UNIUERSIDAD DON HOSCO FACULTAD DE INGENIERIA U NlVERSIDAD DON BOSCO BIB UO TECA CENTRAL "RAFAEL MEZA AYAU'' Clü DADELA · DON BOSCO SOYAPi:\NGO, "OPERACION Y UTILIZACION DE LAS SUBESTACIONES MOUILES PARA SUSTITUCION Y MANTENIMIENTO DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA" TRABAJO ELABORADO PARA OPTAR AL GRADO DE: INGENIERO ELECTRICISTA PRESENTADO POR: CALDERON RE~ES. MAURICIO ERNESTO CRUZ GARCIA. OMAR ERNESTO UELASQUEZ RENDON. CARLOS ROLANDO SO!.!APANGO. J.994 ! EL SALVADOR AUTORIDADES ACADEMICAS UNIUERSIDAD DON BOSCO 1994 PBRO. HERIBERTO HERRERA. SDB PRESIDENTE DR. FEDERICO MIGUEL HUGET RIUERA RECTOR ING. JOAQUIN FLORES ESCAMILLA DECANO DE FACULTAD DE INGENIERIA ING. JOSE ROBERTO GU2MAN ' ~ICE-DECANO ~ACULTAD DE INGENIERIA 1 ¡ 1 PBRO. Y LIC. PIERRE MUYSHONDT SECRETARIO GENERAL DE LA UNIVERSIDAD DON BOSCO JURADO EXAMINADOR ASESOR ING. FRANCISCO ECHEVE:RRIA GONZALEZ JURADO INGª MARCO TULIO AGUILAR JURADO DEDICATORIA A DIOS Y A LA VIRGEN MARIA A EL SALVADOR DEL MUNDO A MIS PADRES: Eduardo A. Calder~n li. Lu z Gloria Reyes de Calder~n. A MIS HERMANOS: 1 Gl oria Aida, ! Eduardo Alf.,..-edo y Eugenia, Mor-ena, y Rat1 l Gu i 11 er- mo . A MIS ABUELOS: AJ. e jandFo Calde.,..-,!,n A. (Q.E.P.0) Ve nancio Reyes D. (Q . E.P.D) Ca r-rnen Vda. de Calder-bn. Julia Vda. de Reyes. Alejand.,..-o Ca.,..-los y A MIS SOBRINOS, TIOS, PRIMOS Y DEMAS FAMILIA. A MIS PROFESORES Y CATEDRATICOS. A MIS AMIGOS MAURICIO ERNESTO CALDERON REYES. A DIOS ETERNO: . i ! : 1 ! DEDICATORIA Como fuente esencial de sabidurla y fortaleza por permitirme llevar a feliz t~rmino esta nueva meta. A MI PADRE ERNESTO CRUZ COLINDRES: A quien dedico de "manera especial" este nuevo triunfo acad~mico, que a la vez fue su sueho y en m!, lo ha llevado acabo. A MIS PADRES IRMA DE CASTILLO Y ANTONIO CASTILLO: En quienes siempre encontr~ apoyo y estimulo para continuar adelante este reto; Especial Amor". y a ti MADRE gracias, por todo "Tu A MI HERMANO JUAN ERNESTO: Por su comprensi6n y apoyo, que mi triunfo le sirva de estlmulo 9 hermano. pues, el puede realizar cosas mejores. Adelante A MIS ABUELAS DOLORES Y ANITA: Que con sus bendiciones, ~e ayudaron a realizar este triunfo acad~mico. Con todo mi cari~o. A MI ABUELO JUAN CRISOSTOMO COLINDRES: Quien con todo su cariNo y amor, me ha indicado con sus consejos el ser buen hombre por sobre todas las cosas. Con todo mi cariNo. A MI NOVIA BIVIANNE DE LA FLOR MONTES MOLINA: Por todo su amor y comprensibn. A MI TIO JESUS BURGOS Y FAMILIA: Por todo su cariNo y apoyo. Muchas gracias. AL ING. FERNANDEZ MARENCO: Quien con toda su compresibn en la enseNanza 9 ha sido un gran apoyo para lograr este nuevo triunfo. Gracias. A MIS DEMAS FAMI L IARES Y AMIGOS: Quienes de una u otra forma con su apoyo, alcanzara este nuevo triunfo acad~mico. lograron que □MAR ERNESTO CRUZ GARCIA. DEDICATORIA A DIOS TODOPODEROSO: Por guiarme y darme fuerzas para seguir adelante. A MIS PADRES Que gracias : a sus consejos y apoyo en mis decisiones he l 1 logrado esta · meta. A MIS FAMILIARES Y AMIGOS: Que de una manera u otra me han ayudado a este logro. CARLOS VELASQUEZ 1. 1. 1 1 .-. • L INDICE PAG. NQ I NTRODUCC ION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • i CAPITULO I GENERALIDADES RED ELECTRICA DE POTENCIA ................... . SUBESTACION MOVIL ........................... . 1. 1 1.2.1 CAPACIDAD............................. 3 1 • 2. 2 TENS ION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1 1.2.3 NOMENCLATURA Y SIMBOLOGIA ....•..•..... 4 1.2.4 ' DIAGRAMA UNIFILAR ..................... 4 1 . 3 DESCRIPCION DEL EQUIPO DE UNA SUBESTACION MOVIL 4 1. 3. 1 SECCION DE AL.Tll VOLHUE • • • • • • • • • • • • • • . E. 1.3.1.1 INTERRUPTOR DE POTENCIA ... . 1. 3. 1. 2 SECCIONADORES ............. . 1.3.1.3 FUSIBLES .................. . 1.3.1.4 PARARRAYOS ................ . 1.3.2 SECCION DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA 1.3.2.1 TRANSFORMADOR ............. . 1. 3. 2. 2 ACCESORIOS ..... . .......... . E, 13 17 23 29 2'3 .-, .. . .:.- .. ::. PAG. NQ 1 . 3. 3 SECC ION DE B{U A TENS ION • • • • • • • • • • • • • • • 34 1. 3. 4 1. 3. 3. 1 l. 3. 3. 2 1.3.3.3 1.3.3.4 TRANSFORMADOR AUXLIAR PANEL DE INSTRUMENTOS TRANSDUCTDPES ....•••....••• RELEVADOPES DE PPOTF.:CCION 1.3.3.4.1 RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE 1.3.3 . 4.2 PELE'JAOOP DIFERENCIAL 1.3.3.4 . 3 RELEVAOOR DE F-"REf::UENC I A ••••••••••••••••• ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO l. 3. 4. 1 Ef>PEC I F I CAC IONES GENERALES 1.3.4. 2 NOPMAS DE RFf -ERFNCIA l.3.4.3 CIJNJ) 1 C: IONES DE 34 36 37 38 39 40 4 --=· ..:.. 42 43 43 SERVICIO.................... 43 1.3.4.4 1.3.4.~:; 1.3.4.E, DISEMO Y CDNSTRUCCION ..... . DE:;POSICIONES • • •••••••••••. DATOS TEC-tlI CDS .........•... 44 44 44 CAPITULO 11 2. OPERACION DE LOS DISPOSI.íIVOS QUE CONFORMAN UNA SUBESTACION MOVIL ....................... . PAG. NQ C::-·""> JL 2.1 GENERALIDADES................................ 52 2. 2 DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.2.1 CORRIENTE NOMINAL..................... 54 2.2.2 PODER DE INTERRUPCION ................. 54 2.2.3 CORRIENTE DE INTERRUPCJON 54 2.2.4 CAPACIDAD DE CIERRE O RESTABLECIMIENTO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 -~ ""') C"' .L.• L• ._J 2.2.E, 2.2.7 2.2.8 2. 2. '3 CORRIENTE DE BREVE DURACION ADMISIBLE .. CORRIENTE DE CRESTA ADMISIBLE ........ . TRANSFORMADOR DE CORRIENTE ........... . TRANSFORMADOR DE TENSION ............. . SOBRETEMS ION .................•........ 2.2.9. 1. CLASIFICACION DE LAS SOBPFTENSIONES NATURALEZA Y CAUSA DE LAS FALLAS 55 55 5E. 57 58 59 2. 3. 1 CONSECUENCIAS DE LAS H'ILL.AS . . . . . . . . . . . E.2 2.4 PROTECCION PRIMARIA Y DE RESPALDO............ 53 2.5 PRINCIPIOS BASICOS DE ()PF.RACION DEL SISTEMA DE PROTECC ION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 2. f, FALLAS 2.6.1 FALLA!:_; ASIMETRJC(-'1S EI\I UN SISTEMA DE POTENCIA 2.6.1.1 FALLA SIMPLE LINEA A PAG. NQ E,5 E,5 TI F::Rl?A • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • E,E, 2.5.1.2 2.5.1.3 FALLA LINEA - LINEA FALLA DOBLE LINEA A TIERRA 2.6.2 INl.ERPRETACION DE LAS REDES DE 68 68 SECUENCIA INTERCONECTADAS............. 69 2.6.3 FALLAS A TRAVES DE IMPEDANCIAS........ 72 2. 7 CONDICIONES DE OPERACION • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 74 2.7.1 INTERRUPTOR DE POTENCIA O DISYUNTOR... 74 ~~. 7. 2 SECC 1 DNADURES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 77 2.7.3 FUSIBLES 2.7.3.1 CURVAS CARACTERISTICAS ..... 2.7.3.1.1 RELACION DE LA COPPIENTE LIMifE DE FUSIONA L.A 79 83 CORPJENl"E NOMINAL.......... 84 2. 7. 3. 1. 2 UTH 1 ZACIOM DE LOS COPTA- CIPCUITOS HJ!:;J DL.ES 85 2.7.3.2 CODPD I N{)C I □ 1,1 DE FUSIBLES EN ~3FP I E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 2.7.3.3 2.7.3.4 2.7.3.5 FUSIBLES LIMITADORES DE CORRIENTE (CARGA) CON EXPULSION DE FUSIBLE (FUENTE) FUSIBLES DE EXPULSION (CARGA) CON FUSIBLE LIMITADOR DE CORRIENTE PAG. NQ 88 (FUENTE) .........•......... 88 OPERACION EN PARALELO DE FUSIBLES . . • . . . . . • . . . • . . . 89 2.7.4 : PARARRAYOS i '30 12.7. 4.1 1 CARACTERISTICAS TENSION- 1 1 1 AMPERIO DE METAL-OXIDO Y CARBURO-SILICIO............ '32 2.7.4.1.1 FUNCIONAMIENTO DE LOS PARARRAYOS AUTOVALVULARES 2.7.4.1.2 ZONA DE PROTECCION DE LOS 95 PARARRAYOS................. '37 2.7.4.1.3 PUESTA A TIERRA DE LOS PARARRAYOS '39 2.7.4.1.4 CONTADORES DE DESCARGA..... 99 2.7.4.2 CAPACIDADES DE CORRIENTE DE DESCARGA DEL PARARRAYO 102 PAG. NQ 2.8 RELEVADORES ...................•.............. 104 2.8.1 RANGOS................................ 106 2.8.2 CARACTERISTICAS DE OPERACION DE LOS RELEVADDRES DE PROTECCION .•........... 111 2.8.3 PROTECCION CONTRA LAS SOBRECARGAS..... 115 2.8.4 CONSIDERACION SOBRE LOS TIEMPOS DE DESCONEXION DE LOS SISTEMAS DE PROTECCION 11 E, 2.8.5 PROTECCION DE TRANSFORMADORES CONTRA LOS DEFECTOS INTERNOS... . ............ 117 2.8.6 PROTECCION DIFERENCIAL DE TRANSFORMADORES....................... 122 2.8.7 PROTECCION CONTRA LAS PUESTAS A TIERRA EN REDES CON NEUTRO AISLADO 124 CAPITULO III 3. UTILIZACION DE LAS SUBESTACIONES MOVILES .•.•. 127 3.1 SERVICIO EN PARALELO DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA 127 3.1.1 GENERALIDnDES ................•...... ~. 127 3. 1. 2 ' 3.1.1.1 I MF'EOANC I A DEL TRANéFORMADDR ............. . 1 ! ANALISIS DE LAS CONDICIONES DEL ! 130 ACOPLAMIENTO EN PAPAL.EL□............. 137 3. 1. 3 3. 1. 4 3. 1. 5 PAG. NQ NORMAS PARA EL ACOPLAMIENTO EN PARALELO . . . • . . . . . . . . . . . . . . . . • . • . . • . . . 140 PROCEDIMIENTO PARA ASEGURAR LA POSIBILIDAD DE UN ACOPLAMIENTO EN PARALELO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 REPARTO DE CORRIENTES EN EL ACOPLAMIENTO EN PAPAL.EL□ 148 3.2 FORMAS DE UTILIZACION .........•.•.•.......•.. 150 CONDICIONES PARA LA OPERACION DE LAS COMPONENTES DE UNA SUBESTACION MOVIL CAPITULO IV 152 4. MANTENIMIENTO DE LOS COMPONENTES DE UNA SUBESTACION MOVIL ............................ 157 4.1 INTERRUPTOR DE POTENCIA O DISYUNTOR.......... 158 L.f. 2 SECCIONADOR 1 E, 1 4.3 TRANSFORMADOR DE POTENCIA.................... 161 4.3.1 RELEVADOR BUCHHOLZ 165 4.3.2 INDICADOR DE NIVEL DE ACEITE......... 165 4.3.3 VALVULA DE SOBREPRESION 166 4.3.4 CONSERVADOR CON MEMBRANA DE EXPANSION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 4.3.5 AISLADOR PASATnPAS 166 4.4 4.5 4 - E, 4.7 4.8 FUSIBLES ••••••••••••••••••••• • •••••••••••••• PARARRAYOS EQUIPO DE PPOTECCION Y CONTROL .....•.••.... MANTENIMIENTO PREVENTIVO MANTENIMIENTO CORRECTIVO Pf'IG. ·N!! 1E,7 168 15'3 170 170 RECOMENDACIONES. . .... . ........ . ............. 171 B I BL I OGRAF I A • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • 1 75 APENDICES 177 i INTRODUCCION El caractpr~. 5.t ica.s t i,,::: n 1 ,:- '°' ·. y funcionales de las las d e n0min~da s Subestaciones Mb vi l es ( SEM~) . Di ,: ho estudio ,,,e h a f11nd 2 rnent;a ck) e n mo.n u a l es t!'.? •: nicos de las subest c1c i onr>s recientemente adquiridas C:omi si /'.:,n Ejecut iva Hidroell'?ctrica del R\o L.empa (CEL), tenil'?ndose como soporte 1 C• S te ~ tos relacionados con el tema a des.;:i.r rollar, quienes ~-•:,r1 en ,:: Elr g ,"'l c~,::,s se ha incluido 1 a s clefinicion F' S que se me r1 ,: i c,nan a m P n u rl e, e r 1 e l d o c.:-, ; , Y Y ,·:, l l e:, d P l es t u d i e, , anl:11 isis y fbrmulas que apoyan el m~nej0 y cambios q1Je podr\an ser objeto pr-imera p.=wte rf,: l ti- abaje, se analiza la subes tac i /'.:,n m/'.:,vil divicli~nrJ,: ,l;:1. P.n tr· ec;: p ar tes; una. parte ,: omprende la alta fusi bles, y ~r.·•:: •~ ion ,:::i.dor es; la seuunda parte c o mprende t l" -~ r , s f o t· m.=.,cl ,-,r d e ff¡ er,c i ()n a nd f..:i los d i f r:1 1- en t r=>c:; p r ot (=•·e ,: i ,:::,,, e s T P n si ~:,n, incluye11do l,=is c!if,,)r pnt cs r,r•:-• tPr. c ic-n P s q1 .1c i.n,:::or pora toda la subestacibn mbvi1, i i describiendo cu~l es la funcibn de cada uno de estas protecciones el~ctricas. Adem~s, se incluye en esta parte las especificaciones de cada uno de los componentes con el objeto de conocer cómo se solicita al fabricante el tipo de equipo requerido al momento de pedir repuestos o componentes que se puedan haber daNado incluy~ndose datos como voltaje de operacibn, corriente, potencia, formas de conexibn, etc. En la segunda parte se analiza la subestacibn mbvil como un todo, es decir, su funcionamiento, modificaciones y precauciones que se deben tomar a la hora de conectar la subestacibn a determinada red o subestacibn permanente CSEP), adem~s se analiza el comportamiento de los componentes tanto en su operac{6n normal como en caso de falla; para ello, se incluye el diagrama unifilar de la subestaci6n móvil para facilitar el anblisis de cualquier tipo de falla que pueda ocurrir y asl poder conocer la secuencia 16gica que llevan las protecciones para eliminar la falla a trav~s de los diferentes medios de corte seccionador y en otros casos, como lo es el los pararrayos o disyuntor, fusibles, dependiendo del tipo de falla a que se vea expuesta la subestación móvil. Para realizar la conexibn de la subestacibn mbvil i i i a una subestacibn permanente muchas veces es necesario poner en paralelo el transformador de potencia de la subestaci~n móvil con el transformador propio de la subestacibn permanente, para lo cual, se requiere de una serie de an~lisis, con el fin de garantizar el funcionamiento de la conexibn, dichos an~lisis se incluyen en la tercera parte del documento que se apoya en • 1 un cuadro l~gico de funcionamiento de la mOvil, en donde se especifican ~as condiciones en las cuales, debe de estar cada uno de los dispositivos para que la subestacibn funcione correctamente y para la cual, se han ajustado. Por ftltimo y apoyAndose en manuales del fabricante, se incluye el mantenimiento que debe de brindarse a los componentes de la subestacibn para evitar un mal funcionamiento y accidentes no deseados. 1 CAPITULO I l. GENERALIDADES 1.1. RED ELECTRICA DE POTENCIA. Se entiende como Red El~ctrica un conjunto de elementos destinados a convertir, transportar y distribuir la enerqia. Esta se compone de tres partes principales: Centrales Generadoras. Lineas de Transmisibn, y. Redes de distribucibn. Las Centrales Generadoras son las que convierten el natural (agua, viento, vapor de agua, combustible, fuente de energla. recurso etc) en Las lineas de transmisi~n son utilizadas para el transporte entre la central generadora y la red de distribuci6n. Las redes de distribucibn son las que se conectan a las diferentes cargas provenientes de una zona con las lineas de transmisi6n. La situacibn 1 para El Salvador respecto a Centrales Generadoras viene confoimada por Centrales del tipo HidrAulico (en su mayorla, ubicadas a lo largo del cauce del R!o Lempa), condicionadas a la existencia del salto de agua y principalmente explotadas a lo largo y ancho del pals; las Centrales T~rmicas, cuya materia prima es el combustible. Las Centrales Geot~rmicas cuya fuente de generacibn es el vapor natural emanado de ausoles y por bltimo las Centrales a Gas, que utilizan el vapor desprendido por la combustibn del gas para generar la energia. Las tensibn de las Centrales Generadoras convierten la tensibn de generacibn a una tensibn nominal del sistema. Esta tensibn es transportada a trav~s de lineas a~reas de transmisibn y elevadas a los diferentes puntos llamados SUBESTACIONES ELECTRICAS que sirven para la conversi6n, transformacibn, regulacibn y distribucibn de la energia el~ctrica a trav~s de las Redes de Distribucibn. 1.2. SUBESTACION MOVIL. Se entiende por una subestaci6n m6vil CSEM) un conjunto de equipos y dispositivos el~ctricos dispuestos de forma tal que montados en un remolque, permite su transporte con relativa facilidad, con el objeto de operar inmediatamente. Estas subestaciones m6viles CSEM's) deben tener bAsicamente la facultad de: ) , Asegurar la continuidad y calidad del servicio de energia el~ctrica para casos en que se requiera dar mantenimiento a cualquier equipo de la SEP. Incrementar la capacidad de la SEP temporalmente para poder satisfacer la carga damandada. Dentro de las caracter!sticas principales que definen una SEM, ' se mene ionan: 1 as siguientes par!\metros: 1.2.1. CAPACIDAD. Al igual que una SEP, la capacidad de una SEM vienen dada por los KVA (Kilo Volt-Amperios) a la cual, est~ diseliada para trabajar bajo condiciones normales de opera,: it,n m~s un incremento posible en la carga previendo futuros crecimientos. 1.2.2. TENSION Los niveles de tensi6n normalizados utilizados por la CEL (Comisi6n Ejecutiva Hidroel~ctrica del Rlo Lempa) en nuestro pals en las respectivas subestaciones son: 115 Kvoltios para Alta Tensi6n y 46/23 Kvoltios para Baja Tensibn . Las SEM's por lo tanto, deben adecuarse a estos niveles, dependiendo tambi~n de las condiciones de la red donde se va a instalar. 4 1. 2. 3. NOMENCLATURA Y SIMBOLOGIA. La nomenclatura y simbologia de los diagramas que se utilizarAn a lo largo del presente trabajo estarAn de acuerdo a las normas ameri c anas ANSI y NEMA. 1.2.4. DIAGRAMA UNIFILAR. Un diagrama unifilar es la representación simbólica de las conexiones que conforman todo el equipo que forma parte de la subestacii!:ln. Es importante el uso de este tipo de diagramas porque es una herramienta de f !\e i 1 interpretacibn y elaboracibn para el estudio que se pretende analizar. SEM se muestra en la figt.ll'a N.Q l. Un diagrama unifilar de una 1.3. DESCRIPCION DEL EQUIPO DE UNA SUBESTACION MOVIL. En esta sec ci6n se detallan indi v idualmente las partes que forman una SEM, definidas a trav~s de: la secci~n de Alto Voltaje, secci~n de Transformador y seccibn de Bajo Voltaje. AdemAs se sehn lan las especificaciones generales y t~cnicas de cada uno de estos equipos . FIG. 1 Diagrama Unifil2r de una SubEstacibn M~vil El 1.3.1. SECCION DE ALTO VOLTAJE. 1.3.1.1. INTERRUPTOR DE POTENCIA O DISYUNTOR. ,.. e:, interruptor, junto con el transformador es el dispositivo mAs importante en una subestaci~n. Su comportamiento determina el nivel de confiabilidad que se puede tener en un sistema el~ctrico de potencia. El interruptor es un dispositivo destinado al cierre y apertura de la continuidad de un circuito el~ctrico bajo carga, sirve para insertar o retirar de cualquier circuito energizado, mAquinas, aparatos, lineas a~reas o cables. Este dispositivo debe ser capaz de interrumpir corrientes el~ctricas de intensidad a factores de potencia diferentes, pasando desde las corrientes capacitivas de varios cientos de amperios a las inductivas de varias decenas de kiloamperios (corrientes de cortocircuito). * Partes de los Interruptores: Parte Activa. Se le llama parte activa a los componentes del interruptor que tienen algbn movimiento al interrumpir la continuidad de determinado circuito de potencia, dicha parte estA constituid~ por las c~maras de extincibn que soportan los contactos fijos y el mecanismo de operacibn que soporta los contactos mbviles. 7 Parte Pasiva. La parte pasiva estA formada por una estructura que soporta uno o tres dispositivos de aceite, si el interruptor es de aceite, en los que se aloja la parte activa, la parte pasiva desarrolla las siguientes funciones. a) Prot eger el~ctrica y mecanicamente el interruptor. b) Ofrecer ¡ puntos para ~l levantamiento y transporte del interrubtor, as\ como espacio para la instalacibn de los diferentes accesorios que componen el interruptor. c) Soportar el circulo, tanque o recipiente que contiene el medio de extinci~n del arco ademAs del panel de control. Accesorios. En esta parte se consideran componentes. a) Aisladores pasatapas que en transformadores de corriente. incluidos los siguientes algunos tipos incluyen b) VAlvula de llenado, descarga y muestreo del liquido aislante. c) Conectores de tierra. b) Placa de caracterlsticas t~cnicas. B c) Gabinete que contiene los dispositivos de control, pr-otecc il!:,n, medicitin, accesor-ios como: compresor, 1 ; resor-te, bobinas de cier-re o dispar-o, calefaccitin, etc. Una par-te sumamente impor-tante y que necesita especial atenc it.n es la "cAmara de extinci-:!m del arco", ~sta es, en donde al abrir- los contactos se tr-ansfor-ma en calor- la energla que cir-cula por- el circuito de que se trate. Dicha cAmar-a debe soportar los esfuerzos electr-odinAmicos de las cor-r-ientes de cortocircuito, asl como los esfuer-zos dielt?ctr-icos que aparecen al producirse la desconexibn de bancos de reactores, capacitores y transfor-mador-es. El fen~meno de interrupci~n aparece al iniciarse la separacit,n de los contactos, apareciendo un arco a trav~s de un fluido, que lo transforma en plasma y que provoca esfuerzos en las cAmaras, debido a las altas presiones y temperaturas. TIPOS DE INTERRUPTORES. De acuerdo con los elementos que intervienen en la apertura del arco de las c~maras de extincibn, los interruptores se pueden dividir en los siguientes grupos: g 1) Gran volumen de aceite. 2) Peque~o volumen de aceite. 3) NeumAticos. 4) Hexafluoruro de azufre. CSF6) 5) Vac!o. La clasificación anterior es de acuerdo al orden cronol6gico con que fueron apareciendo. Los interruptores de hexafluoruro de azufre CSF6) son aquellos cuyas cAmaras de extinci6n operan dentro de un gas llamado SF6, dicho gas tiene una capacidad diel~ctrica superior a otros fluidos diel~ctricos conocidos, esto los hace mAs compactos y m~s durables desde el punto de vista de mantenimiento. El SF6 es un gas qulmicamente estable e inerte, su peso especifico es de 6.14 gil, alcanza unas tres veces la rigidez diel~ctrica del aire, a la misma presi~n, a la temperatura de 2000°K conserva todavla alta conductividad t~rmica que ayuda a enfriar el plasma creado por el arco el~ctrico y al pasar por cero la onda de corriente, facilita la extincibn del arco. F!sicamente el gas tiene caracter!sticas electronegativas, o sea la propiedad de capturar electrones libres transformando los Atamos en iones negativos, lo cual provoca en el gas las altas caracterlsticas de ruptura del arco el~ctrico y por lo 10 tanto la gran velocidad de recuperacibn diel~ctrica entre los contactos, despu~s de la extincibn del arco. En los primeros interruptores se usaron dos presiones, la menor de 3 bars en los tanques y la mayor de unos 18 bars dentro de las c~maras de extincibn. Esto se hizo con el fin de de evitar que al abrir los contactos del interruptor, el soplo de gas produjera enfriamiento y el gas pasara al estado l'l.quido. Posteriormente se han usado una sola presibn, con lo cual se disminuye el tamano de los interruptores cerca de un 40%, que es lo que interesa al momento de disenar una SEM, para evitar el uso de la segunda presibn se aprovecha y la propia presibn del gas como punto de partida y la clmara, al abrir los contactos, tienen un embolo unido al contacto mbvil que al ope_r ar comprime el gas y lo inyecta sobre el gas i ionizado del arco, que es alargado, enfriado y apagado al pasar la corriente por cero. Los interruptores pueden ser de polos separados, cada fase en su tanque, o trif~sicos en que las tres fases utilizan una misma envolvente. Se fabrican para tensiones desde 23 hasta los 800 KV y las capacidades de tensibn var'l.an de acuerdo con el fabricante, llegando hasta magnitudes de 80 KV, que es un caso muy especial, este tipo de aparatos puede librar las fallas hasta en dos ciclos y para limitar las sobretensiones l1 altas producidas por esta velocidad, resistencias !imitadoras. los contactos vienen con Las principales averlas de este tipo de interruptores son las fugas de gas que requieren aparatos especiales para detectar el punto de fuga. En un aparato bien instalado, las p~rdidas de gas debe ser inferiores al 2% anual del volumen total de gas encerrado dentro del aparato. En caso de p~rdida total de la presibn del gas y debido a la alta rigidez diel~ctrica de SF6, la tensibn que puede soportar 1 o contactos cuando estan abiertos es igual al doble de la tensilrn de fase de t iei-r a. De cualquier forma, no es conveniente operar un interruptor de SF6 cuando ha bajado su pres i t,n por una fuga y debe ser bloqueado el ci1rcuito de control de apertura para evitar un accidente. En los interruptores trif~sicos, la apertura de los contactos es simult~nea, aunque convienen que haya dispersibn de un milisegundo entre los tres polos; se entiende por dispersibn a la diferencia en tiempo que ~xiste entre el instante de cierre del primero y el instante de e ien·e del ~ltimo polo del i nt er ruptor. El uso de la dispersit,n es importante, pues sirve para reducir las sobretensiones debidas a impulsos por maniobra. 12 En resumen el interruptor de hexafluoruro de azufre tiene las siguientes ventajas: al Despu~s de la apertura de los contactos, los gases ionizados no escapan al aire, por lo que la apertura del interruptor no produce casi ruido. b) Alta rigidez diel~ctrica, del orden de tres veces la del aire. c) Ocupan menor volumen y por lo tanto tienen menos peso que otro tipo de interruptores, razbn por la cual son utilizados en SEM's. d) El SEG es estable, expuesto al arco se disocia en SF4, SF2, y en fluoruro de met&licos, pero al enfriarse se recombinan de nuevo en SF6. Pero su utilizaci~n tambi~r, conlleva una serie de desventajas, a las que hay que prestarles atenci~,, a la hora de trabajar con este tipo de interruptores. al A presiones altas y temperaturas muy bajas (menores de -40°Cl el gas se licua. Por eso, en el caso de interruptores de dos presiones es necesario calentar el gas de la c~mara de extinci~n para mantener el equilibrio a temperaturas ambiente men0res de 15°C. l.3 b) El gas es inodoro, incoloro e insipido. En lugares cerrados hay que tener cuidado de que no existan escapes, ya que por tener mayor densidad que el aire lo desplaza provocando asfixia en las personas por falta de oxigeno. En otros lugares es conveniente disponer de extractores que deben ponerse en funcionamiento antes de que se introduzca personal. c) Los productores del arco son t6xicos y combinados con la humedad producen Acido fluorhldrico, que ataca la porcelana y el cemento de sellado de las boquillas. Un esquema de este tipo de interruptores se muestra en la figura NQ 2. 1.3.1.2. SECCIONADORES. 1 Los seccion~dores son dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalacibn el~ctrica para efectuar maniobras de operac it,n o bien para darles mantenimiento. La diferencia entre un seccionador y un interruptor~ considerando que los dos abren o cierran circuitos, es que los seccionadores no pueden abrir un circuito con corriente y el interruptor si puede abrir cualquie tipo de corriente, el valor nominal hasta el valor de cortocircuito. desde 1 · 1 20 9 19 1 cÉ==t _ _j _J l~ c._ -J ~ ;, vr23 2 -- ~ ~ e; ~ / 17 e: -, / = // / / / ] / / / 4 / ./ r / . / /-/ 16 11 ---- - --· 2 < <--- ----'· = ------- ------------ 8 ~ --------------- 7 -------12 6 4 JJ 18 4 'I, riu. 2 - Secci.."Jll longitudin a l l~l~ljllC!illbLi,: a s . 2 -- f\i ,; J.id, -.. r s up P rÍCJt'. 3- T l' ¿1 s fe, r· m a d e, r es d P i n l I:? ns i d ,HJ • ·1 - [t 1 i n d éc\ j t ~ s E' l r. • e l l' ,_:, s L ti L i •: ._:_. ~; . 5 - Mt.tPllr~ ele desceone:,-:it,11. G- -C ilindro de ceonl.r c- 1. 7-·Enl1' ,:1d .-.1 lle? l1r> :,: ;-~ flt1,:.1r1no lit? azufi'e a l ·l Lu/ c m2 • 'J · T'ill-,,,:o cJr._. c.lict111i 11i1 d L: L i v ada. 10--Dispc,~-;itivo de ·p o l e n c idl. ll -- /'\111,~,i· tigu ,":l d,.:.oi'. l ) ·- P111,•rtas clL=! inspec c i.!,n. 1:3-,El .:u'i' a de c o ntacl:ü d,c' C <:.ntrol. 1 ,1=-- 0 L'pl, s il c, au:-; ili a r- d0 hf~: h,o1c1? gii·ar Pl poste central, que origina el levantamiento de la parte mbvil del sec ,: ion ador, para compensar el peso, la hoja mbvil tiene un resorte que ayuda a la apertur-a. Otro tipo de seccionador hor i zc,nt al es aquel en que la parte m6vil gira en un plano horizontal. Este giro se puede hacer de dos formas, la primera consiste en un seccion,"ldor ,:on dos cc,lumnas de aislador·es que g ir- an simultl:lneamente y arrastr-an las dos hojas, una que contiene la mordaza y la otra el contacto macho, la otra forma es un seccionador hori zontal con tres columnas de aisladores. 1 E, La columna gira y en su p;u·te supr:rioi· sostiene las mordazas fijas. b) Verticales. Son iguales a las horizontales, con la diferencia de que los aisladores se encuentran en forma horizontal y la base est~ en f oi·ma ver·t ical. compensar- el peso de la hoja del secc ionado1· tambil:n tiene un resorte que ayuda a cerrar. e) Pantbgrafo. Son seccionador·er,; clt? un ~;olo po!::;te .=1.islante sobre el cual se sopc•Y- ta 1 a p a Y-te m~,v i 1 • Est~ formada por- un sistema mec~nico de bar-ras conductor-as que tiene la forma de los que est~ se utiliz~n en las locomotoras Gl~ctricas . La par-te fija colgada de un c~ble o de un tubo exactamente sobi--e el que al ir-se elevando la parte pantbgrafo de tal superior de ~ste, se conecta con la mordaza fija cerrando el cir-cuito. La vent;:}j,=1 pY- inc ipal dE• ~ s te t ip,:, de !::iecc ionadoi· es que ocupa el menor espacio posible, por esta r- az ,!:,n bastante utilizadas en subestaciones mbviles. Existen seccionador-es de este tipo que son motor-izados, ~stos tienen un gabinete de control que normalmente est~ ligado al 17 gabinete de control del interruptor, de tal manera que nunca se pueda ab1· ir o cerrar si antes no ha sido abierto el interruptor. Es importante hacer notar que, ademAs de estos dos Dispositivos de Interrupcibn, existe una mezcla de ellos denominado "CIRCUIT--SI--JITOlEP", Este elemento estA conformado una recAmara herm~ ticamente sellada cc,n contactos normalmente cerrados uno por fase con un medio de extincibn que es el He:-,;aflot· uro d e ('\ z ufr e (SF5) conectado en serie con un seccionador dispuesto ya sea horizontal o verticalmente. Se muestra un e s quema en la figura NQ 3. Este dispositivo tiene la ventaja de ocupar poco espacio y de ten e r poco peso , por lo que son muy utilizados en ser-ies SEM' s , a dem~s de tener la capacidad de interrumpir, conducir y cerrar el paso a grandes corrientes de fallas, pues combina individualmente la accibn qu~ realizan tanto los seccionador-es como los interruptores de potencia. 1.3.1.3. FUSIBLES Son dispositivos de pr o tec c i~n el~ctrica de una red que hace las veces de un interruptor siendo mAs baratos que ~stos. Se emplean en los lugares de una i nst,=1lac i,!:1n el~ctrica en que los relevadores y los interruptores no prevalecen por r a:zones econ l ,mi c as. 18 11 • B) __ · _____ _ l r·ia. 3. Constitucil:,n del, seccionador tri(loLJ1" de potencia: ¿¡) posicit,n de cierre. h) posicit,n de aper· l:t.H"a. 1 --U.,1~;tid01" du apoyo. 2 --?hslado r s,::ipo1·te de rL:sina colada. 3 --Cl:,ntacto de seccionamiento. ~!-Superficie de empal11a:1. 5-··Conl.:icto de desl L:amiento. G-St1¡:11~r· ficie de empalme. 7-Tul.Jc, dl! 111.:inicA1r.::i. 0 - -Diula. SI-Envolvente de 0x tincit,n. 10-Varillas cc,nclucl:c,1"a~. ll ··· Vl,stac¡c, au>: iliar. 1 2-Contacto au:,ili,'31·. 1~3--Do1·rlr1 rJ•:? f or mací<",n del a1--co. 14 --- (,nillo p.:-irachi s p i..-1s . 1:':i ···Cll111ard c.lL~ L' :,,l.iri.:il',r1. 16-l)!Jer-t,ir-.:..i d1~ salida. 17 - T a p ~i ¡1is]¿:111te. 18- T¿¡p.:, mr:2 l. l.i 1 i e a. 1'3 La funcibn principal es la de interrumpir circuitos cuando se producen en ellos una sobrecorriente y soportar la tensibn transitoria de recuperaci b n que ocurre posteriormente. El Juego de fusibles de alta tensibn, en su parte fundamental, lo forman 3 polos. Para los elementos fus i bles se utiliza como material alambre de aleacibn a base de plomo; base de cobre o de aluminio. o cintas de aleacibn un a Los fusibles constituyen un medio de proteccit,n, simple y e conbmico de los sistemas el~ctricos, aunque naturalmente con bastantes limitaciones. Referente a su utilizaci~n, es muy amplio debido a su costo y a su simplic,idad constructiva. Un fusible tlpico de alta tensibn est• constituido por: '"') Una parte fij,:1, e c,111::>c t ada de forma permanente a los c o ndu,:tores b a jo ten s j -':,r1 11 amada base, que recibe, mediante contac tos adecuados, el cartucho del fusible. b) Un elemento de res tituc i.,':,n o fu s ible destinado a fundirse en caso de cortocircuj t o, pudienrlo estar montado sobre un portafusible movible, d e stinado a facilitar el servicio y e:.r.tracc ii!:,n del fusible. La carac ter 1st ic;:1 de 20 funcionamiento del fusible estb fijada por su calibre que viene dado por el valor de corriente nominal en amper· i os. c) Elementos ' de aislamiento, constituidos por aisladores de porcelana cuyas dimensiones van de acuerdo con la tensi~:,n nominal correspondiente. d) Soporte metAlico para fijar el conjunto. e) Elementos de set'tal i z ac i .~,n, con el fin de que el cartucho fusible sea comprobado, si est& o no fundido. Durante la fusi~n del elemento ocurre la formacibn de un arco voltaico entre los puntos que se separan, ocasionado por la ionizac i~::,n del medio, que podrb ser el aire, ambiente o un elemento extintor. EJ arco voltaico podr!.a presentar un peligro para la instaL:\cit.n pudiendo inflamar p,3r·tes, adyacentes si no hubiera una protecc ibn adecuada y una r:~xt inc i,~,n inmediata; esto hace, que solamente sean considerados seguros los fusibles que tuvieran su "elemento fu~;ible" tc:,tc'llmente "envuelto" y posean un elemento extintor; en genP-ral, ya sea arena, cristales de sllica o mica en polvo. 21 CLASIFICACION DE LOS CORTOCIRCUITOS FUSIBLES. Existe gran diver·sidad de tipos que !='-e clasifican de acuerdo a con los siguientes criterios: Por la forma de fusi6n: Fusi6n libre, fusibn semicerrada, fusibn cerrada, fusibn de expulsi6n dirigida, etc. Por su principio de funcionamiento: Con relleno st,l ido, sumergidos en l\quido, con formaci~n de gases, etc. Por la forma de reemplazar el elemento fusible: Bajo bajo tensit.n, con enclarecimiento, no reemplazable tensi~n, no recambiable por el usuario, etc. Por la const i tuc i,!:,n de los contactos del elemento recambiable: De cuchillas, de pletina, atornillado, etc. Por el grado de proteccibn: No protegido, protegido, cerrado, etc. se tiene otra clasificacibn de los cortacircuitos f us ib 1 e"; por 1 a const i tu•= i ,!:,n del el eme11t o rec amb i abl e, en base a: Fusibles de fusi,!:,n libre: Constituidos por un hilo fusible tendido entre dos bo,nes, que funde en el aii·e. Fusible ;de ey;pulsi~:in (caso, de la subestacibn mbvil): En 1 ,:,s CL\al es, el hilo fusible est~ contenido en el interior de un cilindro, en Pl que E! l c1xco de ruptura provoca "la expulsii!:,n"de un ge.is dE?stinado a soplar el ar·co. Fusibles de fusibn cerrada: En el que el hilo fusible est& sumergido en un materi a l aislante que apaga el arco. Estos fusibles pueden ser: i) Sumergidos en material s~lido pulveralento. ii) Sumergidos en material liquido. FUSIBLES DE EXPULSION. En este tipo de fusible s , el hilo fusible estA constituido por un hilo o una !Amina de corta longitud (algunos cms.), unida a una trenza de cobre. El a r co se forma en el interior de un tubo de material e:;;pul sor ele gr::i.ses, que provoca la formacibn de una. cantidad de g.:>. s e s s l1fjciE?nte para que la trenza sea violentamente lanzada con lo que el se ¿\larga. y es sopladc, s imultbr1earnr.nte, hac ia •:;u e:,;tincit,n. La ruptura total del arco no se produce hasta despu~s de va1" ios semiperiodos, con una apreciable tensibn de arco. La durac it,n del arco es tanto menor, cuanto mayor es la intensidad de la corriente rlP ruptura, siempre ~uc ~sta no e:,;ceda el poder de cor-te limite d e l fu~·.ible. En slntesis el fusible es un dispositivo que est~ dotado de cierto poder de ruptura, destinado a cortar autom~ticamente el circuito el~c trico en el que se hal]a intercalado, cuando la corriente que lo atraviesa excede d e cierto valor; este corte se consigue por fusibn de un alambre fusible incluido en el ap,:1rato y en serie con el circuito el~ctrico, el cual se calienta cuando pasa la corriente y se funde, interrumpiendo el circuito, cuando ocurre un cortocircuito. El esquema de un fusible se muestra en la figura NQ 4. 1.3.1.4. PARARRAYOS Sc,n dispositivos el~ctr-icos formados p,:,r elementos resistivos y por e:,;p 1 o sor es, cuy21 func i t,n pr-incipal es limitar· la magnitud de las so!Jr· et ens. i. ones originales por rfr~scargas atmosf~ricas, oper-ac ibn de interruptores o desbalanceo de sistemas. Entre SLtS caracterlsticas principales como dispos itivo de proteccibn se tienen: AISLADOR, mientras la tensi~n ~plicada no exceda de cierto valor determinado. CONDUCTOR, al al c anz ai· la t e n ~,i l,n di c ho val c,r cc,nducir a tiert"a la onda de corriente pi,..oducida por la onda de sobre tensibn. .t◄------ 5 1--)· 1- i(J. •l. Fusible tipo expuJsi?,c, 1-·Sel 1o Supc~1·io1· . ::' -· ftdJ1_:, P,:,r· L.:1f11•;; il·,1r~. '.1· ·T(,rr1 ·•. I lo fl,1 ld abraz.:.Hh-•1-;.i .ir1i1 ,•1 .1°.H. -~ --- C(Jnl.a,:.: Lo indic.:::,_'.t•1 · comrn·imillü. ~.i '- Ctc.Jpc!dCk,r·. C-Sf!llo i11ff:-!ric,,·. /··- {',In· az:..:dE!Y- :1. 25 INTERRUPTOR DE CORRIENTE, luego de desaparecer la sobretensi6n y restablecerse la tensi6n nominal. Los pararrayos deben estar conectados permanentemente a los circuitos que protegen, y entrar en operaci~n en el instante en que la sobretensibn logra un valor determinado que es superior a la tensibn ml:\xima del sistema. Surge un concepto importante en el uso de los diferentes tipos de pararrayos y es el Voltaje de Operacibn Ml:\ximo Cont'l.nuo (MCOV) des i gnlmdose as\ a la m~xima potencia a voltaje- frecuencia que puede ser continuamente aplicada a trav~s del pararrayo en servicio. El MCOV viene dado en KVOLTIOS CKV). Los pararrayos deben ser usados para aplicarse en subestaciones y ~reas donde la proteccibn sea muy escasa, se posee una alta capacidad de energ\a y ademl:\s, una alta capacidad de presibn de alivio sean requeridas. En la figura 5A, muestra un pararrayos autovalvular moderno ¡ con todas sus partes esenciales. Las partes mAs principales que constituyen a este tipo de pararrayos son las siguientes (Ver fig. 5B): i) Explosores de cebado, este aisla de la l\nea los elementos del pararrayos para las tensiones normales de servicio, cebl\ndose al aparecer una sobretensibn que sobrepasa cierto nivel; el fabricante lo denomina explosor de Aislamiento. 26 i i ) Explosor de extincibn, es una serie de explosores, los cuales, tiene como misi6n i11terrumpir la corriente de fuga a su primer paso por cero, cerrando el trayecto conductor abierto por la corriente de descarga. iii) Bloqueo autovalvular, tiene la caracterlstica tensi6n- iv) corriente, no cuando es recorrido por alta corrientes; y por el contrario, esta resistencia es mayor por la corriente de fuga, que es mucho m~s pequeMa, cuyo valor limita a uno moderado, siendo f~cilmente cortado por el explosor de extincibn. Conexibn de tierra eyectable, es una de las particularidades de este tipo de pararrayos. Al averiarse L\n pararrayos a causa de una sobrecarga t~rmica (en el caso, de funcionamiento sobre una tensibn de llnea demasiado elevado), funciona el dispositivo, desconectando el cable de conexi~n a tierra , y sacando asl, el pararrayos fuera de servicio, lo que evita un defecto linea-tierra en la red. Este dispositivo suprime el peligro de explosi611 del pararrayos y da la indicacibn de daNo a los relevadores de proteccibn. En los pararrayos viene dada la respectiva placa de datos con los par~metros siguientes: 27 a) El MCOV. b) Clase de Presi6n de alivio. e) Serie y n~mero de catAlogo, y d) Secuencia de apilado, si la unidad es la base de una mbltiple unidad de apilamiento. En las primeras instalaciones en que se emplearon estos dispositivos, su mi sil,n fundamental era limitar las sobr-etensiones de origen atmosf~r-ico. Poster- ior-mente se ampl ir!:, su mi sir!:,n, utiliz~ndose para la de pr-otecc ir!:,n de instalaciones contra las sobretensiones or- igen interno. Por- ello, parece mAs adecuada denominarlos "Descar-gador-es de Tensir!:,n". Entr-e los rangos diseNados de los respectivos pararrayos de la SEM, se encuentran: De 3 a 27 KV, de 3-72 KV, de 9-240 KV y 258 a 468 l :,; l i ne i t, n • -I -T?es isler1c ia di.:! pu12sta a t ic~rr.:1. D. C, o1· l(~ lonQitudinal dt~ un p;1rayrayos: 1 --[l ,:¡r· nc• Llr! fij .:-1C it,1,. ::>- .Jur1ta estanca. 3 -- E:q:ilo~;c,,- d e e :,; lir1 c it.'n- •l ·- f''l,:1 c~1 rlc? ,:c,nt:acto. 5-()islaclor- de poYCE!lan.:i. E, -· C.::1pur· u :: .:1 dt ! dl11mini,:, embutido. 7 - Explo•_:;01' de~ aiia;lamienl.c,. rJ --·F'.L!~;c,r· l.1.~ ele~ c,:,nl;acto shunf; ado poi' uni:l pie::¿1 de •~• =•lJ1'0. ·:1-·D loqu11 a 11L o valvula1' de 1· esisl:1..•11cid Vdl'iJl>lL·- lO ···C,,1,c): i,t,n tll~ tierra eyectable. 29 1. 3. 2. SECCION DEL TRANSFORMADOR 1.3.2.1 TRANSFORMADOR DE POTENCIA Es la parte pr in,: ipal de toda subestac i~,n el f?ctr ic a estacionaria o mbvil, cuya funcibn principal es cambiar la magnitud de las tensiones elf?ctricas, grandes bloques de potencia. transformando as!, Para las subestaciones el~ctricas m~viles de El Salvador, los transformadores de potencia que cumplen con las normas y requerimientos de la red elf?ctrica de potencia tienen las siguiente carac ter\sticas: PARTES PRINCIPALES 1. PARTE ACTIVA Es formada por un conjunto de elementos separados del tanque principal y que agrupa los siguientes elementos: a) Nl!tc 1 eo, ~ste constituye el circuito magn~tico que estA fabricado en !Aminas de acero al silicio, de espesor. con un mlnimo b) Bobinas, estas constituyen el circuito el~ctrico y se fabrican utilizando alambre de cobre o de aluminio electrolltico aislados con papel de celulosa. Los limites de temperaturas mAximas estan de acuerdo a las normas internacionales. 30 c) Cambiador de derivaciones, mecanismo que permite regular 1 a ten si ,!'.,n. Puede ser operado bajo c arga o en vacio ya sea ma nualmente o autornbl:;i,:amr:?nte. d) Bastidor formad e, un conjunto de elementos esti·ut tuY-ales que rodean al n~cleo y a las cuya func i t,n 0.5 ~;oportar los esfuerzos elect~omangn~ticos que se clesar· r- ol l an operacibn del tran s formador. 2. PARTE PASIVA. Consiste en el tanque donde se aloja la parte utiliza en los tr a n s formadores cuya parte sumergida en aceite a is l a nte. bobinas, mee !In i e ,::, s dur·ante activa, a.ctiva El tanque es una construccibn sblida soldada en chapa y y la se va de acero laminada, con fond o plan .-:,, pos ee diversos accesorios, l os cuales destacan: Acce s os para la inspeccibn interna Soportes antivibraci~n - T1· enes par a desplazamiento longitudinal y transversal. - · r1ga1· r· ,-=1.dr.1·as Gr- i fo de vaciado VAlvulas de llenarlo Grifos de ens,:1yo 31 Adem~s, este tanque soporta: bombas de aceite, ventiladores, radiadores, aletas, y demAs accesorios. Cada accesorio conformando Lln sistema de enfriamiento especifico. Es decir, los radiadores y aletas aumentan la superficie de intercambio de calor del aceite, los ventiladores aceleran el intercambio de calor con el medio, las bombas aceleran la recirculaci6n del aceite y el sirve como refrigerante auxiliar. agua Para las subestaciones m~viles, el enfriamiento seg~n las normas americanas, puede ser: a) OA: Enfriamiento natural de aceite y aire, realizada por conveccibn y radiacibn mediante: Radiadores: El separadamente sin radiado r se puede tener que quitar el desmontar aceite del tanque, cerrando para ello las vAlvulas independízacibn c orrespondientes. Aletas de enfriamiento: tanque. b) FA: Enfriamiento n~tural situaci~n en la pared de aceite por medio de frio obtenido mediante ventiladores. c) FA□: Enfriamiento forzado del aceite y aire. de del aíre dl FOW: Enfriamiento forzado del aceite y agua mediante un enfriador que incluye bombas de círcu l aci~n. 32 1.3.2.2. ACCESSORIOS Conjunto de partes y dispositivos que auxilian en la operaci~n y facilitan las labores de mantenimiento entre los m&s importantes, se pueden citar: a,: ce sor i os a) Depbsito conservador de aceite. Este dep?.:isito sirve para matener el ti:mque lleno dr? aceite ,:1 pesar ele la dilataci?.:in y contracc i"-:,n del volumen de aceite en func i ,'.:,n de las variaciones de temperatura. Este dep,'.:, s ito, sirve t iéHnbi~~n p¿lf'a impedir la absorci ,'-:,n de humedad e impedir el envejPcimiento del aceite. Muchas veces, este depbsito puede venir con una membrana de e:,;pans i t,n, que sepi:il" a comp letamente el aceite en el conservador de la entrada de aire. b) Rel~ Buchholz: Dispositivo que detecta fallas internas en el tanque entre los def ectos m~s comunes se pueden citar: Ruptura de una conexibn Variaciones en las propiedades qulmicas del aceite. Cortocircuito entre dev~nados Desconexi~n de aislantes Conexiones a tierras ,:) Aislador F'asatapas. S011 lo~, aisladores terminales de 1 as b o binas de alta y baja tensi6n. 33 d) Ter m~•met ro. Este instrumento es diseMado para indicar temperaturas transformador del ac:ei te y de los devanados estA provisto de varios contactos, del para seNales de alarma y para la desconexi~n del disyuntor del transformador en caso de que suceda un falla en ~l. e) Indicador del nivel de aceite. Indica las fluctuaciones de nivel de aceite del conservador. f) Desecador de aire. Dispositivo que contiene silicagel y que sirve para secar el aire h~medo. g) Dispositivo de imagen t~rmica. Elemento que muestra la evaluaci6n de la temperatura del punto mAs caliente del devanado al que ha sido conectado. h) V~lvulas y tubos de seguridad. VAlvula de sobrepresión. Detecta sobrepresiones en el transformador para seNalar y para aliviar. - VAlvulas para muestreo de aceite i) Conexiones a tierra. Cables que conectan todas las partes y accesorios met&licos a tierra. j) Transformador de corriente tipo anillo. Este dispositivo transforma la corriente a un valor utilizable en la protecci~n y medici~n. 34 Un esquema de un transfomador se muestra en la figura NQ 6. 1.3.3. SECCION DE BAJA TENSION 1.3.3.1. TRANSFORMADOR AUXILIAR DE DISTRIBUCION Dispositivo que alimenta pequenos bloques de energia, transformando niveles medios de voltaje a niveles monofAsicos trifilares o consumo particular, 120/240 V. Este transformador puede ser montado sobre una plataforma o colocado directamente en un panel interno en el remolque de la subestaci~n m~vil. Esta compuesto de: 1. Aislador pasatapa de alta tensibn. 2. Aislador pasatapa de alta tensibn. 3. Pararrayos. 4. Dispositivo para protecci~n de cortocircuito. 5. Accesorios auxiliares. Es importante mencionar que son dispositivos que utilizan aceite como medio de aislamiento y refrigeracibn. F i 9. (-,. ------- -· ... . .. - 1 -- . - ··-- .. . . . - · .. 1 --.1 -~ ·~ . 1 1 ~ 1 ~ ----- A ,-:--.:-·: -<---:.-~-:--.rl llr<.:;·1. _.1\>1-~ ¡--~1_\1~--r { ~ - ' - - V -- - . -- .. - ¡ 1 1· H ... 1 --- ---, 'n~7 111 ___ ,. - l i 1 1 -¡ """-r-t---_1 _ -~l , 1 1 , , _, ....... .... ·-J ..... l .. :'·-~-:=-----_-.!-J: 1/_) ¡ ·- ' ---7°J- ·· 1(-~1 -· r +. --------·- · - ¡li 1 - ,.' ~-~)- 1 ~-~=- "•-~···-~:, ... , .. · , .. ·. 1:1 ···-- -tii /;~¡ ··- --- -- ------· - ~? __ _!¡!. __________ ------ 1 _____ ../ 1\ L .... - - -,_ -\ - _1 8 / i \ Tranformador de p0tencia 1. {)islarlc,i·es pasa Lél[li\~_; pcll'"' <'lita LL'i1~~it,n. ~, ..... r:, .,_ ·l. r:­ ... J. Aisladores pds,:, l .::1pa'.ci p,:ú- .'-' li .:1 j.::1 l:f2 n~·:; it,11. R1?levador mecbni,:o du sc.brf!J)l'C! '~Í!111. Indicador magnl•ticc, dr~ •nivr..'1. Inclic,::1cJc,1· de temp e 1· alu1·.::1 rft:!l ,:_1,:G il: e. f). Vli1vula supei·ic,1· paY-,J cc,nt::,: j,•,n d filt(,--, 7. Manija pai·a c,:,ne>: i,',ri' ~;ir, r· ·,:c il: c~•-:i,~,r1 <11..•J du1· _j VdC i C,í)(':' S . O. Vld v11l a tlr> 11111P s,t:r· c-!C•. ":J. V~ l vI I l a par él rll· f.!11<-1 j t" . 10. Base desl i:.:,.1111: 1.,_ l l . P,~ul i aclo1· es. t·~, Tc1nque. 13. D1=1pt,s i to cc.,nsEJrV é., dor·. 1 ,1. Rt.: l evadoi· tle ~Fr!.:; ( U11c hilo I:·). -tO fl I'" 1.: 11 ·: ; :1 • e ~,,-;.11 i .-,, J ,--,r· d.· 36 1.3.3.2. PANEL DE INSTRUMENTOS AMPERIMETROS Y VOLTIMETROS DE CA. Medidores de CA que miden corriente y voltaje con cambios peri~dicos en amplitud y direcci6n. AMPERIMETROS Y VOLTIMETRDS DE CD. Dispositivos que sirven para medir la corriente y voltaje. VATIMETROS Y VARIMETROS. Son dispositivos encargados de medir la potencia real en Vatios y la potencia reactiva en Vars respectivamente. Para el varlmetro, la indicaci6n de potencia reactiva puede ser en adelanto o en atraso. MEDIDORES DE TIEMPO Dispositivo que mide lapsos determinados de tiempo. INDICADORES DE TEMPERATURA. Son dispositivos encargados de sensar la temperatura de los diferentes equipos que lo requieran. 37 INDICADOR DE SECUENCIA DE FASE. Es el dispositivo encargado de sensar la correcta rotaci6n de las fases CA,B,C) y la presencia de las mismas utilizando pequenos focos de ne6n. INDICADOR DE FRECUENCIA. Es un elemento que sensa la frecuencia a la cual estA operando el sistema. MEDIDOR DE DEMANDA MAXIMA. Indica la potencia promedio m~xima y la potencia pico. INDICADOR DE FALLA DE FASE. Es el dispositivo que muestra la fase que ha sido sometida a una falla especifica. 1.3.3.3 TRANSDUCTORES. Los transductores son ocupados para tomar su sehal de salida y llevarla a otros dispositivos como lo son los relevadores o instrumentos de medicit.n, esta unidades operan de 50 a 500 Hz de frecuencia se caracterizan por su alto nivel de aislamiento entre la entrada, salida y la cubierta del aparato. 38 1.3.3.4. RELEVADORES DE PROTECCION Los Relevadores son dispositivos el~ctricos y electrbnicos que protegen los equipos de una Instalacibn El~ctrica de los efectos destructivos de una falla. Estos elementos envian a los Interruptores una sehal que acciona la apertura de uno o varios circuitos el~ctricos. Los relevadores pueden ser de atra,:c i/'.:,n electromagn~tica, induccibn el~ctromagn~tica y de estado sblido. Las SEM's modernas utilizan relevadores que operan electrbnicamente por unidades lbgicas de Estado S~lido que son componentes de baja corriente y ademAs, trabajan con seNales de voltaje, ya sea, de corriente alterna CAC) o de corriente d ir ec ta ( DC) . Estos se caracterizan por ser mAs livianos, pequefYos y de poseer una menor carga (burden), y necesitan relativamente poco mantenimiento. BAsicamente estos relevadores estAn constituidos por una fuente de tensibn con su regulador, sensores de corriente, circuitos lbgicos, circuitos de salida e indicadores. Los controles que poseen son los de tiempo, voltaje. corriente y 39 1.3.3.4.1 RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE Este tipo de relevadores son los mAs utilizados en subestaciones y en instalaciones el~ctricas industriales, por lo general, se utilizan para detectar fallas entre fases y fallas a tierra, ademAs rle proteger equipos imprescindibles en las subestaciones como lo son los trar1sformadores de potencia. Este tipo de relevadores suelen tener disparo instant&neo y disparo temporizado, esto se hace para efectos de coordinacibn con las diferentes protecciones con que cuenta una subestaci~n. En las protecciones de sobrecorriente, se acostumbra usar dos relevadores para la proteccibn de fallas entre fases y Lln tercero de mayor sensibilidad para la proteccibn de fallas a tierra. Estos relevadores se calibran o se ajustan para que operen con seNales de corriente por encima del valor m~ximo de la corriente nominal del circuito protegido. Las subestaciones móviles modernas utilizan por relevadores de sobrecorriente de estado s6lido, poseen un microprocesador que sensa las lo general los cuales magnitudes monofAsicas, de dos fases y neutro, trifAsicas o trifAsicas con neutro de se~ales de corriente alterna para poner protecci6n al sistema de potencia . 40 Estos dispositivos sensan corrientes de 0.5 Amp. a 12 Amp., y poseen un retardo de tiempo para efectos de coordinaci~n, este r· et a1· de, de tiempo es iniciado cuando la corriente sensada excede el punto de "pickup", pero ademAs tiene un mecanismo que par- a el conteo cuando la corr-iente baja de dicho punto, debido a fallas temporales. Este ajuste se hace por medio de contr-oles que estl\n ubicado's generalmente en el fr-ente del panel del relevador, y se requiere el uso de curvas tiempo-corriente para que el ajuste sea e•,;acto, estas curvas deben de ser pr-oporcionadas por- el fabricante. La ventaja de este tipo de r-elevador-es, es que posee un rango extenso de ajustes para que se diseNe un buen sistema de protecci~n, estos ajustes pueden ser de tiempo y de corriente sensada. Estas poseen adem.!ls una gran cantidad de controles e indicadores que ya fueron mencionados anteriormente. 1.3.3.4.2. RELEVADOR DIFERENCIAL La protecci6n diferencial que se usa en la mayorla de fallas de fase a fase o fasea a tierra, es la m!\.s importante y aplicable a transformadores de potencia con capacidad de 5 MVA o mlls. Esta protecci~n utiliza adem~s, como mecanismo de funcionamiento, el denorninr:1d,::, "F-:ELEVADOR DIFERENCIAL", el 41 cual, se basa en el principio de desviacibn con respecto a la relaci~:,n normal de las intensidades de corriente en los extremos de entrada y salida del transformador protegido. Un desbalance en la corriente localizada en la parte protegida, es la magnitud encargada de efectuar el disparo y para indicacibn de la falla. Sin embargo, estos relevadores tienen caracter 1st icas especiales que los hace diferentes a los que se usan en los generadores; pues, los transformadores se ven sometidos a varios factores tales como, los diferentes niveles de voltaje, diferentes relaciones de los transformadores de corriente del lado de alta y baja tensibn, el ~ngulo de desfase en las conexiones propias de la unidad y la corriente magnetizante del mismo, que podrA ser detectada como falla interna por este relevador. En las subestaciones mbviles CSEM's) modernas se utiliza el tipo de "Relevádor Diferencial de Estado Stilido" precisibn y velocidad en la funcibn a desempe~ar, la desestabilidad del sistema. Este tipo de Relevador actt!1a en unilin con un que posee para evitar Relevador Auxiliar de reposicilin Manual (Relevador Patrbn) que abrirA el disyuntor que alimentan al transformador principal. 42 1.3.3.4.3. RELEVADOR DE FRECUENCIA Es un relevador de estado s~lido y dispositivo que monitorea la fr·ecuenc ia de un vol ta.je monof l\sico. EstA diseNado para indicar al respectivo disyuntor cuando remover la carga, t!sto lo hace cuando el valor de la frecuencia del sistema un valor superior o inferior del valor nominal. alcanza Este disposito posee un retardo de tiempo ajustable, el la indica el tiempo el que actuarA el interruptor si permanece. Si la falla es tempoiral y desaparece cual falla en trans,:urso del retardo de tiempo ajustado, el contador el de tiempo vuelvé a cero. Existe rel~s ' que sensan la frecuencia para diferentes rangos y proveen diversos ajustes en el tiempo de retardo, denotados en curvas tiempo - frecuencia especificas, a fin de reconocer cualquier sobrefrecuencia o baja frecuencia. 1.3.4. ESPECIF ICACIONES Se entender& por especificaciones del equipo todas aquellas caractel'- istica.s que clr::>tal len indiviu11almente los di feir entes dispositivos que conforman l a subestaci6n m6vil CSEM). Esto se hace con el objetivo de dar a conocer desde un punto de vista t~cnico los requerimientos indispensables para solicitar al fabi·ícante la adquisició1l del equipo. 43 1.3.4. 1. ESPECIFICACIONES GENERALES. Primeramente se d c,> h ¡_:;, espe cific a ,· l .:1 razbn pi· imoi·dial para la adquisicibn de tod a la SEM. Seguido de los datos generales de toda la subestacibn, estos son: Pot ene i ,:\: _______________ MV{) N~mero d e fases: Vol taje d2l lado de Al ta: _____ _ Voltios Voltaje del lado de Ba ja: _____ _ Voltios Fl'ecuenc ia: Hel'tz --------- 1.3.4.2. NORMAS DE REFERENCIA En esta seccibn se detallan las normas a seguir para el diseNo y f a bricaci~n de los eqtJipos el~ctricos que constituyen 1 a SEM, estas normas <;_1e11eralmente son las EUROPEAS o las AMEPICANAS. 1.3.4.3. CONDICIONES DE SERVICIO Estas se refieren a las condiciones ambientales y Atmosfi!l' icas, las cuc:1les, estar& sometida la SEM, si ende, algunas: Temperatura Ambiente: T.mAx: j T.ni!n: 1 1 Humedad Relativa d Desde __ _ ! 'l. a 'l. 1 ' Altitud: ' rn . s.n.rn. ----- 44 Nivel de Contaminacibn: Polvo, sal, humo, gases dal'linos, etc. 1.3.4.4. DISENO Y CONSTRUCCION Se dehen especificar los rang o s m&ximos de LONGITUD y PESO, p ar a que la unidad completa pu~da cir c ular en las carreteras segbn las normas del pa!s. 1.3.4.5. DISPOSICIONES Aqu! se detalla la ubicaci6n flsica, tanto d e l LADO DE ALTA TENSION c omo del LADO d~ BnJA TENS JON dentro del trailer, con el prop~s ito de facil itar l a maniobra y puesta en servicio de la unidad completa en las diferentes disposiciones flsicas de la red el~ctrica local. 1.3.4.6. DATOS TECNICOS l.os datos t~cnicos se refi e ren a los parArnetros de cada uno de los dispositivos que Cí_::i foi- man la SEM. Esta s ec c ibn comprende las car~cter!sticas principales para especificar cada elemento a d~tallar: 1 ' 45 INTERRUPTOR DE DESCONEXION Tipo de Dispar-o. Magnitud de tensi~n en KV. Corriente Nominales n. Corriente de cortoci rcuito iniciales KA corriente ele? cortocircuito en KA. Medio de extincibn de Arco. Tensi~n Mbxima e n KV. Resistencia de contacto. FUSIBLES Te nsi6n Nominal en KV. Tipo de fusible. Caracteristica tiempo corriente. Corriente nominal en KA. Rapidez de operaci~n. PARARRAYOS Clase o tipo: Tensi<":,n nominal en ~:: v. Tens i t,11 d e rw quec•. frente de Onda en VV. Tensi~n Res idua l e n KV . Bil (l\l i vPl f'. ,f\ s:i.c o c!i~ Impu]so): en VV. Tensi6n Arque o M~ x imo en KV. SECCIONADORES Corrjentes d e CARGA en amperios. T e nsi6n del Sis tema Pn VV. Ca p¡:¡ c i cL1d In t Pl'T up t i va: Forma de Op e raci~n: Tipo: TRANSFORMADOR Tipo de Instalacibn: Capac id~d en KVA. Rango de Operaci~n de temperatura. Tens i bn de ,:1 l t ,:1 Pn ~ ope1·aci,!':,11. Exactitud dPl tiempo de retar do. Temperatur~ de opPraci~n. Temper a tura de almcicenaje. El RELEVADOR DE FRECUENCIA Tipo e.le fuente: Rango de voltaje de entrada CAC o DC). Burden (W o 1/A). Rangos de frecuencia sensada. Indicr1clco1" P.s di-:.' dispr:1ro. Circuitos de salida. Frecuenci i:\ mtnin¡¡:1 rlP c,peracibn. Aju s te de tiempo de definido y tiempo inverso. E :r; act i tud del ti e mp o de retardo para definido y tiempo inverso. Selector de frecuencias. Temperatura d e operaci~n. Temperatura de Almacenaje. RELEVADOR DIFERENCIAL relevarlor diferencial para transformarlo, de potencia 48 tiempo tiempo estl:I des2;n--c,llado, tanto en configuraci~:cn monof~sica y ti,. ifl:\sica; y con las siguientes e s pec ifi.,: .=1 1::: i.-::,riC?s: Enti"adas s Pn sc,r é'\'-3 de c:::orr iente (A cont lnuos). Burden Sensoras d e corriente (VA a Amp/fase). C,:,ntr c:::cl rl P Rsc al,:1 Ú E' 1 i::I corr· iente entrada. Restr i •: ·: i ··:,nrs de s In t er-Y-upc i,!..n en Amperios ,:::,peración en cicl os o Sf?gundc,s. Relaci o nes nominales de los contactos como cc:ontacto s~ncillo o doble en serie. TRANSFORMADOR DE INSTRUMENTO: TRANSF. AUXILIAR DE CORRIENTE Las Pspeficicaciones recomendable s al momento de solicitar un transformador de Instrumento ( TI> a cualquie1r fabr· icante E:,:actitud. Relaci~n de volt~jra en voltios. R~ l .-=1,· . .i ,•,ri ur e c,r <' i Pri t: e en Ampe1' i os. Relaci~n Termal 0 30 " C y a 55 ºC. Terminales. Placa de Datos. 51 Burder Int~rno (Impedancia de cortocircuito). en VA o l,,Jatts. Factor de potencia. TRANSDUCTORES Voltaje nominal de entrada en voltios. Corriente nominal rle entrada en amperios. Burden en Voltios- Amperios o Watts. \J,:·,J tajP. d1::> !;;oh1r P.carga en voltios. Corriente de 5obrecarga en amperios. Rango de frecuencia. Rang o de temperatura de operacibn. UNIVERSIDAD DON BOSCO BI BLIOTECA CtNTRAl "RAFAEL MEZA AYAU'' CIUDA DELA DON SOSCO SOYAPi;NGO, EL SALVADOR 5:2 CAPITULO II 2. OPERACION DE LOS DISPOSITIVOS QUE CONFORMAN UNA SUBESTACION MOVIL 2.1. GENERALIDADES. Un sistema de potencia el~ctr-ica debe ,:1segur-,,1Y" r:¡uE• toda caxga c.-:)nectada a el mismc, r.lisp c, 11~1a intorr-umpid ,::1mPnte de energ!.a. Cuando dicho suministro se extiende a poblaciones distantes, el sistema c.uP.nta con varios miles di~ kil,!:,metr-os ele lineas de distr ibuc H:in. Las lineas d ~ transmisibn de alta tensi~n que conducen energia para grandPs cargas, pueden extenderse hasta pr::,r varios centenares de k:iU':ometi- ,:,s. Debido a que por lo todas estas lineas s on 0~reas o elevadas y estlln e :,:puest as a la intemper· ie, l ;1 probabilidad de que se inter-r-1tmp ,:1n pot- causas tales como tormentas, ca'lda de objetos e';; ter- nos, daNo a los aisladores, etc. es muy grande. Estas sino tambi~n fallas P-l l!c. t r ic c=1s. U11,:1 las p1'incipi.1lE::-s C t-=:\Ll~3i~S f1'ecuentes de inter·r-upc ii!:•n del sumini s tr-.-.::,, la f.c\ll,c1 en dcr ivaci,~,n o e or· t ,:,e i. r· e u i to, que ocasic,na l.líl s1'.1b i to y a veces violento en la operacibn d~l sistema. L.c, s de relevadores dentrc, de las subest ,3 ,: i,: ,rH :> :-:; , d e tPctan en los 53 circuitos el~ctricos y, en forma autbmatica, los interruptores ,:::,per a n para aislar con mayo r rapidez la zona defectuoso del sistema. Esto limita P l d¿;t'fc, al lur:1 ,:11r en el que se localiza la P ·i mp :i de que s 1.1 rc, e f E? •: t os SP. pr c,paguer1 sistema. La func ii':,n de los relevadores de proteccibn c=:1copl ados a los i nt E'Y ruptor es, e c,ns i '=·t; e, pues, en prevenir las consecuencias fatales de las fallas. El interruptor debe poder interrumpir tanto las · corrientes norma les como las corrientes de f al 1 a. Tambi~n, el relevador dP protecci~n tiene que reconocer una '-: 011 d i e i i!':,n anor· mal en el sistema de potencia, y actuar .=idecu,~dilmPnte para el imi.11,1r la con c,e9urida,d y asl mbximo la perturbacibn en la operacibn normal. evit,"lr al Debe entenderse que un r Pl evadc,r de protecciOn no puede prevenir las fallas. Sblo puede actuar despu~s de que ~sta se ha presPntado. SPr\a muy conveniente que la proteccibn pudiera ~nt i ,:: i pr.1r y prevenir 1 a~, f ¿ü 1 as, pero obviamente esto es imposible, excepto c u,'lrHl o una c é:IUSé:I original de la falla produce alguna anorm~lidad q1 .tQ h ,, ga func i., :,n¿;_r- a un relevador- de pr,::,tecc i,!:,n. Sin embar·gc, algunos disp ,:-:,sitivos como el re] evad,:-:,r Bu,:: hheil z, lcJ.s fallas may,:,r es. 54 2.2. DEFINICIONES. 2.2.1. CORRIENTE NOMINAL Cln) La corriente nominal en servicio continuo es el valor ef ica:z dt~ la cc,r-ri ente que el ap ,=1,·c::d :o estb en condiciones de conducir en forma perm a nente, a la frecuenc _ia nominal, m~nteniendo las temperaturas ele sus diferentes partes, dent r· ,:, de valores espec!ficos. 2.2.2. PODER DE INTERRUPCION. Se trata de una car ~ctcr lstica que e or r · esponde a los i nt er ruptor es. El de interr-upci•~-•n dt? co1'toci1rcuito es la m!ls elevada ser- capaz de inter-r-umpir en condic i o nes ele, falla. 2.2.3 CORRIENTE DE INTERRUPCION. Es la cor-r-iente que se presenta en un polc.1 de un i nt PY-Y-uptor en de aper-tur-a. 55 2.2.4. CAPACIDAD DE CIERRE O ESTABLECIMIENTO. Es el mllx imc, Vi:\l c,r en condicionPs de uso y comportami~nto establecidas. 2.2.5. CORRIENTE DE BREVE DURACION ADMISIBLE. Es 1 a que un c:>.parato puecle s ,: ,p o r tar p,:::, r un tiempo 1 apso, del E s te tiemp,::, !=,e l e denomina m~y; ima dur .:.,c il'.:,n del cortocircuito. 2.2.6. CORRIENTE DE CRESTA ADMISIBLE Es el pico m!1y; imo el e c ,:::,r1- ien t 2 ( Is) q1u? un aparato puede s,::,poi-- t ar. 2.2.7. TRANSFORMADOR DE CORRIENTE. Las caya,:::tel' !:c,t icas particulares del transfol'mador de coY-riente son: - Pel ,c1ci-!.,n de transformaci,':,11, qur-:> P.S la re] a,:: i,':,n entr·e las e •~-•1- l' i Pnl PS norn in ;:1.] !?.S p Y- i m,1;-- j ,<5 y r-;r=-.:- und ¡:u- i éF; ( 1-'. r 1) • ErroY- de corrirnte, P S 1'.:' l que intrc,clL•cE' el tY-ansfol'mador en 5E. Error- de ~ngulo, diferencia de fases entr-e la cor-rientes pr-imaria y secundaria. Bur-den o carga, es la carga expresada por su potencia ap,'.:1.r-ente y factor- de potPncia, referida cor-riente nominal secundcHr i,j, a la de 1 Poi:F-rF: jd ric,min,,l, o d1'? nri:>c:i~-; _it,n, es la que el t1·ansfor-mador entrega a la corr ientc· nc.,mjnal secundar· ia cuando tiene conectada la car-ga nominal. Corriente t~rmica y dinAmica se controlan con el secundario en cortocircuito. Co1·r i PntP m-'1:,·;ima r,ermc1nP.11te de ,:¿"\lentamiento, es el mayor v,3.1 or en el pi· imal" io sin el ,:: al r:0 nt amiento supere limites establecidos de temperatura. 2.2.8. TRANSFORMADOR DE TENSION. Las ,-:- ar a e t e r ! .::,. t i •= as pal"ticul,1xps de los de t c~r¡ :;: i ~1n s .(::in; t r· ans fcor m,:'l•·= i t,11, qUE' E:>s lé\ relaci,~•n entre las tensiones normales primaria y secundaria CKn). Err·or de tensi"':,n, es el quP intr,:::,cluce E:·1 tr-ansf,:::,t-rnad..:ir- en la medida de mbdulo de la tensibn. e= (kn Us - Up) / Up 57 Er r Ol' de ~ngulo, que es la diferencia de fa ses las tensior1Ps pr irn.::n- ias y sei:.: undc1r ias. ·- Dur den es la carga e~presada por su potencia y f a,:: t ,--:, r de p o t E' ne j i.'I r e fer i d c"'l. a J. a t en s i ~:,n no m i na l a la que cor- re s ponde los v2.lo1' es limites de Pc,t 2 ncia ti':>r- rnica n,:-,rnjnal, es 10. potencia aparente con factor de potencia unitari,::, 7ue el t¡~anr:,fi:::irm,3dc,¡- puede entregar· sin superar los l!mites de la temprr~tur-a establecidos. Factor de ten s i~n nominal, es la relaci~n r·espec to de la 1: Pns i. ,~,n el CUi"ll el •:-, '·J f, j_ '.'á f , l •~: e P-spec i f i e aciemes de cc1.J.entamirnto, r•-::•r un tiPm!7•~• cl í0ler rn.i.r1c'l.do y respetando otras cc,rHl:i e i,:,nos establ ec í cl."\s en 1 ,:1'3 nc::irrnas. 2.2.9. SOBRETENSION. Sobr· P !". r~n s i ,!',n es t P.llS Í ,11:,n furF:: i ,~,n del t i F~rnp c,, entre e <.·,n du.--. t: oi· ten c.; j_,'_,r1 (m'=': ·,;p i - "' S ,111 •~ ,::,m,:, 1·:: i·aiz(:3) l.7321 ~:: . 1 ' 58 2.2.9.1 CLASIFICACION DE LAS SOBRETENSIONES: Lic\s sohretensjor1,J.r5 pt.H?dr,n ,::].3si ficar·!::;e en: La tensibn m~xim a que puede presentarse en modo permanente, define l a tensi,!:,n ncl/11jn;:il de 1,:::,,-; !:-,quipc,s. Las sobretensiones temp ora l es, resultan e ,J. rnb i os de e on f i gur ,3C i c,nes de la r-ed, y se presentan ante p~r-didas de car-ga, resonanci c1s fallas a tier-r-a. Su clur-acibn es del orden del ti e mpo de c1c t u,::1,: i /'.:, n de los r-egulc1dores las protecciones. El nivel de lc1s sobY-E?ten~-.ic,nes clf-:>.pc~nde dP la configuracit,n de la red , y del punto considerado, y en generc1l es tanto mer1c,r a limitar las sobreten s iones tempor-ales, en caso de se tratarle lograr cierta r e l a.e i t.,n entre a la secuencia y la impedanci a dir e•:ta (Zo lll<'~noi· di? 3 Zcl ). Li'\s sobretensiones cli~ m¿, r;i,::, l¡r· 2 s e pr· Ec'::entan c:\nte los cambios brus cos de configuraci6n de la red, asociadas a cierres y apertur·as ele inter-rupt,.:ir·er:; 1.:1 FI f0.l l,:1s. Se presentan por intpr·rup,: i,-:-,nr:>s de c c,rga re,:i. i:: tiva, llnec1s de t ·,..- ,:'\ fl sm i s i t,n, de transformarlnres, por- fallas, durante el c i er- i-- e y e 1 r ec i P.r r e, et•= . - Sobretensibnes s~ prPsent a n ante fallas del 1 1 l'' •::, v e r 1 i ¡r el e un i:I. ] l n P. a o p r· o el u e i ir s t~ e n 1 a e s t ¿~ ,: i t, n • t1i r.ntr as afect3n una s ol2 f as r-:, , t r· e s fa ses si mu J. t ,~ri E' :1me11l E:>, e l E:':,t I id i e, clF! ·.:; Li e. f ec to sobn:: e l ,::t i s l ,cl.iíl :ir?nto fase-·fase. L as pueden seir dren.=1d as por su e:,:ce s i ··,;a duir ,~.•.:. i,~>1 1. 2.3. NATURALEZA Y CAUSA DE LAS FALLAS U11 a f 0. J la ocasiona un a. red u,: c i(:,n d e 1 a ¡r es isi;E)n ,:· i a c!;:·,1 r'l i S J 2mi c 1·1tc, b!':i s i,:c, ya SP-i:\ e n -f; ¡•· f.? J. o s ,: ,:, n el l \ ,: t ,::, ¡r e s el I:.' 1 2. ~. f o. l J. ·:el s • er1 t ·r-2 l o~;:. c o ndu cto·,~es ele y l a s a t ie r ra que r o dRe n a los conduc tor es. En realidad, la ,educcibn d E l a islami e n to n0 se c0nsi d ~,a como falla, hasta que produce c.1 J g1'! rl ha s t a que provoca un exceso rl e c0rr i e nt e los c'l un v,::i.l or i nferior p,:;1.r a e l C i ir '-~ u i t o . ' 1 E,(J F'.:'- in ev i t a.b 1 e que en el si s tem.=:1 de potP.ncia na,: i ona.l, :i rit Pl' ¡- t.1pt e,¡'· '=' :=- , ,::- i y· ,:-: u i i; ,--:, s el e t i,. a n s m i s i ?:, n y d Óc' ci i e:_; t r j b u,::- i t, n , ni::, oc L\i" r a c1l guna falla. La probc:1bj 1 i.cl é.:,d J e ~ue s o prPsonte una falla una .-::111,:-:,r· m .=:tl d e\ E'S simplemente porque a t: m,!·,s f r.1·· a, s 1::-:1r1 ma y(:ir- es. () r ; t; es d r p r ,::, ,--: t:? d r ¡- rl 1 P s t t I d :i o d e l ,3 s d i -,_¡ P.¡,. " ,:1 !3 ,: ,;i u s a'=· d e falla, C O f1 V i P n í? C 1 3.S j f i ,: a Y- 1 e"'\ S P. 1 l f U fi ,: j , _, 1 l el F' C:: U O r .Í g i? r, : a:> La caus e\ d r J d e t 21rj,:-:,¡·· ,::, dPl ai '.::; l ,"'.\fT!Í ':'!l S(:1 i1 -¡_ m¡1 r r::-·cl ~ •:: i b l E•c:; , e l qup se posen p~j~ros sobt·e las J ,_ ll f? -? -:-; 7 , __ 1::•l" t en:-_ ir C LI j t_: ,:, s c1 •:: ,: Í d c nt ,:\l 2 5 por- bl La anor-rnales, ya quP. r~l aÍ:",lam:ient;c, s ,'..,l,:• J" .. tc rl~ s o¡.i i: .. rt,:ix f~l v ,::r]taje normal. Esto:-:, s11cr.dP Y.=\ sP.a, 1 c,s in ter· l" up t c,i,. E: "':- o p,-_,r · .. ·,_,r i. c~, ..-: j_,:·,11 c ~-- cau <:? ,':ldc\ s po,- r· ayr~,s. pr-~ctj ,: a actual e ,:, ri e, j :.; t. e P.11 pr P V P.f~r Llfl .-:11 to nivel de ; _"1t j ~ 1 1~ m ·i. r~r) t; e, , Vi-:1 f.! {? vr.1],:::,i- n,:,rn i nal del volt a je. d i,::ho 2 i s larniento d :i s m i. rnryi::• ,:-_.-_,11 la acumu .l ,:>.e i,•,:, d e• c ,::,11tamin,"'.\11tc s '.:' ... ~,tn· o. u11a fila d 0 a .i s l ad r:.:, r e,_:; qu r.:i , se 51 oi-- igina por 1 1 r- ·t de h;.:.:,ll"n o e e ep _,s 1 o ,. __ de polvo de cemento, esta disminucit,n ' es la resist e ncia del aislamiento st,lo cic as i cina pequeNas fug~s de corriente, pero a la larga esto acelera el ' rJeter ior·eo. ~un cuando la in ~ talac i~n est~ encasquillada, ocurr·e con los c ,::1b les bl indacL ,s o ar- mad os y con los interr-uptor·es de cor-aza metld ica, el aislamiento se deter-iora con forme va pasa.ndo el tiempo, El aislamiento de las lineas y de los aparatos pueden estar sujetos a sc,br-evoltajes traris;itor·ios dL=:- bido al funcionamiento de los inter-r-uptores. El voltaje que se eleva cc,n rapidez, puede al e anz éff un valoi" ml.\:,;imo el e .-1pro:,;imad.::1m E!!lte el del voltaje entr-e fase y neutro. En estos casos, se pr-ovee inicialme nte un nivel de ai s lamiento m~s al to. Un sistema podr- lét sopor-t ar- estos continuos sohrevoltajes, si los n iveles de aislamiento han sido escogidos correctamente y no han sido alter-ados por alguna de las causas descritas en el inciso a). Sin embargo, si por alguna ca.usa el aislamiento se ha debilitado, es de esper-arse que ocurra alguna falla en el momento que los intei-ruptor·es empiecen a funcionar-. En los sistemas de potencia los rayos producen una varia.e i t,n del voltaje del or-d e n de millones de voltios, y en estas circunstancias no es factible pr·oveei· un ai slarni e 11to que pueda soportar- tal anormalidad. En los cl rculos de e n er-gla, estas subid~s viajan a la velocidad de la luz, siendo los fa,: tor- es 1 j mi tadores; la var i ac í ,~,n subida de la impedan cia y la resistencia de la linea. E ? ,~ 2.3.1 CONSECUENCIA DE LAS FALLAS El fuego es la consecuencia m~s grave de una falla mayor no eliminada, ya que puede no s6lo daNar la parte en que se or· igino!.1 , sino e:,;tenderse al sistema y ocasiofl ,':lí su destruccibn total. El tipo de falla m~s com~n, y tambi~n ~l m~s peligroso, e s el cortocircuito, el cual pu~de oc~sionar CLlalquiera de las siguientes f2llas: 1.- Gran reduccilin del vol t ;3je de 1 a linea en una parte importante del sistema. Esto conduce a lc:1. interrupcil,n del suministro a los consumidores y puede ocasionar fugas en 1 a pr oduc c i l,n. 2.- Daf'fos a los elemer1t.:,s F.:'l~c tri,:os del sistemté\. 3. - · Dartos a otros apar-E1tos del sistema, debido a sobrecalentamie11to y a fuerzas me,:::~nicas anormales. 4.- Por-turbaciones en la estabilidad del sistema el~ctrico, que incluso pueden occ'.<:c, i•::•n2.r un paro corn¡:,leto del sistema de potencia. 5 .. - - Marcada reduccibn en el voltaje, que a veces puede ser tan gt~anr:le que hace quF,? L:\ll c n los relevad.--,res que tienen bobinas de presibn. E,. - Cc,nsiderable reclt1cc i,~0r1 · Pn P-1 vol t,':l.je de 1 os al imentador·es pr.;t,~ fallando. G3 2.4. PROTECCION PRIMARIA Y DE RESPALDO Todas 1 as subes t. a c iones e n El Sal vad,:::,r tienen sus p1·opios relevadores protectore~ p a ra cieterminar l a exist encia de una falla y disyuntoY-es p;::1y-a dr?sconecta;-la del sistema. En el caso de la subesta~i~n m~ vi l, los rE: l e vaclores operan debido a corrient es y voltajes derivados de transf o rmadores de corriPntes o de potencia , ,.:, bien, ' 1 · - t. d U2 C l':'-f.l (-:05 1 , l VOS e potencia. un que pr· oporc iona la ,:orr iente di rec t,3 de di s paro rf !? l disyuntor-. La el iminac i,".:,n efecti va depende de la condic ii!:in del suministro de C.D. de la continuidad del alambrado y rl~ l a bobina de di s p ar o, asi como de la coY-Y-ecta opeY-acit,n rn~::- .-.: l:lni,·:a y Pl~ctri c a del disyuntor y del cierY-e de los contact os rle di~paro del relevadoY-. En c ,:\ SC• de que falle un,::, de Ps l: os P l e me11tos, y la falla en una dad,-=1 no se elim i n a por mPd i o ri e l esquema de pY-oteccibn pr im.:\r i,-:i, existen un a proteccibn de rPspaldo para efec tuar lo mejor p,: ,sib le el si~Juiente pa<:'",o. En pY-ime r t~rmino, esto significa elimin,3r autc•m""ti,:: amP-ntE• la fi=\ll a completa, si es posible, aun cuand o se requ ier a desconectaY- una gran paY-te del ~.istema. Las rne d id,3 r;;. CjUE.' se t: •:•fn i'Hl p1· oporc ic,n a r la pr ote,:-:ci":,n dP resp aldo var i an mucho, dependiendo del valor y de l a de l a i n ~; t a 1 i'I e i -".:, n a s i de 1 as consrcuencias ~~ la fall a. Normalmente, la p1' ot ec c i t,n de respaldo es diferente de la proteccibn principal y debe ser, de preferencia, del tipo no un it,,.r io, p c,r ejemplc,, pI·c,tecc i ,!:,n por sobrecorriente o a distancia. tan rhpid~ ni tan discriminativa como la proteccibn principal. 2.5 PRINCIPIOS BASICOS DE DPERACION DEL SISTEMA DE PROTECCION. En t.H1 esqur-.:>mc1 de proteccii'.,n, c,-=1da re 1 ev ador· realiza una func i ,".:on e s pecifica y responde en form~ tambi~n espec l f ica a ,: i er·tc, tipo ele cr.1 mbi,::, r:n las ma~1nitudr~s del circu.itc,. ejemplo, un tipo de r~levador puede operar cuando la corriente aument0. m~s all~ d2 una cierta cantidad, mientras que otro pu edré' e c,mpar ,:1r la cort- iente y el voltaje ,:u.c1ndo la relacibn V/1 sea menor que un valor dado. Al primero se le conoce como sobre,:,::,¡- riente y ,~, l ,.,,r.gundo como de baja irnreda.ncia. pueden h ac e1· se varias r.omh.inaciones de e i;t,-=1s el l-ct y· i e ,-::\S las necesicladP.s porque para cada t :ipo y ubicacit,n la fe\ 1 1 c:1, alguna d i f et- en c i a distintiva entn=:> estas i:ar1l.:irL:11fr0 s, y e'-';ist:Pn di,;ersos tipos de equi.pc,s de r~l evador ps protectores disponibles, cc:1da uno de est!I djr.;ef'fic1d,:·, _p icix a identific ,:.1r una diferencia en 1 ' r,,-:it,.ti,:i,.l ,:1r y ,::,r11=:>r,C1Y Pn r ec: 1, ·1 1pst ,c1 : ::i: f~lla. 1 : i 1 : 1 . ' 2. 6 FALLAS . La i i mayor p~rte de las fall~s en los sistemas de ener-gta sc,n asiml>tr- icas ; y pueden consistir en cor·toc ir-cui tos asim~tr- icos, 1 ' i fallas asim~tr-icas a tr-av~s de impedancias, o conductor-es abier-tos. Las fallas asim(!tr-icas se presentan como L,dlc.1s de llnea-tierr-a, linea a linea o doble llnea-tier-r-~. El camino de la corriente de falla de linea a linea o de linea a tier-ra puede o no tener- impendancia. Fig.7 Los tr-es varillas pueden tipos de a--------,------- 1. ¡ b--------:,------- '• j c-------~----- 1, ) conductor-es de un sistema trif&sico. Las portadoras de las corrientes la, Ib, le, inter-conectarse par-a representar distintos fallas. 2.5.1. FALLAS ASIMETRICAS EN SISTEMAS DE POTENCIA. Designarem,:,s I a, lb e le a las corrientes que s~len del sistl?.ma equilibi·ado inicial, en la L:\l la de las fases, a, b y c. F,:,demos imaginar las con·ientt::-s la, lb, le, 1• efirit:>nd,:,11os ,, la figur-a, que muestra las tr-es linea de un ~; istema tr-if!1sico E,E, en la parte de la red en que se presenta la falla. Uniendo las varillas by e se obtiene una falla linea-linea a trav~s de una impedancia nula. La corriente en la varilla "a" es entonces cer-o e Ib es igu.3.l a ·- Ic. Las tensiones de linea a tierra en la falla se designarbn por Va, Vb, y Ve. Antes de ocurrir- la falla, la tensibn de linea a neutir o de la fase "a" en el punto de falla es Vf, que es una ten s i •~•fl de s ecur.ncia pc,sitiva, ya que el sistema se supone er¡uilibrado. 2.6.1.1. FALLA SIMPLE LINEA-TIERRA En la falla existen las r-elaciones siguientes: I = o I o V o b e i:I Asl p a r-a una falla llnea- tier-r-a, I I = I a.l ac, y Vl I = al z + z + z 1 ·') C • (,7 a JI b 1.¡/ e /, 11 ! Fig.8 Diagrama de conexiones ! de las varillas hipot~ticas para una falla de linea sim~le a tierra. ¡ a-------~----- /" j b-------,------ 1da c--------,---3f----- I, ¡ Fig.3 Diagrama de conexiones ~e las varillas hipot~ticas para una falla de linea a linea. Las ecuaciones para este tipo de falla, nos dicen que las tres purito de falla para simular una falla simple de linc ~ a tierra. \' a1 I al 2.6.1.2 FALLA LINEA-LINEA. En falla se cumplen l as condiciones: V = b = V a2 -- Zl V c V1 + z---L I = O a I 58 = I b c Estas ecuaciones indican que las redes de secuencia positiva y negativa d eben conectarse e11 paralelo, en el punto de falla, para simular una falla linea- linea . 2.6.1.3 FALLA DOBLE LINEA-TIERRA En la falla e:,; isten las rel ac: i o nes: V = V = o b c I = o a V = V = V al a2 ªº Vf 1 I 1 1 = ' al z + z z /( z +Z , ) 1 ,; o .-, o .L. .L L':) Estas ecuaciones indican que las tres redes de secuencia deben conectadas en paralelo en el punto de falla para simulc:ir la falla doble linea-tierra. 2.6.2. INTERPRETACIDN INTERCONECTADAS. DE LAS REDES DE SECUENCIA Podr!mo:::- s observar qut? las redes de secuencia de un siste111.;1 de energ,é\ puede interconectarse de fo1·· ma quf'~ la r· esc,lucio".:,n de las redes resultantes proporcione las componentes sim~tricas de la corriente y la tensibn en la falla. En la fig.11 se dan las conexiones de las redes de secuencia para simular v,-:1r· ios tipos de fallas, sim~trica. Las de se~uencia se repre~entan esquem~ticamente por medio de 1.1n (· ectl:lngulo:-:i ,:,:,n un,-:1 linea grue:::¿1 t!ll ~)u in ter i .-)r , que representa la barra de referencia de la red, y un punto F' r¡ue r- epr 1?sent a el punto de lé\ ,·ed en que se ¡,resenta la f;:illa. La r-ed de secuencia positiva contiene f.e.m. que representan las ten,; iüllf'!S internas de las m!lq1.1i11.:1~.;. o 1. ¡ b ,.¡§ e I, j -1 I. Fig. 10 Diagrama de conexi,:,nes de las varillas h j p ,::, t ~• t i e ,, s para una falla doble linea a tierra. 70 Si las f.e.m. en una red d~ secuencia positiva, 't .;:11 •= ,: ,mo 1 a mostrada en la Fig. 12 se sustituyE!l1 por COl'toc.ir-cuitc.i~;, lé1 imp e dancia entre el punto de fallo P y la barra de re f e-r en,: i a es la impedancia de secuencia positiva Z1 en las dedu,: id as f¿\llas un si':;tc>ma de y 1 ,") 1 impecir.1nc1a del equivaiente de Thl:.:.ven in de] cii'cuito entre P y la barra de re1erencia. Si 1 a tensit,n Vf ~;;e ,: ,: ,nt~c ta en serie con e!é',ta red de s0cuencia positiva mc,difi,:ad<':1., el e i r .-: u i t; ,: , resul tanll~, r Pp re sentad.-) en 1 a f i U. 1 2b , f~] equiv"'lente de Th~venin de p•=•~: j ti va original. Los circuitos representados en la Fig.12 le) Fall0tdc línea o línea Id) Full,\dó linea d o l.,le o tie11a (b) Fallq,de línea simple a ticr,a Fig.11 Conexiones de las redes de secuuncia para la simulacibn de varios tipos de fallas. l.as redes de secuencia se i n el i e a n por r Pe t !\ n g u l os • El pu n t o d 1.? f a 1 1 a es P . 71 que la ,.:, r i !J i n ,--, 1 . St'? puudr.• f be :i l rnE?n te que ne, cir· culan ,:: ,::,1- 1· i C! J"l I; f'? 5 en las raméls clc~l circuito rquivalente E'n de 1.1na ,: ,::,n e:,:il,n P. >;ter ic,r, pero si circular~ corriente en las ram0s de la red de secuencia positiva original, si e½iste una d .i f t=)1- eneja ,: U ,1 l q l.l i er· ,:\, en fasr=' o amplitud, entre las dos f.r,?.OI. dP 1 a r ed. En la fig.12a, la corriente que circula en l.:_11., r;.im,'."s P11 au~;encia de c,::,nl?:/.j~n e:,:terior es la cori-iente de carg~ anterior a la falla. f.l.-111:, dr r,•frni11cln. /5 Fo ·~ ',í 1· · L_,1)1!~ /' (,1) llr.d dr. srcu1111ci,1 p0~itiv,1. O;inn dí! rr.í r. rencin e ,, (b) E1111ivnlr.ntr. Tl11!vrnln de In rr.d dr sr.curncin positiva. r in. l. ;~: r-::ecl d~ sr:>,:: ucn,::: ia p,y,, iliv,::1 y su equivc1lente Tht!venin. e· . ·-' l ,::,1, \' é:1''::, ' .i l'• .. 1.11. 'íl •· Í. ¿:\ pc, ::;.i t; .i '/,:1 Sll ,,·q11:iv¡,J r.:>11l1~ r~; I ,3 l 1- r~d de l ,1 f í g. J.2a e, su equiv,,llPnte y 1 ,3 ten si ~•n en t: 1- e P y 1 ,:1 barra de C,: ,n L ,:1] ,:: ,:,nP.:/.il,n e:,:teri,:::,1-, la co1-r-iente en ,:.u.:111¡1,jEr r· ..1rn;1 i.11::.' li:i rPll di:' se•=ur.n ,:: ia positiva origin,:11 es la ,:,: ,r1- i e 11tP en la fase a ele clicl1a rama d t I r ,:i n !; 1-~ 1 ,"I f ,7 l 1 ,"I • 72 esta corriente. La corriente en cualquier rama del equivalente de lh~venin en la fig.12Ll es, sin embargo, solo la porci~n de l a e or r· iente de secuencia positiva real determinada, repartiendo Ia1 entr-e ramas, seg~m sus impedancias, y no incluye la componente de pre-falla. 2.6.3. FALLAS A TRAVES DE IMPEDANCIAS. Se ha estudiado que las fallas consistlan en cortocircuitos directos entre lineas y desde una o dos lineas a tierra. Aunque tales cortocircuitos dan lugar al valor m&s alto de la corriente de falla y son, por tanto, los valores m~s prudentes é\ utilizar en la determinaci~n de los efectos de las fallas previsibles, la impedancia de falla es nula muy rara vez. La impedancia entre la linea y tierra dPpende de la resistencia del arco, de 1 a misma t o·r re y tle? su basamento, si no se utilizan cables de puesta a tierra. Lé\S resistencias del bas,;1mento de la torre constituyen la mayor la resis:,tPnc ia entre la y tierra, y depende de las condiciones del suelo. La r e sistencia de la tierra seca es de 10 a 100 veces la del terreno enf,:1ngaclo. El efecto de la impedancia p ,;1rec id .:,,s e er- e,. Las falla a fig. 13 a en la falla se determina deduciendo ecuaciones las encc,nh,.aclas paxa las falla~. con impedancia cc,ne~;~ic1nes de !las v ¿n · illas hipot~•ticas para la 1 1 trav~s de una im~edanc~a son las mostradas en la ' 1 73 Un si~;tema que incluye la falla, peY-tn,c\necP ~,iml?l;y- ico de pY-esentarse una falla ty-if!\sica que tenga 1 a misma i mped,:mc i a entY-e cada linea y un punto com~n. St,l o c i l'" ,: ul an con-- ientes de secuencia positiva. Con la impedancia ? f ele falla, igual para todas las fases, como se ve en la fig.13a la tensi~n en la falla es y como circulan corrientes de secuencia pc,sitiva, V = I X Z a a f ... , . . .. o a 1. 1 I.jiz, b b lb¡ lb¡ 1 e e / e 11 (11) FallQ 11 ifásico (l.,) Fallt.\ de línea sirnple u tie11 a a------r---- 1. ¡ 1 a ,. ¡ l b------,---- z, b ,.¡ a e ,,¡ = z, ~ (e) Fafl~de línea o línea (d) Fnllo...de línea doble a li,iroa Fig.13 Diagrama de conexiones de las varillas hipot~ticas para varios ti pos de f al 1 as a t r avt.~s ele una i mpE•danc: i c:1. V = I al al y V I al z 1 z = f f + z f V f I al z 1 74 Se podr\a hacer una reduccibn formAl para las fallas de linea simple a tierra y d ,: :,b 1 e a t i er r a a trav~s de una impedancia, como en l~s fig.13b y d, pero, mejor, llegaremos a las conexic,nes correctas de la red de secuencia por comp a raci~n con las f~llas s in impedancia. 2.7. CONDICIONES DE OPERACION. 2.7.1. INTERRUPTOR DE POTENCIA O DISYUNTOR Se habla mencionado una definicibn de lo que es un interruptor de potencia o disyuntor: dispos itivo destinado al cierre y apertur,"1 de la continuid a d d e Urt e i 1··cuit c, el~ctrico. Las condi,: i,:.:,nes en que puede efpctuar e <::; ta intl?rrupc io!:,11 pueden ser en condiciones nor-malE's () en condiciones de falla en el sistema que dicho aparato est~ incluido. Los disyuntores, por lo gener a l permanecen en la posici6n de "cerr-ado" llevando cor-riente d~ car-ga con los rangos para los cuales ha sido diseNado, esta condici~n es ll a m~da normal. Una vez la cor-r-iente sufre altei· a,: ionps ca1.1s,:1.da ~;; por un cc,rto circuito, o por f~llas en el sistema, el di s yuntor responde 75 autorn~ticarnente abriendo sus contactos y aislando la parte del circuito que proteje, quedando el disyuntor en la posicibn de "abierto". El comp,-:-,rtamiento del disyunl; ,.::,r d E,tRr·min,:1 el nivPl de ,:onfiabil idad en las posiciones est~ticas, pero deber !\n ser efectivos instant!\neamente cuando son llamados a efectuar cu ,:1lqui e r operaci~n de maniobra, el margen de operacibn de lo~.;; disyuntores es muy amplio, pero en alta tensi~n 115 a 230 KV se pueden esperar corriQntes de falla de 10 KA a 80 KA, por lo que es necesario la inmediata operaci~n del disyuntor para evitar- daf'fos en equipos el~ctricos vitales para el mantenimiento y continuidad del sistema el~ctrico. El disyuntor i::?s utilizado t.:0.mbif?n pi::lra mantenimiento de los 1 1 transformad6res de potencia, danrlo seguridad al personal enccwgado, :ademl:ls, apoyados con maniobras de seccionadores se 1 puPd[~n di serrar e ,-.:,n f i gur ac iones, para que, en caso de falla de 1 ! cualquier bL1s, o transformador no interrumpir por completo el suministro de energla el~ctrica. El disyuntor se puede accionar manualmente, autom!i.ticamente por medio de sef'12d.es de c c,rr i en te que provienen de rPlevadores que son los ene ar g ,cid,: ,s de sensar cualquier perturbacibn y tambi~n, en f ,:,i· mci r t:>mc, ta a t r av~s de un equipo de e ,::,mun i ,:: ac i ~:,n ( SC(\DA) • 7G C:u2.ndo el i nt er ruptor de potencia abre sus contactos ,;1.u t c,rn!lt i ,:: -:lment e debí d e, a Uíl .:-:01-toc j¡rcuito Sf? presentan una rJ¡:, fpn,,.,menc,s que s,:,n imp•~•r-t ,:1r1tes anc'\l. iz,3xlos a la hora de estudiair las condici0nes de operatividad; el primer f c:?nt,meno es el arco producirlo por la interrupcibn brusca de una corrient~, de la rapidez _de extinci~n de este arco depende la operatividad del disyuntor. La tensi,~,n de reestablecimiento despu~s de la apertura de los contactos es ott-o fen"-:,meno que se deriva de la e:,;tincibn del arco en los contactos y se incluye dentro de los aspectos a ,:: ,::,ns i dP.r ar dr::·be operatividi1d en las condiciones de operacibn debido a que de del ser bajo para poder tener otro dato para disyuntor, de este valor se deriva este la la potencia de cortocircuito trif~sica del interruptor, que es el producto de la tensibn de reestvblecimiento para la corriente, ya sea sim~trica o asim~trica por la ralz cuadrada de tres. Lc:1.s f al 1 as pueden seY ( t empo1- al mi=?r-i-b? h ,:ib l ando :1: a) Transitorias. b) Semipermanentes ,:) Permc\nentes. 77 Una falla "tr·ansitor· ia" es; lé."' pr-,:,ducida por- la descctr-ga dP. un r-ayo, puede var-iar- desde unas cent~simas de segundo hasta unas dos rl~ c imas, un fallo "semipeY-manente" puede ser aquel producido por- el contacto de una rama de un con conductor-es de al ta tensi~:in, 1 a i-~ ama se consumirla, pero produciendo una sobrec o rriente percibida por el r elevador-, esta falla es de mayor c:lu1· .':\cilin que el caso anter-ior-. La falla "permanente" son f.:\l las que no des;Jpar ecen, pueden ser- cor t c,c ir e u i tos en el bobinado del tr-ansformador- o fallas de contactos entr-e conductores anteYioYmente mencionados. El recieYre de los contactos de un inteyruptoY podria darse cuando la fc1lla no es permanente debido a que el interruptor estll en la capacidad de volver- a cer-r-ar- sus contactos cuando la falla desapar-ece r-&pidamente. 2.7.2 SECCIONADORES Los seccionador es opei- an par- a efectuar- en f c,y ma vi si ble una un it,n o separ-ac it,n de di fer-entes elementos que componen una instalac it,n de forma que no se interr-umpa el funcionamiento del r-esto de la instalacilin. C0n la ayuda de los seccionador-es pueden log1~arse ml!.1ltiples posibilidades de cone:,;i,!.:,n como por- ejemplo,conrnutar- derivaci o nes en sisf:Prn"1s de b,Hr-a 1 i 1 Tambi~n de esta for-ma ! se pueden r-ealizar- 1 r-epar-ac ione~ en e 1 emert t ,~:,s 1 pr-eviamente sin tensi~n. rl t? in~.;t,:.:llacit,n. . ; . mr.ll tiples. tr-abajos o dejllndolos 78 Aunque los seccionarlores han dP maniobrarse normalmente sin car- g ;:1, en det 0r· mi n ,"'\d,;1s e :i. \" e unst ;.~n•: i r1s, pueden conectarse y desconectaY--se con pequer1as caY--gas. Por ejemplo, con una tensi~n nominal de 6 a 10 KV se puede cortaY-- una corriente de unos 2 A, y c on una tens:i,~,n nominal de 15 cori- ierite de apr ox i macl ,-::1ment e 1A, c1.1and,::, i.'I 3(> S 2 trata l"0 V.,.,,O)i' • V) -,o,,,:, ( 1Jnnf11! 1/1 /\,,_1,-(A{S • 10 Figuro 14 80 los fusibles poseen cier-tas aplicaciones que son necesarias par-a la operaci~nr donde es de hacer destacar: Tensi,~•n Mominal: Para determinar la tensio'.':,n de ope1rac:it0 11 del f uéc, iL1 le, es importante conocer, el sistema de suministro y la conexiin del tr-ansformador. Todos los fusibles tienen una tensi-!:.,n de disef'ro, po,· tanto, el volt,c1je post .i r1 b=1· rupc i6n que pasa a trav~s del fusible no debe e:;.ceder es te voltaje. las normas ANSI/IEEE, los voltajes de oper ac i (':,n y rnb :;. imc, dF~be n se, .. G!Spl:' C Í ficaclc,s t:>n l(V, y aclembs, el tipo de Tt?.n s io'.':,11 ele ?'\reo Pico: Cuando el rus i ble opera se genera un ya que ~sta condicibn Esta tensiOn depe~cle del tiempo de iniciaciOn de la falla en F!l s i <..; terna. 81 El tiempo de tensi/'.:,n de ar-co pico par-a altas cor-r-i