN POR SU CONSTRUCCIÓN

-37P4 763#5P#27#

Son las construidas para operar epuestas a las condicionesatmosféricas lluvia, nieve, viento ! contaminacin ambiental ! ocupangrandes etensiones de terreno.

-37P4 763#2742

Son Subestaciones $ue se encuentran con proteccin de obra civil,similares en su forma a las de tipo intemperie, con el /n de protegerlasde los fenmenos ambientales como son: la contaminacin salina,industrial ! agrícola, así como de los vientos fuertes ! descargasatmosféricas. 3ambién eisten, las Subestaciones compactas blindadas

aisladas con gas ;ea


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"os transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de lainduccin electromagnética ! están constituidos, en su forma mássimple, por dos bobinas devanadas sobre un n9cleo cerrado de %ierro alsilicio. "as bobinas o devanados se denominan @primario ! secundarioAseg9n correspondan a la tensin alta o ba&a, respectivamente. 3ambién

eisten transformadores con más devanados, en este caso puede eistirun devanado BterciarioB, de menor tensin $ue el secundario. Sedenomina transformador a una má$uina electromagnética $ue permiteaumentar o disminuir el volta&e o tensin en un circuito eléctrico decorriente alterna, manteniendo la frecuencia. "a potencia $ue ingresa ale$uipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, esigual a la $ue se obtiene a la salida. "as má$uinas reales presentan unpe$ue>o porcenta&e de pérdidas, dependiendo de su dise>o ! tama>o.

#l 3ransformador es un dispositivo primario $ue, de acuerdo con su

relacin modi/ca los parámetros eléctricos, tensin ! corrienteoperando como elevadores o reductores. Se pueden considerar formadopor tres partes principales:

Parte activa

#stá formada por un con&unto de elementos separados del tan$ueprincipal ! $ue agrupa los siguientes elementos:

. 69cleo.

#ste constitu!e el circuito magnético, $ue está fabricado enláminas de acero al silicio. #l n9cleo puede ir unido a la tapa !levantarse con ella, o puede ir unido a la pared del tan$ue, lo cualproduce ma!or resistencia durante las maniobras mecánicas deltransporte.

). 8obinas.

#stas constitu!en el circuito eléctrico, se fabrican utilizandoalambre o solero de cobre o de aluminio. "os conductores se forran

de material aislante, $ue puede tener diferentes características,de acuerdo con la tensin del servicio de la bobina, la temperatura! el medio en $ue va a estar sumergida.

"os devanados deben tener conductos de enfriamiento radiales ! aiales$ue permitan


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esfuerzos mecánicos debidos a su propio peso, ! sobre todo los de tipoelectromecánico $ue se producen durante cortocircuitos.

Parte pasiva

Consiste en el tan$ue donde se alo&a la parte activa se utiliza en lostransformadores cu!a parte activa va sumergida en lí$uidos. #l tan$uedebe ser %ermético, soportar el vacío absoluto sin presentardeformacin permanente, proteger eléctrica ! mecánicamente eltransformador, ofrecen puntos de apo!o para el transporte ! la carga delmismo, soportar los enfriadores, bombas de aceite, ventiladores ! losaccesorios especiales.

"a base del tan$ue debe ser lo su/cientemente reforzada para soportarlas maniobras de levantamiento durante la carga o descarga del mismo.

#l tan$ue ! los radiadores de un transformador deben tener un áreasu/ciente para disipar las pérdidas de energía desarrolladas dentro deltransformador. 1 medida $ue la potencia de dise>o de un transformadorse %ace crecer, el tan$ue ! los radiadores, por si solos, no alcanzan adisipar el calor generado, por lo $ue en dise>os de unidades de altapotencia se %ace necesario adicionar enfriadores, a través de los cualesse %ace circular aceite forzado por bombas, ! se sopla aire sobre losenfriadores, por medio de ventiladores. 1 este tipo de eliminacintérmica se le llama enfriamiento forzado.

1ccesorios"os accesorios de un transformador son un con&unto de partes !dispositivos $ue auilian en la operacin ! facilitan en labores demantenimiento.

. 3an$ue conservador.

#s un tan$ue etra colocado sobre el tan$ue principal deltransformador, cu!a funcin es absorber la epansin del aceitedebido a los cambios de temperatura, provocados por los

incrementos de la carga. #l tan$ue se mantiene lleno de aceiteaproimadamente %asta la mitad. #n caso de una elevacin detemperatura, el nivel de aceite se eleva comprimiendo el gascontenido en la mitad superior si el tan$ue es sellado, oepulsando el gas %acia la atmosfera si el tan$ue tienerespiracin.


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8o$uillas.

Son los aisladores terminales de las bobinas de alta ! ba&a tensin$ue se utilizan para atravesar el tan$ue o la tapa deltransformador.

3ablero.

#s un gabinete dentro del cual se encuentran los controles !protecciones de los motores de las bombas de aceite, de losventiladores, del cambiador de derivaciones ba&o carga, etc.

+álvulas.

Con&unto de dispositivos $ue se utilizan para el llenado, vaciado,mantenimiento ! muestreo del aceite del transformador.

Conectores a tierra.

Son unas piezas de cobre soldadas al tan$ue, donde se conecta eltransformador a la red de tierra.

Placa de características.

#sta placa se instala en un lugar visible del transformador ! en ellase graban los datos más importantes como son potencia, tensin,

por ciento de impedancia, n9mero de serie, diagrama vectorial !de coneiones, numero de fases, frecuencia, elevacin detemperatura, altura de operacin sobre el nivel del mar, tipo deenfriamiento, por ciento de variacin de tensin en los diferentespasos del cambiador de derivaciones, peso ! a>os de fabricacin.

4peracin del 3ransformador:

a. Potencia, la potencia del transformador está determinada por lamagnitud de la carga $ue se alimentará ! la perspectiva de

aumentos futuros de consumos.

b. Cantidad, cuantos transformadores se re$uieren.

c. 3aps. Cantidad ! valores de las derivaciones en el primario !secundario para disponer de una ma!or


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d. 3ensin del Primario ! Secundario, corresponden a la tensinprimaria eistente ! la necesidad de tensin secundaria.

e. 1spectos constructivos. "a disponibilidad de taps, "a instalacinintemperie, ba&o tec%o, Protecciones incorporadas:

temperatura, presin, 2efrigeracin: +entilacin forzadaCirculacin del aceite forzada, Componentes de monta&e,Cambiador de taps ba&o carga.

f. 5antenimiento del 3ransformador, además de c%e$uearperidicamente las condiciones generales del transformador ! desu funcionamiento, se debe analizar el estado del aceite, limpiezade aisladores. #n general estos elementos re$uieren de pocomantenimiento.

Pruebas

"as pruebas mínimas $ue deben efectuarse a los transformadoresantes de la instalacin:

. 7nspeccin del aparato. Se veri/ca el cumplimiento de lasnormas ! especi/caciones.

). 1ceite aislante. Se debe veri/car la rigidez dieléctrica ! laacidez.

*. 2esistencia de aislamiento. Se mide con un megger, la medicinse efect9a en tres pasos, primero se mide la resistencia de losdevanados entre alta ! ba&a tensin, después se mide alta tensin! tierra ! /nalmente en ba&a tensin ! tierra.

D. 7nspeccin del alambrado de control. Se comprueba lacontinuidad ! la operacin de los circuitos de control, proteccin,medicin, se>alizacin, sistema de enfriamiento, cambiador dederivaciones ! transformadores de instrumentos.

E. 2elacin de transformacin. #sta prueba se efect9a paradeterminar $ue las bobinas %an sido fabricadas, de acuerdo con eldise>o ! con el n9mero de vueltas eacto.

'. Polaridad. Se re$uiere su comprobacin para efectuar laconein adecuada de los bancos de transformadores.


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F. Potencial aplicado. Sirve para comprobar el aislamiento de losdevanados con respecto a tierra. Consiste en &untar por un ladotodas la terminales del devanado $ue se va aprobar !, por otrolado, se conectan entre si todas las terminales de los otrosdevanados ! estas a su vez se conectan a tierra.

G. Potencial inducido. Sirve para comprobar el aislamiento entreespiras ! entre secciones de los devanados. Consiste en inducirentre las terminales de un devanado, en una tensin doble de lanominal durante un minuto, ! una frecuencia al doble de lanominal, para $ue no se sature el n9cleo.

H. Perdidas en el %ierro ! por ciento de la corriente de ecitacin.#stos valores se indican en las especi/caciones de acuerdo consus valores máimos permitidos, $ue se llaman valores

garantizados.

(. Perdidas de carga ! por ciento de impedancia. 3ambién se /&anvalores garantizados ! se cobran multas en caso de pérdidassuperiores a las garantizadas.

. 3emperatura. #stas pruebas se efect9an a una unidad de cadalote se desarrollan conectando el cambiador de derivaciones enposicin de perdidas máimas ! traba&ando el sistema deenfriamiento correspondiente a plena capacidad

). 7mpulso. #s una prueba de tipo opcional simula lascondiciones producidas por la descarga de un ra!o ! consiste enaplicar sucesivamente al aislamiento de un transformador unaonda de impulso completa a tensin reducida, dos ondas deimpulso cortadas en la cola ! una onda de impulso completa atensin plena.

3216S=4251042#S 0# 76S32U5#634S

Son dispositivos electromagnéticos cu!a funcin principal es reducir aescala, las magnitudes de tensin ! corriente $ue se utilizan para laproteccin ! medicin de los diferentes circuitos de una subestacin, osistema eléctrico en general. "os aparatos de medicin ! proteccin $uese montan sobre los tableros de una subestacin no están constituidospara soportar ni grandes tensiones, ni grandes corrientes. Con el ob&eto


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de disminuir el costo ! los peligros de las altas tensiones dentro de lostableros de control ! proteccin, se dispone de los aparatos llamadostransformadores de corriente ! potencial $ue representan, a escalasmu! reducidas, las grandes magnitudes de corriente o de tensinrespectivamente. 6ormalmente estos transformadores se constru!en

con sus secundarios, para corrientes de E amperes o tensiones de )(volts. "os transformadores de corriente se conectan en serie con la línea,mientras $ue los de potencial se conectan en paralelo, entre dos fases oentre fase o neutro.

#sto en sí, representa un concepto de dualidad entre lostransformadores de corriente ! los de potencial $ue se puedegeneralizar en la siguiente tabla:

3216S=4251042#S 0# P43#6C71"

Son aparatos en $ue la tensin secundaria, dentro de las condicionesnormales de operacin, es prácticamente proporcional a la tensinprimaria, aun$ue ligeramente desfasada. 0esarrollan dos funciones:transformar la tensin ! aislar los instrumentos de proteccin ! medicinconectados a los circuitos de alta tensin.


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#l primario se conecta en paralelo con el circuito por controlar ! el

secundario se conecta en paralelo con las bobinas de tensin de losdiferentes aparatos de medicin ! proteccin $ue se re$uieren energizar.#stos transformadores se fabrican para servicio interior ! eterior, ! aligual $ue los de corriente, se fabrican con aislamientos de resinassintéticas para tensiones ba&as o medias, mientras $ue para altastensiones se utilizan aislamientos de papel, aceite ! porcelana. 1diferencia de los aparatos de corriente, los de potencial se constru!ende un solo embobinado secundario.

P12I5#324S 0# "4S 3216S=4251042#S 0# P43#6C71"

3ensin. "as tensiones primaria ! secundaria de un transformador depotencial deben estar normalizadas de acuerdo con cual$uiera de lasnormas nacionales o internacionales en uso.

3ensin primaria. Se debe seleccionar el valor normalizado inmediatosuperior al valor calculado de la tensin nominal de la instalacin.

3ensin secundaria. "os valores normalizados, seg9n la 16S7 son de )(volts para aparatos de )E Jv ! de E volts para a$uellos con valoressuperiores de *D.E Jv.

Potencia nominal. #s la potencia secundaria epresada en volt-amperes,$ue se desarrollan ba&o la tensin nominal ! $ue se indica en la placa decaracterísticas del aparato.

Carga. #s la impedancia $ue se conecta a las terminales del devanadosecundario.


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Clase de precisin para medicin. "a clase de precisin se designa por elerror máimo admisible en por ciento, $ue el transformador de potenciapuede introducir en la medicin de potencia operando con su tensinnominal primaria ! la frecuencia nominal. "a precisin de untransformador se debe poder garantizar para los valores entre H( !

(K de la tensin nominal.

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

Son aparatos en $ue la corriente secundaria, dentro de las condicionesnormales de operacin, es prácticamente proporcional a la corrienteprimaria, aun$ue ligeramente desfasada. 0esarrollan dos tipos defuncin transformar la corriente ! aislar los instrumentos de proteccin! medicin conectados a los circuitos de alta tensin.

#l primario del transformador se conecta en serie con el circuito porcontrolar ! el secundario se conecta en serie con las bobinas decorriente de los aparatos de medicin ! de proteccin $ue re$uieran serenergizados.

Un transformador de corriente puede tener uno o varios secundarios,embobinados a su vez sobre uno o varios circuitos magnéticos. Si el

aparato tiene varios circuitos magnéticos, se comporta como si fueranvarios transformadores diferentes. Un circuito se puede utilizar paramediciones $ue re$uieran ma!or precisin, ! los demás se puedenutilizar para proteccin. Por lo tanto, conviene $ue las proteccionesdiferenciales ! de distancia se conectan a transformadoresindependientes. "a tensin del aislamiento de un transformador de


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corriente debe ser, cuando menos, al igual a la tensin más elevada delsistema al $ue va a estar conectado.

D.- 07S3278UC7L6

"as redes de distribucin de energía se encuentran en áreas urbanas !rurales, pueden ser aéreas, o subterráneas estéticamente me&ores, peromás costosas. "a red de distribucin está formada por la red en 13suele estar comprendida entre '.((( a )*.((( +oltios ! en 83 D((M)*(+

5.- CONSUMO

#n los centros de consumo de la energía eléctrica, este se puede realizaren ba&a o alta tensin.

P1374 0# ""1+#S:

. "76#1S


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Secci!"#$e%

De&!ici!e%. Son e$uipos mecánicos conocidos también con el nombre deseparadores o desconectadores. Son dispositivos $ue sirven paraconectar o desconectar diversas partes de una instalacineléctrica para efectuar maniobras de operacin o demantenimiento.


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http://www.tuveras.com/lineas/sistemaelectrico.htmhttp://files.pucp.edu.pe/departamento/economia/LDE-2008-02-07.pdfhttp://files.pucp.edu.pe/departamento/economia/LDE-2008-02-07.pdfhttp://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29582/1/MarPerezyVidalLopez.pdfhttp://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29582/1/MarPerezyVidalLopez.pdfhttp://www.tuveras.com/lineas/sistemaelectrico.htmhttp://files.pucp.edu.pe/departamento/economia/LDE-2008-02-07.pdfhttp://files.pucp.edu.pe/departamento/economia/LDE-2008-02-07.pdfhttp://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29582/1/MarPerezyVidalLopez.pdfhttp://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29582/1/MarPerezyVidalLopez.pdf

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