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A lo largo de la historia de la humanidad el hombre ha suplido la necesidad de generar electricidad de diversas maneras. Unas se emplean con mayor frecuencia que otras debido a un sin numero de consideraciones en distintos campos. La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en otros casos recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras aplicaciones y teniendo en cuenta que son no renovables el hombre a optado por estudiar y desarrollar modalidades de generación de electricidad como alternativa a las utilizadas tradicionalmente en el mundo entero. La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en otros casos recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras aplicaciones y teniendo en cuenta que son no renovables el hombre ha optado por estudiar y desarrollar modalidades de generación de electricidad como alternativa a las utilizadas tradicionalmente en REDES ELECTRICAS CAPITULO II

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A lo largo de la historia de la humanidad el hombre ha suplido la necesidad de generar electricidad de diversas maneras. Unas se emplean con mayor frecuencia que otras debido a un sin numero de consideraciones en distintos campos. La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en otros casos recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras aplicaciones y teniendo en cuenta que son no renovables el hombre a optado por estudiar y desarrollar modalidades de generación de electricidad como alternativa a las utilizadas tradicionalmente en el mundo entero. La energía eléctrica se genera principalmente utilizando recursos hídricos y en

otros casos recursos naturales no renovables. Debido a que estos recursos son utilizados en muchas otras aplicaciones y

teniendo en cuenta que son no renovables el hombre ha optado por estudiar y desarrollar modalidades de generación de electricidad como alternativa a las

utilizadas tradicionalmente en el mundo entero.

REDES ELECTRICASCAPITULO II

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El proceso de generación de energía eléctrica se basa en la transformación de un tipo de energía (química, mecánica, térmica, luminosa) en energía eléctrica. Para dicho

proceso de transformación de energía, se acude a las llamadas centrales eléctricas de generación; Dependiendo de la fuente principal de energía utilizada las centrales

generadoras pueden ser: Hidráulicas, térmicas, nucleares, alternativas (eólicas, solares, geotérmicas o de biomasa).

TIPOS DE CENTRALES(2.1.1)

CENTRALE DE GENERACION (2.1)

CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS

CENTRALES ALTERNATIVAS

CENTRALES TERMO-ELECTRICAS

CENTRALES NUCLEARES

GENERADORES SOLARES

GENERADORES EÓLICOS

GENERADORES GEOTERMICOS

GENERADORES DE BIOMASA

GENERADORES MAREOMOTRIZ

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BAJO ANCHICAYA

Las centrales hidroeléctricas, son aquellas en las que se hace una transformación constante de la energía potencial del agua en energía cinética, cuando esta es puesta en movimiento a través de canales que la dirigen hacia la turbina, en la cual esta energía se transforma en mecánica debido al movimiento que se produce en las aspas, dicha turbina a su vez, se encuentra acoplada al eje de un generador en el cual la energía mecánica finalmente es convertida en energía eléctrica.

CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS

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En este tipo de central se cuenta con una o varias represas, las cuales permiten una acumulación de agua para formar lagos artificiales, este tipo de central requiere la construcción de grandes barreras de concreto u hormigón, por lo tanto, para su implementación es necesaria la inversión de grandes cantidades de dinero en comparación con la central de pasada, pero tiene la ventaja que se puede contar con agua para generar durante todo el año, aunque el río que suministra el agua a la presa se seque.

TIPOS DE CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

CENTRAL HIDRO-ELECTRICA DE PASADA

Es el tipo de hidroeléctrica en la que no se tiene una presa de acumulación de agua, esta fluye por el caudal del río hasta la turbina, y al pasar por ella sigue su camino; en ocasiones se realiza una pequeña represa para que el agua no se pierda por rebosamiento.

CENTRAL HIDRO-ELÉCTRICA CON EMBALSE

CENTRALES DE BOMBEOEsta cuenta con dos tipos de embalse, uno superior y uno inferior, el superior se utiliza como los demás embalses, el agua se deja caer para permitir el movimiento de la turbina, en el momento en que la demanda disminuye se utiliza una moto bomba para hacer que el agua que ha caído al embalse inferior sea llevada al superior para que nuevamente se realice el ciclo productivo.

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PARTES DE UNA CENTRAL HIDRO-ELECTRICA

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Es el lugar en el cual el agua es retenida y almacenada para su posterior utilización, en estas construcciones se tienen diferentes niveles, uno básico y uno de contención o nivel mínimo para generar energía eléctrica. Las presas se pueden clasificar según el material en que fueron construidas, presas de tierra o piedra y en presas de hormigón, de estas últimas las más comunes son las de gravedad, bóveda y contrafuertes.

LA PRESA (AGUA EMBALSADA)

PRESAS DE TIERRA O PIEDRA PRESAS DE HORMIGÓN

Este tipo de presas son muy usadas para contener agua, están construidas en materiales naturales con poca transformación como arcilla, arena, grava o roca, debido a que los materiales no son muy estables es necesario que la anchura de la presa corresponda a cuatro o siete veces su altura.

Reciben este nombre debido al material en que son construidas.

PRESAS DE GRAVEDAD

Este tipo de presa es muy duradera y no necesita demasiado mantenimiento, la seguridad de esta presa radica en su peso el cual contrarresta el momento de vuelco producido por el almacenamiento de agua, son de forma triangular, su base es ancha y se va reduciendo hacia la parte superior, el lado que esta hacia el embalse es casi vertical y cuando la altura es superior a 20 metros se construye sobre roca por la resistencia del terreno.

Este tipo de presa es utilizado en espacios pequeños, el lado que se encuentra hacia el embalse es en forma de arco con el propósito de distribuir la carga hacia los extremos de la presa, para su construcción se utiliza menor cantidad de hormigón que en las de gravedad.

PRESAS DE BÓVEDA

Estas presas constan de una pared inclinada que resiste el agua y unos soportes triangulares que la sostienen, los cuales transfieren la carga del agua a la base, estas presas utilizan menor cantidad de hormigón que las de gravedad, pero en su instalación necesitan refuerzos de acero.Son utilizadas en lugares en los que el terreno es poco estable.

PRESAS DE CONTRAFUERTE

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Construcción en la cual se ubican el generador, las turbinas, y elementos de regulación y comando. Es por este lugar donde las tomas de agua hacen contacto con las aspas para mover la turbina y por consiguiente el rotor del generador, a la entrada de esta tubería se encuentran unas compuertas que se pueden cerrar para que no fluya agua hacia la casa de maquinas, en el momento en que sea requerido la realización de alguna reparación o mantenimiento.

LOS ALIVIADEROS

Son los elementos que tienen las presas para liberar parte del agua cuando esta sobrepasa el nivel básico, los aliviaderos se pueden encontrar en la parte superior o inferior de la pared principal de la presa, en ambos casos cuenta con compuertas de acero móviles que se accionan en el momento que el agua sobrepase el nivel permitido, una vez el agua a salido se deja caer en una cuenca para prevenir daños en el entorno.

TOMAS DE AGUA

Es una tubería que se instala en la pared anterior de la presa, es la encargada de llevar el agua a la casa de maquinas, esta tubería dispone de una serie de compuertas que regulan el flujo de agua y unas rejillas que previenen el paso de ramas o elementos que puedan causar daños a la turbina.

CHIMENEA

Es un pozo vertical que se encuentra cercano a las turbinas, es la encargada de brindar una compensación en la presión que deben soportar la toma de agua en el momento en que la carga del generador aumenta o disminuye. En el caso en que la carga del generador disminuya el agua encuentra menor resistencia en la chimenea y subirá por esta; en caso contrario el agua que se encuentra en la chimenea bajará a las tomas aumentando la presión.

CASA DE MÁQUINAS

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 La turbina es una maquina rotativa que convierte la energía de una caída de agua en energía mecánica, esta conformada por un rotor con aspas uniformemente distribuidas en su periferia, de manera que el agua produce una fuerza tangencial que impulsa el rotor y lo hace girar, este se encuentra acoplado por medio de un eje al generador. Principalmente se habla de tres tipos de turbinas hidráulicas: Pelton, Francis, Kaplan

TURBINAS USADAS EN LA CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS

TURBINA PELTON TURBINA FRANCIS TURBINA KAPLAN

Son muy útiles en saltos inferiores a 50 metros y caudales superiores a 300 rpm.

Posee aspas en su rotor en forma de cucharas, por medio de las cuales es impulsado el eje cuando el agua cae a presión sobre ellas, para ser movida sin choque y así ceder toda su energía cinética.es utilizada en grandes saltos comprendidos entre 500 y 2000 metros con caudales pequeños.

La turbina Francis es utilizada para saltos entre 30 y 500 metros con caudal entre 120 y 400 revoluciones por minuto.

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CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE LAS CENTRALES HIDRO-ELECTRICAS

Las centrales hidroeléctricas presentan varias ventajas frente a los demás tipos de centrales, entre las cuales se pueden mencionar su construcción duradera, su fuente renovable, la poca contaminación ambiental que produce, el bajo costo de generación y mantenimiento, así como la rapidez de la puesta en marcha y paro de la turbina hidráulica.

VENTAJAS

DESVENTAJAS

De la misma manera también presenta desventajas como el largo tiempo de construcción, el alto costo de esta y la tardanza en la recaudación de la inversión, así como la imprevisibilidad de las precipitaciones y la construcción de un sistema de transmisión debido a la ubicación geográfica de los embalses lo cual aumenta las pérdidas de energía y causa Impacto ambiental en los ecosistemas.

CARACTERISTICAS

Cerca del 80% de generación electrica en nuestro pais es a base de centrales hidro-electricas

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En el año 2004 el Sistema Interconectado Nacional presentó una generación de energía de 48,571.52 GWh, de los cuales el 82.06% (39,856.34 GWh) corresponde a Generación Hidráulica. De este porcentaje vale la pena destacar la participación de las siguientes centrales hidroeléctricas: Guavio 16.1%, San Carlos 16.0%, Chivor 11.1%, Paraíso Guaca 8.7%, Guatapé 8.1%, Guatrón 6.6%, Betania 4.9%, Porce 2 4.4% y otros 24.2%

Participación de las centrales hidráulicas en Colombia para el año 2004

GENERACION HIDRAULICA EN COLOMBIA

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El proceso de generación en las centrales termoeléctricas, se basa en la combustión de carbón, gas o fuel-oil por medio de quemadores para producir energía calorífica, la cual permite que el agua que circula por ductos ubicados al interior de la caldera, sea convertida en vapor a alta presión.Este vapor pasa a través de la turbina, cuyo cuerpo se encuentra dividido en tres zonas principales relacionadas con la presión: alta, media y baja.El paso del vapor por la turbina ocasiona el movimiento de sus aspas, provocando el giro del eje en el generador, el cual transforma esta energía mecánica en energía eléctrica.

TERMO-ELECTRICAS

TERMOVALLE (CALI)

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En esta central, debido a la variedad de equipos que poseen pueden manejar cualquier tipo de combustible, fuel-oil, carbón o gas.

TIPOS DE CENTRALES TERMO-ELECTRICAS

LAS CENTRALES TERMOELÉCTRICAS SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN EL TIPO DE COMBUSTIBLE QUE SE UTILIZA EN LAS CALDERAS:

CENTRALES DE CARBÓN

Estas utilizan como combustible para sus calderas el carbón, el cual debe ser previamente triturado, para luego ser adicionado a la caldera.

CENTRALES DE FUEL-OIL

Estas utilizan como combustible un derivado del petróleo, este debe ser calentado para que fluidifique, y así pueda ser inyectado a los quemadores especialmente diseñados para el manejo de este tipo de fluidos.

CENTRAL DE GAS

Estas utilizan como combustible gas natural, ellas disponen de un quemador especial para el manejo de este.

CENTRALES MIXTAS

TODAS ELLAS GENERAN VAPOR, QUE HACE MOVER UNA TURBINA DE ESTE TIPO, LA CUAL ESTA ACOPLADA AL GENERADOR DE ENERGIA ELECTRICA

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Ciclo Abierto:Para el proceso de producción de energía eléctrica en este ciclo, interfieren los siguientes elementos; CALDERA la cual quema el combustible para convertir el agua que circula por los ductos en vapor a alta presión que es enviado a la TURBINA generando movimiento en ella y a la vez en el generador al que se encuentra acoplado, el vapor proveniente de la turbina es suministrado al CONDENSADOR el cual lo enfría para ser enviado al medio ambiente.

Ciclo Cerrado:En el ciclo cerrado intervienen los mismos elementos del ciclo abierto, solo que el agua resultante de la condensación es enviada a la caldera para iniciar de nuevo el proceso.

Ciclo Combinado:Este ciclo es llevado a cabo mediante la utilización de dos tipos de turbina, la primera es una turbina de gas impulsada por gas natural o fuel oil, produciendo el movimiento de un generador y así la producción de energía eléctrica, por otro lado los gases emitidos por esta turbina son utilizados en la caldera para calentar agua y convertirla en vapor que será enviado a una turbina de vapor para hacerla girar junto con el generador acoplado a ella, una vez el vapor atraviesa la turbina es conducido a un condensador que lo transforma en agua para ser llevada a la caldera y reanudar el ciclo.

CICLOS DE UNA CENTRAL TÉRMICA

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CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE LAS CENTRALES TERMO-ELECTRICAS

Las centrales termoeléctricas presentan una gran ventaja al no depender de las condiciones climáticas para el abastecimiento de su combustible; además de encontrarse en una etapa de crecimiento tecnológico en el desarrollo de procesos que permitan obtener mayor cantidad de energía a menor costo.

VENTAJAS

DESVENTAJAS

-- Este tipo de centrales presenta inconvenientes a nivel ambiental, ya que se genera una gran contaminación debido a la quema de los combustibles fósiles utilizados en las calderas, dichos combustibles son de origen natural y no renovables por lo cual se pueden presentar problemas a largo plazo. -- Otro inconveniente que se presenta es el almacenamiento y alto costo que acarrea el transporte de su combustible.

CARACTERISTICAS

En nuestro pais se genera el % con termo-electricas

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 Una central nuclear es una central termoeléctrica en la que se remplaza la caldera por un reactor en el cual se realiza fisión o fusión nuclear para producir calor y elevar la temperatura del agua que se encuentra en su interior, el agua caliente circula por ductos hacia el generador de vapor y regresar al reactor con la ayuda de una bomba, en el generador de vapor se halla agua fría proveniente del condensador, esta se transforma en vapor por la transferencia de calor que ocurre entre dicha agua y la tubería con agua caliente que viene del reactor. El vapor producido en el proceso anterior es inyectado a la turbina, pasando por los tres cuerpos de ella: alta media y baja presión, a medida que los atraviesa mueve las aspas y el eje acoplado al generador de energía eléctrica.El vapor a baja presión que sale de la turbina es llevado al condensador donde es convertido nuevamente en agua para ser retornada al generador de vapor y así reanudar el ciclo. Estas centrales constan de uno o varios reactores, que son contenedores (llamados habitualmente vasijas) en cuyo interior se albergan varillas u otras configuraciones geométricas de minerales con algún elemento fisil (es decir, que puede fisionarse) o fértil (que puede convertirse en fisil por reacciones nucleares), usualmente uranio, y en algunos combustibles también plutonio, generado a partir de la activación del uranio. En el proceso de fisión radiactiva, se establece una reacción que es sostenida y moderada mediante el empleo de elementos auxiliares dependientes del tipo de tecnología empleada. La fisión nuclear consiste en la división del núcleo de un átomo pesado en otros elementos más ligeros, de forma que en esta reacción se libera gran cantidad de energía. A pesar de ser altamente productiva (energéticamente hablando), es también muy difícil de controlar, como podemos ver en el desastre de Chernóbil, y en las bombas de Nagasaki e Hiroshima.

CENTRALES NUCLEARES

CENTRAL ELECTRICA NUCLEAR EN RIO DE JANEIRO (BRASIL)

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PARTES DE UNA CENTRAL NUCLEAR

CIRCUITO PRIMARIO CIRCUITO SECUNDARIO CIRCUITO DE REFRIGERACION

En este circuito se convierte el agua en vapor para ser inyectado en la turbina y está conformado por los siguientes elementos: Reactor Nuclear, Presionador Generador de Vapor, Contención y Edificio del Anillo Del Reactor.

Este circuito, esta conformado por La Turbina, El Condensador Y El Generador De Energía Eléctrica, y se encarga de convertir la energía térmica en energía mecánica y esta en energía eléctrica.El vapor producido en el generador es enviado al condensador a través de la turbina, en ella se produce el movimiento de las aspas que se encuentran ubicadas en su eje el cual se halla acoplado al generador de energía eléctrica; el vapor que llega al condensador es convertido en agua que regresa al generador de vapor para reiniciar el ciclo.

La función principal de este circuito es mantener la circulación constante de agua fría por el condensador para que este pueda transformar el vapor (que sale de la turbina) en agua, que es reenviada al generador de vapor y reiniciar el ciclo.El circuito de refrigeración básico esta conformado por ductos que conducen agua a elevada temperatura del condensador a las dos torres de refrigeración en donde se reduce la temperatura del agua y se evacua el vapor generado por el choque de agua caliente con la corriente de aire que circula en forma ascendente por ellas

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Reactor de agua a presión (PWR) En este tipo de reactor se utiliza como refrigerante y moderador agua ligera y como combustible el oxido de uranio; el refrigerante circula a una presión que no permite que el agua alcance el punto de ebullición, y así ser enviada al generador de vapor. Reactor de agua en ebullición (BWR)Este tipo de reactor utiliza elementos similares al (PWR), pero el refrigerante circula a menor presión lo que hace que el agua alcance el punto de ebullición y parte de esta se convierta en vapor, este es procesado para minimizar la cantidad de humedad que pueda contener y finalmente enviarlo a la turbina.Reactor de agua pesada (HWR) En esta clase de reactores el combustible utilizado es el uranio, se emplea agua pesada como moderador y el refrigerante puede ser agua pesada a presión o en ebullición. Reactor de grafito-gas. Esta clase de reactores utilizan grafito como moderador y como refrigerante dióxido de carbono, estos se dividen en dos tipos los (AGR) llamados avanzados en gas que emplean el óxido de uranio como combustible y los (HTGR) reactores de alta temperatura en los que el combustible es una mezcla de torio con uranio y el refrigerante utilizado es helio. Reactor de agua en ebullición (RBMK) Llamados reactores de canales de alta potencia, su función principal es la elaboración de plutonio, el combustible utilizado es el uranio, es moderado con grafito y refrigerado en agua.

TIPOS DE REACTORLos reactores se clasifican según la velocidad de los neutrones producidos por la fisión en Reactores Rápidos Y Reactores Térmicos.

REACTORES RÁPIDOS

Este tipo de reactor no utiliza moderador, por esta razón la velocidad de los neutrones no es controlada, emplea como combustible óxido de uranio o uranio y plutonio, refrigerado normalmente en sodio, su característica principal es la producción de plutonio el cual se puede utilizar como combustible en reactores rápidos o en térmicos.

REACTORES TÉRMICOS

Los reactores de esta clase se dividen según el tipo de combustible y refrigerante utilizados en:

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CARACTERISTICAS Y UTILIZACION DE LAS CENTRALES ELECTRICAS NUCLEARES

-- Un aspecto importante en este tipo de central es el alto nivel de seguridad que presenta lo que hace que el riesgo de un accidente sea mínimo. Vale la pena destacar que-- Las centrales nucleares presentan menor grado de contaminación atmosférica que otras centrales térmicas, al igual que la utilización de menor cantidad de combustible para producir la misma cantidad de energía eléctrica.

VENTAJAS

DESVENTAJAS

-- El combustible utilizado en las centrales nucleares es un recurso limitado y sus residuos son muy difíciles y costosos de tratar. -- Debido al proceso al que es sometido el combustible, en caso de accidente las consecuencias serían muy graves, ya que la radioactividad puede provocar diferentes tipos de cáncer o la muerte.

CARACTERISTICAS

En nuestro pais no existen centrales electricas nucleares

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 Las centrales de energías alternativas comprenden las centrales SOLARES las cuales utilizan la radiación solar, las EOLICAS que aprovechan las masas de aire, la BIOMASA en la cual se trabaja con materia orgánica procesada, la GEOTERMICA que utiliza como fuente de energía el calor que se encuentra en el interior de la tierra y la MAREOMOTRIZ que emplea mareas.

CENTRALES ALTERNATIVAS

 El efecto de la radiación solar sobre la tierra puede ser utilizada para generar energía mediante la aplicación de diversos principios físicos, uno de ellos es la vía térmica en la que la radiación del sol es concentrada para generar calor. El otro es la conversión directa de la radiación solar en energía eléctrica mediante la utilización de celdas fotovoltaicas, esta clase de conversión es conocida como fotovoltaica.La conversión fotovoltaica se produce cuando las radiaciones solares inciden sobre paneles formados por placas de silicio o arseniuro de galio en estado cristalino, las cuales transforman la energía solar en eléctrica mediante la excitación de sus electrones.

CENTRALES SOLARES

VENTAJAS

DESVENTAJAS

La energía eléctrica por conversión fotovoltaica no tiene incidencia en el medio ambiente y se puede utilizar en lugares distantes a redes de transmisión o distribución

, una desventaja que presenta es el efecto visual y el gran espacio que necesita para su instalación, además del alto costo de las células fotovoltaicas.

El sistema genera tensiones de 12, 24 o 48 voltios y consta de un mecanismo de control y regulación, un acumulador de energía y un convertidor de corriente directa en alterna.

CARACTERISTICAS

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CENTRALES EÓLICAS

La energía eólica es aquella que utiliza el viento para producir energía mecánica o energía eléctrica.

El proceso de generación de energía eléctrica es llevado a cabo por un aerogenerador, el cual esta conformado por Las aspas, su función es capturar el viento y transferir la potencia al buje que se encuentra acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador el cual conecta al multiplicador que aumenta la velocidad de giro, este a su vez se encuentra unido al eje de alta velocidad el cual cuenta con dos frenos el primero es aerodinámico que entra en funcionamiento cuando la velocidad del viento supera los 100 Km/h y uno de disco que se acciona cuando el primero falla o para realizar mantenimientos. El generador cuenta con una unidad de refrigeración que contiene un ventilador para enfriarlo y un controlador electrónico para monitorear el funcionamiento del aerogenerador y el mecanismo de orientación compuesto por el anemómetro y la veleta, en caso de falla detiene el aerogenerador y envía un mensaje al encargado. En la Góndola se encuentran alojados el multiplicador, el eje de alta velocidad, el generador, la unidad de refrigeración y el controlador. El aerogenerador se encuentra sobre una torre de 40 a 60 metros de altura, pueden ser tubulares y en su interior contar con escaleras para el acceso del personal en caso de mantenimiento.

-- Los escasos inconvenientes con la energía eólica radican en la necesidad de zonas geográficas con vientos constantes y moderados. -- En muchos casos se emplean acumuladores para mantener el flujo eléctrico sostenido, aunque la velocidad del viento sea inferior a la requerida. -- También existen algunos inconvenientes de ubicación cuando se instalan parques eólicos debido al radio, del eje al extremo de las aspas, con medidas de hasta 30 m. Sin embargo, la energía eólica es una gran alternativa que día a día desarrolla una mayor importancia a nivel mundial.

-- La energía eólica presenta ventajas destacables debido a que no presenta niveles de contaminación atmosférica, utiliza como fuente energética un recurso renovable, y los precios de energía eléctrica son competitivos con respecto a otras formas de generación.-- Son ideales en zonas aisladas en donde otros recursos energéticos son escasos e inclusive nulos.-- Un aerogenerador produce potencias entre los 100 y 400 Kw. Cuando se forma un parque eólico se logra alcanzar potencias de unos 1120 Mw.-- Sin embargo, la energía eólica es una gran alternativa que día a día desarrolla una mayor importancia a nivel mundial

VENTAJAS DESVENTAJAS

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MÉTODO BIOLÓGICO

Fermentación alcohólica: utiliza azucares, celulosa o almidón que acompañados por destilación producen alcohol para ser utilizado en motores de explosión. Fermentación metánica: es realizada por bacterias en residuos húmedos sin la utilización de oxigeno, para producir gas.

ENERGIA POR BIOMASA

La biomasa aprovecha los residuos agrícolas, forestales o urbanos para realizar una transformación artificial o natural en ellos y producir combustible orgánico sólido como el carbón vegetal, líquido como el alcohol y gaseoso como biogás, que pueden remplazar los utilizados en las centrales térmicas.La biomasa ayuda con el reciclaje de residuos urbanos y la limpieza de los bosques, aunque para su aplicación es necesario contar con grandes áreas de cultivo.

Existen dos métodos para obtener combustible orgánico:

MÉTODO TERMOQUÍMICO

En este proceso es utilizado el calor para transformar los residuos orgánicos en combustible sólido, liquido o gaseoso; en este método se puede hablar de Combustión: oxidación completa producida por el oxigeno, donde se libera agua y gas carbónico; es utilizada en calefacción domestica. Pirolisis: es la combustión incompleta por falta de oxigeno, produciendo elevación de temperatura a unos 500°C aproximadamente, libera gas con mezcla de monóxido y dióxido de carbono, que se utiliza para poner en funcionamiento motores diesel o generar electricidad.

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La energía geotérmica se utilizó para generación de electricidad en Toscana (Italia) en el año 1904, este proceso se puede realizar de dos maneras una consiste en la excavación del subsuelo hasta perforar rocas secas y calientes y allí inyectar agua fría por una tubería que al contacto con ellas se convierte en vapor el cual fluye por otro ducto a la superficie. Otra manera es la perforación de aproximadamente 3000 m bajo el nivel del mar para encontrar reservas de vapor, el cual es purificado en la boca del pozo para ser transportado por tubos hasta las turbinas.

ENERGÍA GEOTÉRMICA

 La energía geotérmica es la obtenida del calor producido entre la corteza y el manto superior de la tierra, provocado en mayor medida por desintegración de elementos radioactivos, dicho calor se transfiere a la superficie terrestre de manera natural en manantiales calientes, géiseres o fumarolas y de forma violenta en vulcanismo o terremotos. En ocasiones este calor es extraído artificialmente para ser utilizado en procesos de generación de energía eléctrica, calefacción o secado industrial.

CARACTERISTICAS

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Para la utilización de las mareas en el proceso de generación de energía eléctrica, es necesario la construcción de un dique o barrera para formar un embalse, en el dique se encuentran alojadas las turbinas, los generadores y las compuertas, las cuales se abren cuando la marea sube para permitir el paso de agua del mar hacia el embalse pasando por la turbina hasta igualar el nivel del mar, produciendo movimiento en la turbina y en el generador acoplado a ella; luego cuando la marea baja las compuertas suben de nuevo para que el agua almacenada regrese al mar atravesando la turbina en sentido contrario al inicial, produciendo con su paso movimiento en la turbina y en el generador.

ENERGIA MAREOMOTRIZ

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Este tipo de centrales tiene una vida útil prácticamente ilimitada con un bajo costo de mantenimiento, ocasiona poca contaminación ambiental y su funcionamiento no depende de las condiciones climáticas

aunque también presentan desventajas como la gran inversión inicial para su construcción, el impacto visual que causan sus instalaciones, así como el efecto negativo que ocasiona en algunos casos a la flora y fauna, su ubicación geográfica esta ligada a la amplitud de las mareas que debe superar los cuatro metros de altura para que sea efectiva.

CARACTERISTICAS

La energía mareomotriz es la que utiliza como fuente energética las mareas, las olas, la corriente y el gradiente de temperatura del mar para generar electricidad.

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PRINCIPALES PLANTAS DE GENERACION EN COLOMBIA

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LINEAS DE TRANSMISION(2.2)

Las líneas de transmisión están conformadas por conductores, aisladores, torres y un cable de protección contra rayos, este conjunto permite el transporte de energía eléctrica desde las plantas de generación hasta una subestación, conexión entre subestaciones o entre generadoras, se caracterizan por su longitud y gran capacidad de transporte de potencia y energía, en Colombia las líneas de trasmisión manejan niveles de tensión de 220-230 y 500 kV a frecuencias de 60 Hz.

 La transmisión de alto voltaje en corriente directa necesita como mínimo dos estaciones conversoras, una de corriente alterna a directa en extremo de la central generadora y otra de directa a alterna en los centros de consumo, este tipo de transmisión es utilizado en la interconexión de sistemas con frecuencias diferentes, transmisiones a longitudes superiores a 500km, interconexiones submarinas extensas o en lugares en los que no hay espacio suficiente para el montaje de grandes estructuras.

TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA (2.2.1.)

La transmisión de energía eléctrica se realiza en corriente directa o en corriente alterna.

TRANSMISIÓN HVDC (HIGH VOLTAGE DIRECT CURRENT)

Las ventajas que presenta la transmisión en corriente directa (C.D.) con respecto a la corriente alterna (C.A.), consiste en la disminución de costos en estructura debido al menor tamaño de las torres utilizadas en C.D. y los conductores ya que se puede utilizar solo uno o dos y no tres o mas como en C.A., así como la disminución en perdidas de transmisión por calentamiento y efecto corona.

VENTAJAS

TRANSMISIÓN HVDC – ITAIPU – BRASIL

Esta es la transmisión en HVDC más grande del mundo con dos acoplamientos importantes en HVDC de ABB que abastecen a Sao Pablo.El proyecto de la transmisión en HVDC de Itaipu en el Brasil, propiedad de Furnas Centrais Elétricas en Río de Janeiro (compañía de Elétrobras), es sin duda alguna la transmisión más impresionante en HVDC a nivel mundial. Tiene una energía total de 6300 MW y una tensión de ±600kV.

TRANSMISION EN CORRIENTE DIRECTA

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LINEAS DE TRANSMISION

Una línea de transmisión es un sistema de conductores metálicos para transferir energía

eléctrica de un punto a otro

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Líneas de transmisión

Las líneas de transmisión están conformadas por conductores, aisladores, torres y un cable de protección contra rayos.

Se caracterizan por su longitud y gran capacidad de transporte de potencia y energía.

en Colombia las líneas de trasmisión manejan niveles de tensión de 220-230 y 500 kV a frecuencias de 60 Hz.

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TRANSMISION DE ENERGIA ELECTRICA

Se realiza en corriente directa o en corriente alterna.

La transmisión de alto voltaje en corriente directa necesita como mínimo dos estaciones conversoras, una de corriente alterna a directa en el extremo de la central generadora y otra de directa a alterna en los centros de consumo

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TRANSMISION DE ENERGIA ELECTRICA TRANSMICION HVDC

Las ventajas que presenta la transmisión en corriente directa (C.D.) con respecto a la corriente alterna (C.A.)

disminución de costos en estructura debido al menor tamaño de las torres utilizadas en C.D.

Se puede utilizar solo uno o dos conductores y no tres o mas como en C.A.

disminución en perdidas de transmisión por calentamiento y efecto corona.

Un ejemplo de transmisión HVDC es la generadora de ITAIPU- Brasil, que de este tipo es la mas grande del mundo con dos acoplamientos importantes en HVDC de ABB que abastecen a Sao Pablo

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TRANSMICION HVDCLa transmisión en corriente directa utiliza dostipos de conexión:  MONOPOLAR, utiliza un solo conductor para llevar la

energía de una central conversora a otra y la tierra o el mar actúan como retorno de ella.

BIPOLAR Consiste en la combinación de dos sistemas monopolares uno con polaridad positiva y otro con polaridad negativa con respecto a tierra, cada sistema puede funcionar como monopolar con retorno por tierra, si se presenta falla en alguno de los dos sistemas este se puede utilizar como retorno.

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CONFIGURACION DE SISTEMAS HVDC

BACK TO BACKPUNTO A PUNTOMULTITERMINALUNITARIO

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TECNOLOGIA SEGÚN EL CONVERTIDOR UTILIZADO

CLASICA O LCC ,transmite tensiones de 500kv a 1500 MW entre Tree George y china

VSC , empleada en Cross sound (ee uu) con una potencia de 330 MW con tensiones aproximadas de 150 Kv

En Colombia hasta el momento no se emplea la transmisión de corriente directa.

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TRANSMISION DE CORRIENTE ALTERNA

• La transmisión de alta tensión en corriente alterna es la más utilizada, ya que la energía a la salida es en corriente alterna, lo que hace que la transmisión se realice de manera directa sin necesidad de convertidores como en el caso de la transmisión en HVDC.

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NIVELES DE TENCION

• En Colombia, en el proceso de transmisión de energía eléctrica se manejan niveles de tensión altos 220-230 kV y 500 kV, comparados con la tensión de generación de 13,8 KV.

Page 35: Redes Electricas Con Inserto

LÍNEA SAN CARLOS – SABANALARGA

Esta es una línea de transmisión a 500 kV localizada en Antioquia, Córdoba y Atlántico – Colombia -, de circuito sencillo, con cuatro subconductores por fase, en estructuras metálicas autosoportadas. La línea tiene una longitud total: 543 km. Conformada por dos cables de guarda, 593 torres. Las estructuras son autosoportables de acero galvanizado y configuración horizontal. Los conductores empleados son FLINT AAAC. 740,8 y los cables de guarda son Alumoweld, 7 No. 9 AWG y Minorca ACSR HB 110,8 MCM. El tipo de topología en el cual esta construida la línea es montañosa, ondulada y plana.

Page 36: Redes Electricas Con Inserto

TOPOLOGIA DE CONSTRUCCION

Para la red de 500 KV se dispone de 1450 Km, distribuidos en ocho líneas todas propiedades de ISA.

Page 37: Redes Electricas Con Inserto

LÍNEAS DE TRANSMISIÓN A 500 KV

Page 38: Redes Electricas Con Inserto

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Las estructuras son los elementos de soporte de conductores y aisladores de las líneas de alta tensión, se pueden clasificar según su función en: Torres de suspensión.Torres de retención.

Page 39: Redes Electricas Con Inserto

TORRES DE SUSPENSION

En este tipo de torre los conductores se encuentran suspendidos de las mensulas mediante cadenas de aisladores, están diseñadas para soportar el peso de los conductores y la acción del viento sobre ellos y sobre la misma torre.

Page 40: Redes Electricas Con Inserto

TORRES DE RETENCIONTERMINALEsta clase de torre se encuentra en el inicio o final de una línea, están diseñadas para soportar la tensión ejercida por los conductores ubicados de manera perpendicular a las ménsulas, razón por la cual es el tipo de torre más robusta.

 

ANGULARLas torres tipo angular son utilizadas cuando hay cambio de dirección en la línea, soporta la tensión de los conductores producida por el cambio de dirección

AUTOPORTANTES

Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rígidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormigón y las flexibles son postes metálicos que sufren deformación en caso de estos esfuerzos.

Page 41: Redes Electricas Con Inserto

TIPOS DE ESTRUCTURASROMPETRAMOS

 Este tipo de estructura es utilizada en las líneas de transmisión para evitar la caída en cascada (domino) de las torres de suspensión y para facilitar el tendido de líneas rectas extensas, se clasifican según la manera de soportar la tensión producida por los conductores en:

ARRIENDADAS Son estructuras flexibles que transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones.

Page 42: Redes Electricas Con Inserto

TIPOS DE ESTRUCTURAS

AUTOPORTANTESSon vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rígidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormigón y las flexibles son postes metálicos que sufren deformación en caso de estos esfuerzos.

Page 43: Redes Electricas Con Inserto

REDES DE DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA EN COLOMBIA

Las redes de distribución de energía eléctrica en Colombia emplean los dos tipos principales de topologías en redes de distribución del mundo: El modelo americano y El modelo europeo.

Page 44: Redes Electricas Con Inserto

MODELO AMERICANOConsiste en un sistema de cuatro hilos multiaterrizado, tres fases y neutro el cual es común encontrar conectado a los bajantes de los pararrayos, al tanque de los transformadores, a las puestas a tierra de los cables de guarda e interconectado al neutro del secundario del transformador.

En este modelo el neutro se encuentra aterrizado en intervalos frecuentes.

Page 45: Redes Electricas Con Inserto

MODELO EUROPEO• Consiste en sistema de tres hilos, las tres fases uniaterrizado, es

decir el neutro se encuentra aterrizado directamente en el transformador de la subestación y no en el recorrido de toda la línea como en el sistema americano.

Page 46: Redes Electricas Con Inserto

TOPOLOGIA DE LOS CIRCUITOS PRIMARIOS

Los circuitos primarios son los que recorren los sectores urbanos y rurales del país para suministrar potencia a los transformadores de distribución a tensiones como 13,2 y 11,4 kV entre otros, estos circuitos se pueden encontrar en :

Un sistema radial o en Un sistema enmallado.

Page 47: Redes Electricas Con Inserto

SISTEMA RADIAL

En el sistema radial la corriente eléctrica circula en una sola dirección, razón por la cual presenta una baja confiabilidad, en la actualidad es el más empleado.

Page 48: Redes Electricas Con Inserto

SISTEMA ENMALLADO

Consiste en el recorrido del circuito primario desde el barraje de baja tensión de la subestación, pasando por toda el área de servicio y retornando al barraje, esta conformado por un seccionador de cierre, aunque la red funciona con el seccionador normalmente cerrado o normalmente abierto, con el fin de crear dos vías paralelas o un anillo abierto entre la subestación y la carga, lo cual ofrece mayor confiabilidad al sistema.

Page 49: Redes Electricas Con Inserto

ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANAS

• RED ABIERTA Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensión, existen

diversos tipos de estructuras empleadas por operadores de red, a continuación se presentan algunas de estas.

Estructura circuito tipo Bandera

Estructura de Final de circuito

Estructura circuito tipo Bandera en ángulo

Estructura Tangencial

Estructura Tangencial en ángulo

Page 50: Redes Electricas Con Inserto

ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANAS

RED TRENZADAEste tipo de red es el empleado en las redes de baja y media tensión, sus conductores están diseñados para impedir el fraude ya que tienen la fase en el exterior y el neutro

Red Trenzada Cambio de Sentido Red Trenzada Final de Circuito

Page 51: Redes Electricas Con Inserto

 MONOPOLAR Utiliza un solo conductor para llevar la energía de una central conversora a otra y la tierra o el mar actúan como retorno de ella, reduciendo el costo de interconexión y las perdidas ya que el recorrido de retorno tiene una amplia sección transversal, lo que hace su resistencia es mínima. BIPOLARConsiste en la combinación de dos sistemas monopolares uno con polaridad positiva y otro con polaridad negativa con respecto a tierra, cada sistema puede funcionar como monopolar con retorno por tierra, si se presenta falla en alguno de los dos sistemas este se puede utilizar como retorno. Los sistemas HVDC se pueden configurar de diferentes maneras: BACK TO BACKEs empleada en la conexión de dos sistemas que se encuentran en la misma subestación y trabajan a frecuencias diferentes, los sistemas pueden ser monopolares o bipolares. PUNTO A PUNTOEs utilizada en la conexión de dos subestaciones cuando el sistema HVAC resulta muy costoso o cuando el sistema HVDC es el único viable, en este caso una de las subestaciones funciona como rectificador y la otra como inversor; además la configuración punto a punto es empleada en conexiones submarinas, permite la transmisión a cargas aisladas. MULTITERMINALCuando es necesaria la conexión de tres o más subestaciones se emplea la configuración multiterminal, esta conexión se puede realizar en serie, la condición es que ninguna subestación puede consumir mas del 10% de la potencia total de la estación conversora, para no afectar el nivel de tensión que cae en las demás; la conexión en paralelo se realiza cuando todas las subestaciones consumen mas del 10% de la potencia total de la estación conversora y la conexión mixta emplea una combinación de las dos conexiones anteriores.  UNITARIOEn este tipo de configuración, la estación conversora es conectada directamente al generador, por lo cual la generación se puede considerar en corriente directa, de esta forma se puede aprovechar la velocidad de las turbinas para generar energía en cualquier momento independientemente de la frecuencia.

La transmisión en corriente directa utiliza dos tipos de conexión:

Page 52: Redes Electricas Con Inserto

TECNOLOGÍA CLÁSICA O LCC (LINE COMMUTATED CONVERTER)

Utiliza tiristores o SCR como convertidor, permite controlar el encendido de los dispositivos del convertidor, pero no el corte de estos, con esta tecnología se puede regular la potencia activa más no la reactiva. TECNOLOGÍA VSC (VOLTAGE SOURCE CONVERTER)

Utiliza como convertidor IGBT, con el uso de esta tecnología se puede controlar el encendido y apagado de los dispositivos del convertidor, permite regular independientemente la potencia activa y reactiva del sistema. En 1882 se realizo el primer tendido para transmitir energía eléctrica en alto voltaje, consistía en una línea de 2kV de corriente continua, de 50km de longitud entre Miesbach y Munich (Alemania) a una potencia de 1.5kW. En la actualidad la capacidad de transmisión en HVDC es de 70.000 MW de los cuales aproximadamente un 12% (˜8.000 MW) corresponden a cables subterráneos / submarinos y el restante a líneas aéreas (˜62.000 MW).La potencia de transmisión depende de la tecnología utilizada, en este momento, la tecnología LCC transmite tensiones de 500kV a una potencia de 1500 MW entre Three Gorges y China; la tecnología VSC es empleada en Cross Sound (Estados Unidos) con una potencia de 330 MW con tensiones aproximadas de 150kV.En Colombia hasta el momento no se emplea la transmisión en corriente directa, pero en el proyecto de conexión con Panamá, dos de las alternativas contempla la utilización del sistema HVDC de la siguiente manera:La alternativa dos consiste en una línea a 250kV en HVDC, entre Cerromatoso y Panamá II, con una longitud aproximada de 514km, el trayecto será submarino y aéreo, el primero con una longitud aproximada de 51km y el segundo con una longitud total de 463km. En la alternativa tres se utilizarán una línea aérea de 571Km de longitud a 250KV en HVDC desde Cerromatoso hasta Panamá II.

En los sistemas HVDC existen diferentes tecnologías según el convertidor empleado:

TRANSMISIÓN EN CORRIENTE ALTERNA La transmisión de alta tensión en corriente alterna es la más utilizada, ya que la energía a la salida de las centrales de generación y la suministrada a los centros de consumo es en corriente alterna, lo que hace que la transmisión se realice de manera directa sin necesidad de convertidores como en el caso de la transmisión en HVDC, pero, si se hace necesario la utilización de transformadores para elevar el nivel de tensión de la etapa de generación, en Colombia 13,8kV y así disminuir la corriente requerida para transportar una potencia determinada, y con esto lograr disminuir las perdidas de potencia por efecto de calentamiento del conductor (efecto Joule) y reducir el calibre del conductor requerido para el transporte de potencia.Al llegar la potencia a los centros de consumo se realiza nuevamente una etapa de transformación de tensión, esta vez de reducción, con el fin de suministrar energía a los consumidores, la utilización de este tipo de transmisión es rentable para longitudes inferiores a 500km en líneas aéreas y 130km en líneas submarinas. Las frecuencias de operación en transmisión en corriente alterna son 50 Hz en Europa y en algunos países suramericanos como Chile y Argentina y 60 Hz en países como Colombia, Venezuela, Perú, Brasil.

Page 53: Redes Electricas Con Inserto

 En Colombia, en el proceso de transmisión de energía eléctrica se manejan niveles de tensión altos 220-230 kV y 500 kV, comparados con la tensión de generación de 13,8 kV. La longitud de las líneas de 230 kV construidas en el País alcanza 10.999km y la longitud de la totalidad de la red de 500 kV es 1449 km. A continuación se presenta un ejemplo tomando como referencia la línea San Carlos - Sabanalarga.

NIVELES DE TENSIÓN

(2.2.2.)

 Esta es una línea de transmisión a 500 kV localizada en Antioquia, Córdoba y Atlántico – Colombia -, de circuito sencillo, con cuatro subconductores por fase, en estructuras metálicas autosoportadas. La línea tiene una longitud total: 543 km. Conformada por dos cables de guarda, 593 torres. Las estructuras son autosoportables de acero galvanizado y configuración horizontal. Los conductores empleados son FLINT AAAC. 740,8 y los cables de guarda son Alumoweld, 7 No. 9 AWG y Minorca ACSR HB 110,8 MCM. El tipo de topología en el cual esta construida la línea es montañosa, ondulada y plana. Como se mencionó antes el conductor empleado en la línea San Carlos – Sabanalarga es un FLINT AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) 704,8. Está conformado por 37 hilos donde el diámetro de cada hilo es de 3.594mm, para establecer un diámetro de conductor de 25.16mm, alcanzando así un peso de 1030kg, y permitiendo un transporte de corriente máxima de 691 Amperios, a temperatura ambiente de 40°C, temperatura del conductor de 80°C, velocidad del viento de 610 mm/seg, a nivel del mar y a 60 Hz. Este tipo de conductor registra una buena relación carga de rotura a peso y posee una buena resistencia a la corrosión.

LÍNEA SAN CARLOS – SABANALARGA

Page 54: Redes Electricas Con Inserto

Como se presentó en la sección de características, el Sistema de Eléctrico Colombiano dispone de una red interconectada a nivel nacional haciendo de este un sistema robusto y confiable, el cual está conformado por líneas de transmisión a 500 KV y 230 KV distribuidas de la siguiente manera:

TOPOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN

(2.2.3.)

Para la red de 500 KV se dispone de 1450 Km, distribuidos en ocho líneas todas propiedades de ISA.

Tabla 2.2.1. Red de 500 kV

En el Plan de Expansión de referencia Generación-Transmisión 2005-2019 se contempla la interconexión de las siguientes líneas:

Tabla 2.2.2. Interconexión

Page 55: Redes Electricas Con Inserto

En la tabla 1.7 se presenta la distribución de las líneas de transmisión a 230 KV, 220 KV:

Tabla 2.2.3. Líneas de Transmisión.

Page 56: Redes Electricas Con Inserto
Page 57: Redes Electricas Con Inserto

TIPOS DE ESTRUCTURAS (2.2.4)

En este tipo de torre los conductores se encuentran suspendidos de las mensulas mediante cadenas de aisladores, están diseñadas para soportar el peso de los conductores y la acción del viento sobre ellos y sobre la misma torre.

Las torres de retención se clasifican en tres clases:

AUTOPORTANTES

Son vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rígidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormigón y las flexibles son postes metálicos que sufren deformación en caso de estos esfuerzos.

Las estructuras son los elementos de soporte de conductores y aisladores de las líneas de alta tensión, se pueden clasificar según su función en: Torres de suspensión, Torres de retención.

TERMINALEsta clase de torre se encuentra en el inicio o final de una línea, están diseñadas para soportar la tensión ejercida por los conductores ubicados de manera perpendicular a las mensulas, razón por la cual es el tipo de torre más robusta.

 

ANGULARLas torres tipo angular son utilizadas cuando hay cambio de dirección en la línea, soporta la tensión de los conductores producida por el cambio de dirección.

TORRES DE SUSPENSIÓN TORRES DE RETENCIÓN

Page 58: Redes Electricas Con Inserto

ARRIENDADAS Son estructuras flexibles que transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones.

AUTOPORTANTESSon vigas incrustadas en el suelo, las cuales transmiten la tensión de los conductores a las cimentaciones; estas estructuras pueden ser rígidas o flexibles, las primeras no sufren deformaciones en presencia de esfuerzos irregulares son fabricadas en acero o en hormigón y las flexibles son postes metálicos que sufren deformación en caso de estos esfuerzos.

 ROMPETRAMOS Este tipo de estructura es utilizada en las líneas de transmisión para evitar la caída en cascada (domino) de las torres de suspensión y para facilitar el tendido de líneas rectas extensas, se clasifican según la manera de soportar la tensión producida por los conductores en:

TIPOS DE ESTRUCTURAS

Page 59: Redes Electricas Con Inserto

REDES DE DISTRIBUCION(2.3.)

NIVELES DE TENSIÓN(2.3.1.) 

Para la etapa de distribución de energía eléctrica se deben cumplir normas establecidas por las empresas prestadoras de este servicio; actualmente en Colombia, en zonas con alturas superiores a 1.000 msnm las subestaciones manejan las siguientes relaciones de transformación:

230/34,5kV; 115/34,5kV; 115/11,4kV; 115/34,5kV; 34,5/11,4kV; 34,5/13,2kV.

En zonas con alturas inferiores a 1.000 msnm se manejan relaciones de transformación:

230/34,5 kV; 115/34,5kV; 115/11,4 Kv; 115/34,5/11,4 kV; 34,5/13,2 kV; 34,5/11,4 kV.

Page 60: Redes Electricas Con Inserto

TOPOLOGÍAS DE CONSTRUCCIÓN(2.3.2)

 Las redes de distribución de energía eléctrica en Colombia emplean los dos tipos principales de topologías en redes de distribución del mundo: El modelo americano y El modelo europeo. MODELO AMERICANO

Consiste en un sistema de cuatro hilos multiaterrizado, tres fases y neutro el cual es común encontrar conectado a los bajantes de los pararrayos, al tanque de los transformadores, a las puestas a tierra de los cables de guarda e interconectado al neutro del secundario del transformador.En este modelo el neutro se encuentra aterrizado en intervalos frecuentes.

Este modelo permite la instalación de transformadores monofásicos, necesarios para cargas residenciales y de esta manera evitar la conexión fraudulenta de usuarios industriales registrados como residenciales con cargas importantes, así como la conexión de los DST directamente al transformador.

Page 61: Redes Electricas Con Inserto

Consiste en sistema de tres hilos, las tres fases uniaterrizado, es decir el neutro se encuentra aterrizado directamente en el transformador de la subestación y no en el recorrido de toda la línea como en el sistema americano.En el modelo europeo se presentan más sobretensiones temporales que en el modelo americano, razón por la cual la tensión nominal de los DST es mayor cuando se emplea el modelo europeo; los DST son instalados entre fase y tierra.

MODELO EUROPEO

Page 62: Redes Electricas Con Inserto

 Los circuitos primarios son los que recorren los sectores urbanos y rurales del país para suministrar potencia a los transformadores de distribución a tensiones como 13,2 y 11,4 kV entre otros, estos circuidos se pueden encontrar en un sistema radial o en un sistema enmallado. SISTEMA RADIAL

En el sistema radial la corriente eléctrica circula en una sola dirección, razón por la cual presenta una baja confiabilidad, en la actualidad es el más empleado.

A continuación se presenta un sistema radial típico:

TOPOLOGÍA DE LOS CIRCUITOS PRIMARIOS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN

Page 63: Redes Electricas Con Inserto

El sistema enmallado consiste en el recorrido del circuito primario desde el barraje de baja tensión de la subestación, pasando por toda el área de servicio y retornando al barraje, esta conformado por un seccionador de cierre, aunque la red funciona con el seccionador normalmente cerrado o normalmente abierto, con el fin de crear dos vías paralelas o un anillo abierto entre la subestación y la carga, lo cual ofrece mayor confiabilidad al sistema.A continuación se presenta un sistema enmallado típico:

SISTEMA ENMALLADO

Este sistema brinda la posibilidad de tener alimentadores interconectados energizados desde varias subestaciones.

Page 64: Redes Electricas Con Inserto

Red Trenzada Final de Circuito

Red Trenzada Cambio de Sentido

TIPOS DE ESTRUCTURAS(2.3.3)

 ESTRUCTURAS DE DISTRIBUCION EN ZONAS URBANAS

RED ABIERTA

Son las redes utilizadas en los circuitos de media y baja tensión, existen diversos tipos de estructuras empleadas por operadores de red, a continuación se presentan algunas de estas.

Estructura circuito tipo Bandera

Estructura de Final de circuito

Estructura circuito tipo Bandera en ángulo

Estructura Tangencial

Estructura Tangencial en ángulo

RED TRENZADAEste tipo de red es el empleado en las redes de baja y media tensión, sus conductores están diseñados

para impedir el fraude ya que tienen la fase en el exterior y el neutro es concéntrico.

Page 65: Redes Electricas Con Inserto

SUB-ESTACIONES DE POTENCIA(2.4.)

 FUNCIÓN

(2.4.1.)

Una subestación de potencia es un conjunto de equipos de transformación con sus respectivas protecciones, que permiten cambiar parámetros eléctricos como tensión, corriente y frecuencia, con el fin de permitir el flujo de energía eléctrica en un determinado sistema de potencia.. Reciben el nombre de subestaciones de potencia debido a las potencias que manejan, que pueden ser del orden de decenas de MVA. Su diseño y configuración esta orientado por criterios como flexibilidad, confiabilidad y seguridad.

 A continuación se describirán los criterios de diseño:

FLEXIBILIDAD

Este criterio hace énfasis en la propiedad que permite a la subestación adecuarse a la variabilidad de un sistema de potencia por mantenimientos o condiciones operativas.

CONFIABILIDAD

Bajo este criterio se busca medir la capacidad de una subestación para mantenerse en servicio en el momento de presentarse alguna falla o mantenimiento en sus equipos, o tras realizar una acción interna, tal como una conmutación de los seccionadores o mientras se repara una falla.

SEGURIDAD

Este criterio mide la propiedad de la subestación para ofrecer servicio continuo a pesar de la presencia de fallas en alguno de los equipos.

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SUBESTACIÓN DE GENERACIÓN Es aquella que funciona como patio de conexiones para una central generadora, es decir, es un conjunto de equipos con igual nivel de tensión, localizados en la misma zona, a partir de los cuales la subestación de generación realiza la elevación del nivel de tensión de generación a un nivel de tensión apto para transporte de energía eléctrica en considerables distancias.La prioridad principal en una subestación de generación es la confiabilidad, mientras que la flexibilidad y seguridad van de acuerdo a la importancia y ubicación de la subestación en el sistema de potencia.  SUBESTACIÓN DE TRANSFORMACIÓN

Es una subestación en la cual se realiza cambio en el nivel de tensión de entrada, puede ser elevadora o reductora según la función que cumpla. SUBESTACIÓN DE MANIOBRA

Es la subestación en la que se interconectan varios sistemas y de la cual se distribuye energía eléctrica a otras subestaciones o a otros sistemas, por esto lo mas importante es la flexibilidad de la subestación, la seguridad y la confiabilidad depende de la importancia que ejerza la subestación en el sistema de potencia.

 TIPOS DE SUBESTACIONES

(2.4.2)

Las subestaciones de potencia se pueden clasificar en tres grandes grupos, subestaciones de generación, subestaciones de transformación y subestaciones de maniobra.

Page 77: Redes Electricas Con Inserto

CASA DE CONTROL

Es el lugar en el que se encuentran alojados los tableros de control y medida, el tablero de protecciones, el de servicios auxiliares, el tablero de comunicaciones, el tablero de los medidores de energía, los cargadores, las baterías e inversores.

 EL PATIO DE TRANSFORMADORES

El patio de transformadores es la zona de la subestación en la que se encuentran los transformadores de potencia con sus accesorios.

 PATIO DE CONEXIONES

En el patio de conexiones se encuentran agrupados los interruptores, seccionadores, transformadores de corriente y de potencial, los descargadores de sobretensión y las trampas de onda, entre otros.

EQUIPOS DE LAS SUBESTACIONES(2.4.3.)

Una subestación de potencia está conformada por tres grandes partes:

Page 78: Redes Electricas Con Inserto

TANQUE CONSERVADOR Es un tanque ubicado sobre el principal el cual recibe el aceite cuando hay cambio de temperatura por aumentos de carga. BOQUILLASSon los aisladores que se encuentran en la tapa del transformador, son los que comunican los terminales de baja y alta tensión del transformador con el exterior. VÁLVULASSon las unidades por las cuales se inyecta o extrae el aceite del transformador para su mantenimiento. TABLEROEs el compartimiento en el que se ubican los controles y protecciones de los ventiladores, de los motores de las bombas de aceite, entre otros. CONECTORES A TIERRA Son los elementos que unen el tanque del transformador con la malla de puesta a tierra. PLACA CARACTERÍSTICA En ella se encuentran consignados los datos más importantes del transformador como tensión nominal primaria y secundaria, su potencia nominal, diagrama de conexiones, frecuencia, número de serie y datos de fabricación, entre otros.

PATIO DE CONEXIONES

El transformador de potencia es la parte primordial de una subestación de potencia, es el equipo encargado de transferir energía eléctrica de un circuito a otro, en la mayoría de los casos con niveles de tensión diferentes, su potencia nominal es superior a 500 kVA, el transformador cuenta con accesorios necesarios para su operación y mantenimiento, entre estos se encuentran:

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Page 79: Redes Electricas Con Inserto

El interruptor de potencia se clasifica según el medio de extinción del arco eléctrico (corriente que surge entre los contactos del interruptor en el momento que se separan) en: interruptores de aire, interruptores de aceite e interruptores de gas (SF6), cuentan con un deposito (cámara de extinción) en el cual se encuentra el elemento empleado para la extinción, el interruptor puede ser de cámara simple o cámara doble.  

INTERRUPTOR DE POTENCIA

Cortacircuitos de 15kV 100ª

HIDRÁULICO

En este mecanismo se aprovecha la presión del aceite para accionar el interruptor.

NEUMÁTICO

Emplea el aire a presión para separar sus contactos en caso de falla, una de las desventajas de este tipo de mecanismo es la necesidad de un mantenimiento frecuente.

RESORTE

Como su nombre lo indica los resortes son utilizados en el interruptor para separar los contactos.

El interruptor de potencia presenta básicamente tres mecanismos de operación:

INTERRUPTOR DE GAS SF6El interruptor de gas emplea el hexafluoruro de azufre en estado gaseoso para la extinción del arco eléctrico, en la actualidad es el más utilizado en circuitos que manejan tensiones entre 230 y 1100 kV, por su tamaño, peso liviano, extinción rápida del arco eléctrico, requieren de poco mantenimiento, además de no producir corrosión en las partes que se encuentran en contacto con él, aunque entre los diferentes tipos de interruptores este es el más costoso.

INTERRUPTOR DE ACEITEEn el interruptor de aceite la cámara de extinción esta ocupada por aceite, existen interruptores de gran volumen de aceite que se emplean en tensiones menores a 115 kV e interruptores de pequeño volumen de aceite los cuales son utilizados en tensiones inferiores a 1000kV.

INTERRUPTOR DE AIREEl interruptor de aire como su nombre lo indica emplea una fuerte corriente de aire para apagar el arco eléctrico producido en el momento de la separación de sus contactos, dicho aire se encuentra comprimido en una cámara de extinción, lo que representa una desventaja para este tipo de interruptores debido a la inversión y necesidad de mantenimiento de esta cámara ya que es necesario contar con aire limpio y adecuado para la extinción.Los interruptores de aire son utilizados en circuitos que manejan tensiones entre 150 y 400kV.

El tiempo de desconexión del interruptor después de detectada la falla según resolución CREG 025 de 1995 no puede exceder los 80ms en 500kV, 100ms para 220 kV y 120ms para tensiones menores a 220 kV.

Page 80: Redes Electricas Con Inserto

El seccionador puede ser activado de manera manual, por medio de una pértiga o por medio motorizado (grupo motor-compresor y transmisión neumática, grupo motor-bomba y transmisión hidráulica, motor eléctrico por reducción).Además para la selección de un seccionador es importante conocer si su operación va a realizarse sin carga o bajo carga; en este caso, este debe contar una cámara apaga chispas.

SECCIONADOR

Un seccionador es un elemento mecánico de apertura de múltiples funciones entre las cuales se destacan:

*- Poner fuera de servicio equipos como interruptores, transformadores, generadores o líneas para su respectivo mantenimiento.*- En caso de falla en un equipo o línea, el seccionador es utilizado para realizar un by-pass que permita la prestación continua del servicio.*- Aterrizar líneas de transmisión, barrajes, bancos de transformadores o bancos de condensadores en el momento de su mantenimiento.*- Abrir o se cerrar circuitos bajo carga, generadores, reactores o capacitores.*- Aterrizar los equipos energizados de una subestación en caso de fallas que no son fácilmente maniobrables.

Los seccionadores se pueden clasificar de acuerdo al medio de activación y de acuerdo a su operación.

Seccionador de Apertura Central

Seccionador de Apertura Latera

Seccionador de Apertura Vertical

Page 81: Redes Electricas Con Inserto

Seccionador Semipantografo Horizontal

Seccionador Pantógrafo

Seccionador de Doble Apertura

Seccionador de Apertura Vertical Invertido

SECCIONADORES

Page 82: Redes Electricas Con Inserto

Según su construcción existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los principales son:

TIPO DEVANADO Es aquel que tiene su núcleo recubierto por el devanado primario.

TIPO BARRA es aquel en el que el devanado primario es un conductor tipo barra y atraviesa la ventana del núcleo.

TIPO VENTANAes aquel que carece de devanado primario y el devanado secundario esta recubriendo el núcleo, el cual posee una abertura atravesada por un conductor que forma el circuito primario.

Según su conexión eléctrica, existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los principales son: PRIMARIO SIMPLEEs aquel transformador que posee un único devanado primario. PRIMARIO SERIE-PARALELO Es aquel transformador cuyo devanado primario esta dividido en dos secciones iguales y la conexión entre ellos se puede realizar en serie o en paralelo para variar la capacidad de corriente.

SECUNDARIO MÚLTIPLEEs aquel cuyo devanado secundario tiene varias derivaciones (Taps) que permiten manejar diferentes niveles de corriente.

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TC)

Un transformador de corriente es un instrumento que reduce la corriente eléctrica de una red a valores manejables no peligrosos para la utilización de equipos de medida, puede ser instalado a la intemperie o en interiores. Su función principal es alimentar equipos de medida, protección y control como contadores, voltímetros y amperímetros.Los transformadores de corriente se pueden clasificar de acuerdo a su construcción y a su conexión eléctrica.

Page 83: Redes Electricas Con Inserto

 

SIMPLE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN(Corriente nominal primaria A)

DOBLE RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN(Corriente nominal primaria A)

5 150 2*5 2*100

10 200 2*10 2*150

15 300 2*15 2*200

20 400 2*25 2*300

25 600 2*50 2*400

30 800 2*75 2*600

40 1200

 50 1500

75 2000

100 3000

Tabla 2.4.1. Valores Normalizados para Transformadores de Corriente

CLASE APLICACIÓN

0.1 Calibración y medida de laboratorio

0.2-0.3Medidas de laboratorio y alimentación de vatímetros para alimentadores de potencia.

0.5-0.6Alimentación de vatímetros para factorización en circuiros de distribución y vatímetros industriales

1.2Amperímetros y fasímetros indicadores y registradores, vatimetros indicadores industriales y registradores, protecciones diferenciales, relés de impedancia y de distancia

3-5 Protecciones en general (relés de sobrecorriente)

Tabla 2.4.2. Clases de Precisión. *Error máximo porcentual que el trasformador permite introducir en la medición de potencia.

Page 84: Redes Electricas Con Inserto

Un transformador de potencial es un instrumento que reduce el nivel de tensión de una red a valores manejables no peligrosos para la utilización de equipos de medida, puede ser instalado a la intemperie o en interiores. Su función principal es alimentar equipos de medida, protección y control como contadores, voltímetros y amperímetros.El devanado primario del transformador de potencial, a diferencia del transformador de corriente, se conecta en paralelo con el circuito al que se desea hacer la medición y el devanado secundario a los equipos de medida.

El descargador de sobretensión es el dispositivo encargado de proteger el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas atmosféricas con un impulso de 1,2/50mseg o las sobretensiones por maniobra presentadas con la operación de los interruptores de potencia con un impulso de 250/2.500mseg; el DST limita la tensión que llega a los bornes del transformador enviando a tierra la sobretensión, se conecta en paralelo con el equipo a proteger y entra en funcionamiento cuando se aplica en él una tensión superior a la nominal e inferior a la tensión que soporta el equipo que se está protegiendo.

DESCARGADORES DE SOBRETENSION (DST)

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TP)

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Es el valor máximo de tensión a frecuencia nominal que se puede aplicar al DST para que opere eficientemente y cumpla con los parámetros de diseño. Las tensiones normalizadas de los Descargadores de Sobretensión de ZnO según la norma IEC 99-3 son los siguientes:

TENSIÓN NOMINAL

 Algunas características eléctricas que maneja un DST son las siguientes:

Comportamiento de un DST

Rangos de tensión para DST de distribución

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TRAMPA DE ONDA DE ANCHO DE BANDA:El circuito esta diseñado para obtener un ancho de banda requerido o puede ser ajustado para variar el ancho de bandas con diferentes niveles de inductancia. 

Trampa de Onda

TRAMPA DE ONDA

La trampa de onda es un elemento utilizado para evitar la suma de armónicos a la señal de transmisión que puedan causar perturbaciones, esta conformado por una bobina por la cual pasa la corriente a la frecuencia industrial (60 Hz) de la línea de transmisión, paralelo a esta se encuentra el equipo sintonizador el cual ofrece una alta impedancia, está constituido por condensadores, inductancias y resistencias; y en paralelo a la bobina y al equipo sintonizador se encuentra el equipo de protección, el cual protege la trampa de onda de contra sobretensiones transitorias que puedan ocurrir en ella.

La trampa de onda se encuentra instalada en serie a cada una de las tres fases y se dividen en tres grupos:

TRAMPA DE ONDA DE FRECUENCIA ÚNICA: El circuito se diseña para manejar una sola frecuencia, la impedancia de la trampa de onda es mayor a 400 O.

TRAMPA DE ONDA DE FRECUENCIA DOBLE: El circuito se encuentra diseñado para manejar dos frecuencias, separadas una de la otra por un espacio de 25 kHz o un 25% de la frecuencia superior.

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SISTEMAS DE CONTROL EN SUBESTACIONESEl sistema de control es el encargado de supervisar, controlar y proteger la distribución y transmisión de energía eléctrica y en caso de fallas, en la medida de lo posible, asegurar la continuidad y calidad en la prestación del servicio, está conformado por los relés de protección, dispositivos de medida, registro y señalización, además del control manual y automático.En el diseño de un sistema de control es indispensable tener en cuenta los siguientes criterios: facilidad de expansión, automatización, seguridad, disponibilidad, flexibilidad, simplicidad, mantenimiento y la interfaz.

Facilidad de expansión: Hace referencia a la facilidad en la realización de cambios, adición o disminución de equipos en el sistema de control, para no afectar el desarrollo de la subestación.

 Seguridad: Consiste en reducir a proporciones adecuadas los efectos que causan las fallas en el sistema de control y en los sistemas secundarios de los equipos de patio.

 Disponibilidad: Hace referencia al tiempo mínimo que debe utilizar para reconocer, diagnosticar y corregir cualquier falla que se presente en la subestación.

 Flexibilidad: Consiste en la capacidad que presenta el sistema de control, para adaptarse a cambios en sus componentes y a condiciones de contingencia que puedan producirse en el mismo sistema de control o en el sistema de potencia.

Simplicidad: Entre mas simple sea el sistema de control, mas confiable será, ya que la complejidad requiere mayor información de los equipos de patio y la realización de más operaciones de maniobra para cambiar el estado de la subestación o aislar una zona en falla.

 Mantenimiento: El mantenimiento deber ser sencillo y práctico, así sea necesaria la utilización de un sistema automático de supervisión y detección de fallas. Se debe tener presente el inventario y disponibilidad de los repuestos de los equipos.

Interfaz: Es el medio de comunicación entre el sistema de control y el equipo de patio; la señal de entrada es proporcionada por los contactos de los seccionadores e interruptores se conecta al sistema de control alimentado a 125Vc.c.; cuando se emplean tensiones menores como 12 y 24Vc.c. es necesaria la implementación de relés intermedios con bobinas de alta potencia, debido a las posibles interrupciones por contactos sucios e interferencias que se pueden presentar.

Automatización: En un sistema de control la automatización de sus funciones puede ser pasiva o activa.

Automatización Pasiva: Este tipo de automatización emplea un sistema automático para la recolección, procesamiento y almacenamiento de datos de manera precisa y confiable, es utilizado en el registro secuencial de eventos, registros automáticos de fallas y la inspección de valores medios.

  Automatización Activa: Este tipo de automatización consiste en disponer de información dentro de la subestación, para tomar medidas preventivas y correctivas en sus equipos, es utilizado en el recierre automático, la seccionalización automática de zonas con fallas, restauración automática del sistema después de pérdida de suministro, la maniobra automática para reducir trabajo al interruptor, la desconexión automática de la carga por baja frecuencia, ajuste automático de relés, maniobra secuencial para mantenimiento y lavado automático de aisladores, entre otros.

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 SUBESTACIONES NO ATENDIDAS:En este tipo de control, la presencia de personal en la subestaciones es mínima, solo ocurre en caso de mantenimiento o cuando en el sistema de control remoto sucede alguna falla.En las subestaciones no atendidas el equipo de control ya no se encuentra centralizado en un edificio, este se halla distribuido por lo general en dos grupos ubicados en el patio de la subestación, en un lugar cercano a los equipos a controlar.

 SISTEMAS DE CONTROL INTEGRADO:El sistema de control integrado consiste en la utilización de microprocesadores para la implementación de un solo hardware capaz de controlar, proteger y monitorear subestaciones, además de permitir una reprogramación fácil, lo que representa un menor costo para el proceso de control que los demás sistemas.Los sistemas integrados brindan la posibilidad de automatizar todo el sistema de la subestación y aparatos de potencia, con la utilización de una base de datos común, a la cual tiene acceso el operador para realizar monitoreo, control, ajuste en las protecciones, cambios en la programación o intercambio de datos entre diferentes funciones.El sistema integrado también sustituye el control remoto, ya que puede realizar las mismas funciones de la UTR y muchas más; para la interfaz de señales analógicas, brinda una mayor precisión tanto en condiciones normales, como en condiciones dinámicas de falla.

SISTEMA DE CONTROL MANUAL CENTRALIZADO: Este sistema cuenta con un edificio de control, en el cual se encuentran alojados todos los elementos de control como: la sala de control, cuarto de relés de protección, sala de cables, cuarto de servicios auxiliares, cuarto de comunicaciones, cuarto para la planta de emergencia y las oficina de los operadores.El control es realizado manualmente por los operadores desde la sala de control, en la que se encuentra el tablero mímico, con la coordinación telefónica desde un centro de despacho remoto, el tablero permite la visualización de la subestación y desde allí se puede realizar la operación de un equipo de la subestación, los cuales también pueden ser accionados desde su propio gabinete de control en el patio de la subestación además contiene un diagrama sinóptico con la configuración de los elementos de mando, la señalización del equipo de maniobra, el sistema de alarmas, equipo de sincronización e indicadores de corriente, tensión, potencia activa, reactiva y temperatura de los transformadores.

SISTEMA DE CONTROL REMOTO-EQUIPO CENTRALIZADO:La Unidad Terminal Remota, UTR o RTU es el equipo fundamental del control remoto, ella envía de la subestación las medidas analógicas, señalización o posición de los equipos de maniobra y alarmas al centro de control y recibe del mismo información para enviar a la subestación.Las señales recibidas del patio de la subestación y de otros elementos de control, son recibidas por un tablero que las separa para enviarlas al tablero mímico o a la URT.

El sistema de control en subestaciones, ha ido evolucionando en los últimos años, de sistemas manuales como el sistema de control manual centralizado a sistemas completamente automáticos, como el control integrado, pasando por sistema de control remoto-equipo centralizado y subestaciones no atendidas; de las anteriores se realizará una breve descripción:

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La malla de puesta a tierra es el conjunto de electrodos conectados entre si, por conductores desnudos enterrados en el suelo, sus funciones son: la seguridad de las personas ante el gradiente superficial de tensión, la protección de las instalaciones, servir de tierra común a los equipos eléctricos y/o estructuras metálicas, dirigir las corrientes de falla a tierra. El electrodo es un conductor enterrado en el suelo para conducir las corrientes de falla a tierra, los electrodos pueden ser varilla, tubo, fleje, cable o placa

Los electrodos mas empleados en la actualidad son los tipo varilla en cobre, los cuales deben tener una longitud mínima de 2.4 metros y deben ser enterrados en su totalidad dejando una distancia de 15cm entre la superficie y la parte superior del electrodo, la conexión del electrodo con el cable se debe realizar con soldadura exotérmica o con los conectores adecuados.

El conductor empleado para la unión de los electrodos se debe seleccionar manejando la siguiente ecuación (Referencia RETIE):

MALLA DE PUESTA A TIERRA

Sección del conductor en mm^2

Corriente de falla a tierra, entregada por el OR (rms en KA)

Constante del material

Tiempo de despeje de la falla a tierra

La resistencia de la malla de puesta a tierra para subestaciones de alta y extra alta tensión debe tener un valor máximo de 1O, esta resistencia controla los gradientes de tensión (Referencia RETIE).

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ZONA DE SEGURIDADEs una zona segura, cuyas medidas se obtienen de acuerdo a estudios de movimientos de personal de mantenimiento y dentro de la cual, están eliminados riesgos de acercamiento eléctrico. Los valores estándar para delimitar una zona de seguridad son los siguientes:

Mano alzada sobre plano de trabajo

Altura promedio

DISTANCIAS MÍNIMAS DE SEGURIDADLas distancias de seguridad en una subestación hacen referencia a las distancias mínimas que deben mantenerse entre partes energizadas y tierra, o entre equipos donde se lleva cabo algún mantenimiento y tierra, para evitar posibles accidentes por contacto humano con equipos energizados.

Al determinar las distancias mínimas de seguridad se tienen en cuenta dos aspectos claves:

VALOR BÁSICO DE SEGURIDADEs una distancia mínima entre fase y tierra, empleada para el diseño de una subestación, este valor nos ofrece un espaciamiento seguro (Zona de guarda) entre fase y tierra, evitando posibles accidentes, aún bajo condiciones críticas.

Brazos estirados horizontalmente

Brazos estirados verticalmente

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DISTANCIAS MÍNIMAS DE SEGURIDAD EN REDES DE ENERGÍA ELÉCTRICALas partes energizadas de las redes de energía eléctrica, siempre deben guardar una distancia con los elementos existentes en su trayecto como árboles, edificios, carreteras, etc. En las siguientes tablas se presentan las distancias de seguridad que se deben tener en lugares construidos, en cruces y recorridos de vía, cruces con ferrocarriles, ríos, cauces de agua, canales navegables y campos deportivos en los cuales existan redes de energía eléctrica cercana, estos datos son obtenidos del RETIE:

 ZONA DE SEGURIDAD PARA LA CIRCULACIÓN DE PERSONAL:Para la circulación de personal en una subestación sin empleo de escaleras o cualquier objeto que lo pueda acercar a las partes energizadas, se debe manejar una distancia entre tierra y la parte energizada mas baja del valor básico más 2.25 metros.

ZONA DE SEGURIDAD PARA LA CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS:En los casos en los cuales es necesario el empleo de grúa, se debe manejar una distancia de circulación del perímetro del vehículo más 0.7 metros.

ZONA DE SEGURIDAD PARA TRABAJOS SOBRE EQUIPOS O SOBRE CONDUCTORES:Para la realización de algún trabajo en una subestación con los equipos energizados es necesario delimitar una zona de seguridad la cual nunca será inferior a 3 metros, la distancia se determina con el valor básico mas una constante que depende del equipo en el que se va a trabajar, el trabajo a realizar, el vehículo y el tipo de herramienta a utilizar; por ejemplo, para un mantenimiento de rutina, la constante horizontal corresponde al valor estándar de un operario con los brazos estirados, es decir 1.75 metros y la constante vertical será 1.25 metros sobre el plano del trabajo.Las zonas de seguridad laterales en una subestación son señaladas en el piso, especialmente para la circulación de vehículos y las verticales son demarcadas con banderas, mallas, barreras o con avisos de peligro.

Tabla 2.4.6. Distancias de seguridad en lugares construidos

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En las redes de energía eléctrica, ocurren cruces entre líneas, cuando son de diferente nivel de tensión, la de menor nivel irá en la parte superior.

Distancias en metros

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Tabla 2.4.11. Distancias en mínimas entre conductores de una estructura

Tabla 2.4.12. Distancias mínimas verticales entre conductores de la

misma estructura

Distancias mínimas de seguridad para la realización de trabajos

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 En las subestaciones existen diferentes configuraciones para los barrajes, estas dependen del numero de equipos disponibles y de la propia ubicación de la subestación en un sistema interconectado. A continuación se dará una breve explicación de cada una de las posibles configuraciones:En los diagramas se muestra el equipo de corte con la siguiente señalización una (x) para los interruptores y un (-) para los seccionadores

TOPOLOGÍAS DE SUBESTACIONES (BARRAJES)(2.4.4)

CONFIGURACIÓN DE BARRAJES EN SUBESTACIONES DE POTENCIA

BARRAJE SENCILLO:En esta configuración se tiene un único barraje al que llegan cada una de las líneas provenientes de un quipo de generación o de otra subestación de potencia, cada línea cuenta con un interruptor acompañado de sus respectivos seccionadores uno en cada extremo, además de dos transformadores conectados al barraje cada uno con su respectivo interruptor y seccionador, desde los cuales puede circular corriente a media tensión o a alta tensión en el caso de trasmisión desde un central de generación. La configuración es la mas económica posible ya que contiene el menor numero de equipos.

Desventajas • La falla o mantenimiento de un interruptor pone fuera de servicio al circuito completo que presenta la anomalía.• Un mantenimiento en el barraje deja fuera de servicio a toda la subestación.• Cuando se presenta una falla en el barraje salen de funcionamiento todos los circuitos debido a que se disparan todos los interruptores de los circuitos.

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Barraje sencillo seccionadoEsta configuración es similar a la anterior con la única diferencia que se le a agregado un interruptor en la parte media del barraje con sus seccionadores llamado campo de seccionamiento, con el aumento de quipo aumentan los costos de la configuración pero gracias a esto hay ganancia en la flexibilidad y en la continuidad del servicio de la subestación. Afectando solo el 50% de su funcionamiento.

Ventajas• Cuando se presenta una falla en el barraje o en el interruptor, seccionador de un circuito se dispara la protección diferencial, junto con el interruptor del campo de seccionamiento, esto hace que independicen cada una de las zonas permitiendo de esta manera aislar la zona que se encuentra en falla y poder realizar el respectivo mantenimiento o reparación. Se utiliza para acoplar el sistema de subtransmisión con el de distribución. Desventajas: • El mantenimiento de interruptor de pone fuera de circulación dicho circuito.• El mantenimiento al campo de seccionamiento o a uno de los barrajes pone fuera de servicio el 50% de la subestación en la zona afectada.

Barraje sencillo seccionado

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Barraje doble principal y transferencia: Esta configuración incorpora aun mayor cantidad de elementos que las anteriores por lo que es más costosa y ocupa mayor área, entre estos elementos encontramos dos barrajes uno principal y uno llamado de transferencia, un interruptor y dos seccionadores que conforman el campo acoplador de barrajes; del mismo modo se a adicionado un seccionador más para conectar cada línea directamente a la barra de transferencia. El campo acoplador puede remplazar cualquier interruptor de línea en caso de falla o mantenimiento pero el barraje de transferencia esta diseñada para soportar la carga de una sola línea. Es decir, que no pueden estar dos interruptores de línea conectados a la barra de transferencia.

Desventajas• Si se presenta una falla en el barraje o en el seccionador del lado del barraje la subestación debe salir por completo del servicio, cuando es en el barraje las protecciones disparan todos los interruptores de todos los circuitos.

Este tipo de barraje se utiliza en subestaciones intermedias de transmisión o subtransmisión por tener mayor flexibilidad en operación y continuidad del servicio.

Barraje doble principal y transferencia

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Barraje doble principal y transferencia en UEsta configuración es igual a la anterior solo que el barraje de transferencia es en forma de "U" para reducir en forma longitudinal el área ocupada por la subestación pero esta se ve aumentada en forma transversal. Su utilización depende del área disponible para la subestación.

Barraje doble principal seccionado y transferencia: Esta configuración es una variante de la “Barraje doble principal y transferencia” solo que en esta se a adicionado un campo de seccionamiento en el barraje principal y con este logar mantener un 50% de la subestación en funcionamiento en caso de falla, solo que para auxiliar uno de los circuitos L1, L2 y T2 es necesario el campo de seccionamiento del barraje principal se encuentre en funcionamiento.

Barraje doble principal seccionado y transferencia

Barraje doble principal y transferencia en "u"

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Barraje doble principal y reserva: Esta configuración tiene también dos barrajes como la anterior, solo que en esta todos los circuitos pueden ser transferidos de un barraje a otro, por lo que el diámetro de los conductores del barraje es igual. Esta configuración adiciona un seccionador de “by-Pass” a cada circuito para en dado caso poder realizar mantenimiento al interruptor de línea o transformador, también tiene dos seccionadores selectores de barraje y un interruptor acoplador de barrajes, este ultimo puede remplazar cualquiera de los interruptores de los circuitos de línea o transformador, pero solo a uno de estos no se puede dar el caso de remplazar a dos circuitos, y cuando una barraje falla se disparan los seccionadores del barraje en falla.

 Barraje doble principal seccionado y reservaEsta configuración es similar a la anterior solo que se a agregado el campo de seccionamiento del barraje principal para hacer la protección selectiva, en este caso para remplazar un interruptor de las líneas L3,L4,T2 con el campo acoplador de barras debe estar cerrado y en funcionamiento para poder realizar el reemplazo.

Barraje doble principal seccionado y reserva

Barraje doble principal y reserva

La ubicación de este tipo de subestación, aunque su costo es mas elevado que las anteriores, es en sistemas interconectados por su gran flexibilidad en operación y por presentar mayor continuidad del servicio.

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Barraje en anillo: Esta configuración, como su nombre lo indica, esta en forma de anillo. El barraje se encuentra seccionado en varias partes, cada circuito de línea o transformador posee dos seccionadores de barraje a cada lado lo que llegado el caso permite que dicho circuito se alimentado por cualquiera de los seccionadores adyacentes de barraje. Para su funcionamiento es necesario que todos los seccionadores de barraje se encuentren cerrados.

Ventajas y desventajas• Cuando se presenta una falla en el barraje o en uno de los seccionadores de barraje, esto hará que se dispararen todos los interruptores de los circuitos de línea y de transformador, poniendo fuera de servicio a la subestación, aunque es posible volverla a poner en servicio una vez que se a detectado el circuito en falla, ya que este puede ser aislado de los demás abriendo los seccionadores de barrajes adyacentes.• La cantidad de seccionadores de barraje puede hacer que sea mayor la posibilidad de fallas, para el mantenimiento de un circuito se deben abrir cada uno de los seccionadores adyacentes de barraje y desenergizar el circuito.

Barraje en anillo

Ventajas y desventajas: • Como los circuitos son alimentados son alimentados por dos diferentes puntos por lo que es posible realizar un mantenimiento a un interruptor sin necesidad de interrumpir el servicio.• Una falla en barraje hace disparar los circuitos adyacentes por lo que solo hace salir de servicio a uno de los circuitos y no ha todos como es el caso de otras configuraciones.

Barraje en malla

Barraje en mallaEn esta configuración el barraje se encuentra seccionado, tanto con seccionadores, como con interruptores, cada circuito de línea o transformador tiene dos interruptores adyacentes con sus respectivos seccionadores desde donde puede ser alimentado, para su normal funcionamiento todos los seccionadores e interruptores deben estar cerrados. Estas características hacen de esta configuración una de las que más garantiza la continuidad del servicio y flexibilidad en su operación por lo que se utiliza en sistemas interconectados.

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Interruptor y medio:En esta configuración nuevamente se tienen dos barrajes y además dispone de tres interruptores por cada dos circuitos. Cada circuito puedes ser alimentado por cualquiera de los barrajes, por lo que estos deben ser diseñados para soportar la carga de todos los circuitos. Este esquema es muy flexible en operación y la continuidad del servicio le permite ser instalada cerca a una central generadora o en aquellas donde el flujo de potencia sea considerado.

Doble barraje doble interruptorEsta configuración es la mas confiable y costosa de todas las anteriores, posee dos barrajes diseñados para soportar a todos los circuitos y cada circuito es alimentado por dos interruptores uno en cada barra por lo que en caso de falla en un interruptor el circuito puede ser conectado al otro barraje con el otro interruptor. Todas estas características hacen de esta configuración la más confiable pero la cantidad de elementos también la hacen muy costosa, puede ser ubicada en una central de generación en donde la continuidad del servicio sea lo primordial.

Doble barraje doble interruptor

Interruptor y medio

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 MANIOBRASSon toda clase acciones o pasos realizados para realizar determinado procedimiento en una subestación o quipo, las hay de mantenimiento, de reparación y de puesta en marcha.

MANIOBRAS DE MANTENIMIENTO: Son las que se realizan periódicamente para mantener en correcto funcionamiento a un quipo o subestación, mediante termografía se hacen algunas revisiones para saber que elementos están por quedar fuera de servicio, para de esta forma anticipar el daño y cambiar la pieza que fallara en algún momento.

MANIOBRAS DE REPARACIÓN: Son la que se realizan cuando alguno de los elementos se daña o no funciona bien, suelen presentarse cuando se presenta una sobretensión, un cortocircuito o una sobrecarga. En estas se puede dar el caso que se tenga que sacar o aislar una parte de la subestación para realizar la maniobra de reparación.

MANIOBRAS DE PUESTA EN MARCHA: Son las que se realizan para poner en funcionamiento a una subestación o equipo, en el caso de subestaciones, no suelen realizarse con frecuencia ya que una vez puesta en funcionamiento la subestación, son las maniobras de mantenimiento las encargadas de hacer que no se presenten fallas graves que saquen de funcionamiento a la subestación.

OPERACIÓN DE SUBESTACIONES(2.4.5.)

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SUB-ESTACIONES DE DISTRIBUCION(2.5.)

 Una subestación de distribución o centro de transformación es el conjunto de instalaciones y equipos eléctricos encargado de realizar la transformación de niveles de alta, media o baja tensión a niveles adecuados para la distribución de energía eléctrica, operadores de Red utilizan las siguientes relaciones de transformación 230-34,5 kV, 115-34,5 kV, 115-11,4 kV, 115-34,5 kV, 34,5-11,4 kV, 34,5-13,2 kV,13.2-0.208/0.120kV, 13.2-0.220/0.127kV, 13.2-0.440/0.266kV, 11.4-0.208/0.120kV, 11.4 -0.220/0.127kV, 11.4 - 0.440/0.266kVEs de anotar que la utilización de tensión a 11.4kV está reservada para zonas ubicadas en alturas superiores a 1000 m.s.n.m y tensión a 13.2kV, para alturas inferiores.

TIPOS DE SUBESTACIONES(2.5.1.)

Subestación subterráneaSubestación de pisoSubestación aéreaLa subestación aérea o tipo poste es empleada en zonas rurales, y urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales o residenciales de estratos 1,2 y 3. La subestación aérea esta conformada por un transformador de distribución, acompañado de su respectiva protección contra sobretensión (Descargadores de sobretensión DST) y protección contra sobrecorriente (cortacircuitos), como también de algunos accesorios indispensables para su montaje como apoyos, aisladores y herrajes.Los transformadores utilizados en este tipo de subestación pueden ser monofásicos o trifásicos y los fabricantes ofrecen transformadores de distribución con potencias nominales normalizadas que no exceden los 150 kVA, cuando la potencia nominal excede los 112.5KVA o el peso del transformador sobrepasa los 650kg, se requiere utilizar para su instalación una estructura tipo H. La estructura tipo H se compone de dos apoyos (postes).La alimentación de los transformadores que conforman una subestación aérea puede hacerse por red aérea o subterránea.

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Subestación aérea o tipo poste

 Los niveles de tensión para redes de uso público se encuentran definidos en la Norma ICONTEC NTC 1340 es tensiones nominales en sistema de energía eléctrica a 60 Hz en redes de servicios públicos, y, pero si un cliente de un operador de red requiere un nivel de tensión diferente, puede definir su contrato de conexión en un nivel de tensión normalizado, con el cual alimentará un transformador de su propiedad, este transformador recibe el nombre de transformador de uso dedicado y definir así la relación de transformación que más le convenga a sus necesidades.Las potencias nominales de los transformadores instalados en subestación aérea o tipo poste en Colombia son las siguientes:

Tabla 2.5.1. Potencias nominales de transformadoresinstalados en subestación aérea o tipo poste en Colombia

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 SUBESTACIONES TIPO PATIO Las subestaciones tipo patio son empleadas a la intemperie en algunas industrias, habitualmente son alimentadas por redes subterráneas a 34,5 kV y en el lado de baja tensión se pueden manejar niveles de tensión según la necesidad del usuario.

Subestación tipo patio

SUBESTACIÓN DE PISO La subestación de piso se utiliza en zonas urbanas, para prestar el servicio a usuarios industriales, comerciales, alumbrado público y residencial.Las subestaciones de piso presentan variantes que determinan su clasificación en: subestación tipo patio, subestación tipo pedestal o pad mounted y subestación capsulada.

SUBESTACIÓN PEDESTAL O PAD MOUNTED (TIPO JARDÍN) La subestación pedestal o pad mounted (tipo jardín) puede ser utilizada a la intemperie o al interior de edificios, ofrecen seguridad para ser instalada en lugares en que existe paso de personas como en parques o avenidas.Está conformada por dos gabinetes, uno en el que se encuentra alojado el transformador el cual lleva sus protecciones internas y otro para la caja de maniobras, estos gabinetes cuentan con cerradura que impiden el ingreso de personal no autorizado. Estas deben contar con una puesta tierra a la que se conectan las partes metálicas de la subestación, al neutro del transformador y la tierra de los descargadores de sobretensión.

Subestación pedestal o pad mounted (tipo jardín)

SUBESTACIONES CAPSULADASLas subestaciones o centros de transformación capsuladas, son aquellas en las que existe un recinto cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas, una de ellas destinada para el transformador de distribución, una celda para el equipo de protección y maniobra, es decir el seccionador tripolar de trabajo bajo carga con nivel de aislamiento de 15 kV; otra celda alberga el grupo de medida compuesto por los transformadores de potencial y de corriente.

Subestación Capsulada

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SUBESTACIONES TIPO LOCALLa subestación subterránea se instala bajo el nivel del piso en andenes, zonas verdes, o en un predio particular, están conformadas por dos bóvedas una para el transformador y otra para el seccionador de maniobras, estas se encuentran unidas por un banco de ductos. El seccionador debe ser de tipo inundable de operación bajo carga de 200 A, debe contar con codos premoldeados sin partes vivas expuestas, para la conexión de los terminales de media tensión.El transformador puede ser sumergible u ocasionalmente sumergible de capacidad hasta 200 kVA, con la propiedad de permanecer hasta tres horas en agua, si el transformador no cuenta con el conjunto de protección y seccionamiento interno, se deben instalar seccionadores independientes en aceite o en SF6 sumergibles; los bornes de conexión de baja tensión deben ser aislados y los de alta deben ser codos premoldeados resistentes a la humedad; entre el tanque del transformador y el piso de la bóveda debe existir una distancia superior a 4 centímetros. La bóveda del transformador debe disponer de una cubierta removible en la parte superior que permita el acceso a los fusibles internos y los bujes de media y alta tensión del transformador sin tener que ingresar a la bóveda

Subestación Tipo Local*

Las subestaciones tipo local en la actualidad no son permitidas, debido al peligro latente al que esta expuesto el personal, ya que tanto el transformador de distribución, los seccionadores de operación bajo carga o el barraje, se encuentran a la vista en el interior de un recinto cerrado de 3.5X2.5X3 m.

Subestación subterránea*

SUBESTACIÓN SUBTERRÁNEA

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El transformador es la parte primordial de una subestación de distribución, ya que realiza la conversión del nivel de tensión de media a baja par alimentar a los usuarios finales, los transformadores de distribución varían de un tipo de subestación a otra. Por ejemplo los transformadores utilizados en subestaciones aéreas pueden ser monofásicos o trifásicos, con las siguientes características de potencia y tensión.

EQUIPOS DE LAS SUBESTACIONES(2.5.2.)

Los equipos básicos que conforman una subestación son el transformador, el descargador de sobretensión, el cortacircuitos, el fusible tipo hilo, el fusible tipo HH, el seccionador, transformador de corriente, transformador de potencial y la malla de puesta a tierra.

TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN

El descargador de sobretensión es el dispositivo encargado de proteger el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas atmosféricas. El DST limita la tensión que llega a los bornes del transformador enviando a tierra la sobretension. Actualmente se emplean DST de oxido de zinc (ZnO) conformados por varistores de ZnO en serie ubicados en el interior de un cilindro de porcelana, los cuales disminuyen su resistencia interna ante la presencia de una sobretensión, dirigiéndola a tierra, retornando a su estado de alta resistencia a la señal de potencia a frecuencia industrial.

DESCARGADORES DE SOBRETENSIÓN DST:

El cortacircuito es un dispositivo empleado para aislar el transformador de la red primaria en caso de falla o voluntariamente cuando la carga esta desenergizada. No están diseñados para interrumpir circuitos bajo carga; son fabricados en materiales anticorrosivos para hacerlos resistentes a cualquier ambiente, no necesitan mantenimiento frecuente y tienen una amplia vida útil.El cortacircuitos esta conformado por una parte fija (aislador) fabricada en porcelana, con herrajes en la parte inferior para asegurar el conductor y el tubo porta fusible fabricado en fibra de vidrio en el cual se instala un fusible tipo hilo hasta de 100 A, en la parte superior cuenta con un contacto en cobre con resorte para el libre movimiento en caso de falla y una argolla para el empleo de pértiga en caso de manipulación voluntaria.

CORTACIRCUITOS

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Este fusible es utilizado para proteger el transformador de corrientes de cortocircuito, de sobrecarga y de corrientes transitorias (las generadas en la conexión de los transformadores y/o arranque de motores).El fusible está conformado por un contacto superior, el elemento fusible y el tensor que cuenta con una alta resistencia, la longitud del fusible determina la cantidad de calor que puede conducir del centro a la periferia de él.Al ocurrir una falla, atraviesa por el fusible una corriente que produce un calentamiento en el tensor produciendo el desprendimiento de este.

Fusible Tipo Hilo

FUSIBLE TIPO HILO

TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TC)Un transformador de corriente es un instrumento que reduce la corriente eléctrica de una red a valores manejables no peligrosos para la utilización de equipos de medida, puede ser instalado a la intemperie o en interiores. Su función principal es alimentar equipos de medida, protección y control como contadores, voltímetros y amperímetros.El devanado primario del transformador de corriente se conecta en serie con el circuito al que se desea hacer la medición y el devanado secundario a los equipos de medida.Los transformadores de corriente se pueden clasificar de acuerdo a su construcción y a su conexión eléctrica. Según su construcción existen diferentes tipos de transformadores de corriente, los principales son:• Tipo Devanado: es aquel que tiene su núcleo recubierto por el devanado primario.• Tipo Barra: es aquel en el que el devanado primario es un conductor tipo barra y atraviesa la ventana del núcleo.• Tipo Ventana: es aquel que carece de devanado primario y el devanado secundario esta recubriendo el núcleo, el cual posee una abertura atravesada por un conductor que forma el circuito primario.

Fusible tipo HHLos fusibles HH son empleados en el lado de alta tensión para proteger los transformadores de corrientes de cortocircuito, el tiempo de fusión de este tipo de fusibles es muy corto y la mínima corriente de ruptura que manejan es de 2.5 a 3 veces el valor de su corriente nominal.El tubo fusible tiene en sus extremos un contacto para conexión con el portafusible y un percutor que acciona el seccionador en caso de un cortocircuito.El funcionamiento del fusible en caso de cortocircuito radica en la fusión de los conductores fusibles al paso de una corriente elevada, con la ruptura del fusible se generan una diferencia de potencial que es ahogada por el medio extintor.

El seccionador Es el elemento empleado para conectar o desconectar el transformador de la red de la distribución por este motivo es tripolar (para la conexión a cada fase), existen seccionadores para trabajo sin carga y para trabajo bajo carga en este caso siempre se cuenta con una cámara apaga chispas; también pueden ser de accionamiento manual (con pértiga) o motorizado. El seccionador por fase esta conformado por dos aisladores cada un de ellos con una cámara de gases para extinguir el arco generado en la conexión, los aisladores se encuentran unidos por un contacto tubular por el que pasa la corriente de uno al otro, dentro de este existe otro contacto auxiliar en forma de varilla el cual conduce la corriente mientras ocurre la ruptura total del circuito por parte del contacto tubular, el cual es guardo en la cámara de gases cuando el seccionador esta desconectado. El contacto tubular es movido en la conexión y desconexión por dos brazos de giro, los cuales se encuentran acoplados al interruptor de corte el cual acciona a la vez los tres contactos del seccionador para evitar los equipos conectados trabajen en dos fases.

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SELECCIÓN DE SUBESTACIONES(2.5.3.)

INFORMACIÓN REQUERIDAPara seleccionar la configuración de una subestación es necesario reconocer o evaluar entre otros los siguientes aspectos:

• Oficio que desempeña la subestación en el sistema de interconectado para determinar su necesidad de flexibilidad, confiabilidad y seguridad.

• Tipo de la subestación, es decir: generación, transformación o maniobra, o bien cual de estas funciones es prioritaria si en un caso dado concurre mas de una.

• Características de las configuraciones. • Facilidad de extensión y modulación. • Simplicidad en el control y protección. • Facilidad de mantenimiento. • Área disponible • Costos. Oficio Que Desempeña La Subestación En El Sistema De InterconectadoPara la selección de la configuración de una subestación es necesario no analizarla como un punto independiente, sino como una parte integral de todo el sistema interconectado, de tal forma que por fallas no se afecte la seguridad o capacidad operativa de este.De acuerdo al papel que cumple dentro de un sistema interconectado, la subestación requiere disponer de un mayor o menor grado de flexibilidad, confiabilidad y seguridad.

FLEXIBILIDADEs la propiedad de la instalación para acomodarse a las diferentes condiciones que se puedan presentar especialmente por cambios operativos en el sistema, y además por contingencias y/o mantenimiento del mismo.

CONFIABILIDADSe define como la probabilidad de que una subestación pueda suministrar energía durante un periodo de tiempo dado, bajo la condición de que al menos un componente de la subestación este fuera de servicio.

SEGURIDAD La seguridad es la propiedad de una instalación de dar continuidad del servicio sin interrupción alguna durante fallas de los equipos de potencia, especialmente interruptores y barrajes. Es decir, que cuando ocurra una falla en un elemento de la subestación (interruptores, barrajes, etc.) se continué con el suministro de energía sin que ocurra interrupción alguna. La seguridad implica confiabilidad.

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TIPOS DE SUBESTACIONES

Es aquella que sirve de patio de conexiones a una central generadora. La necesidad primordial de una subestación de generación es la confiabilidad; la seguridad y flexibilidad están dadas por la importancia de la subestación y por su ubicación en el sistema.

Es aquella que sirva para interconectar sistemas o dentro de un sistema es la que distribuye la energía a subestaciones de transformación. En este caso la necesidad primordial es la de flexibilidad; las necesidades adicionales de confiabilidad y seguridad estarán dadas por el papel que desempeña en el sistema.

Se consideran subestaciones de transformación, aquellas cuyo objetivo primordial es e de suministrar energía a un sistema secundario o con un nivel de tensión diferente. Puede llamarse también subestación elevadora cuando la tensión de salida es mas alta que la tensión de entrada, lo contrario seria una subestación reductora, de distribución o de carga. La necesidad de la subestación de transformación reductora es primordialmente de confiabilidad, aunque puede llegar a ser importante la seguridad dependiendo de las necesidades del sistema secundario y de la disponibilidad de transformación.

SUBESTACIONES DE GENERACIÓN

SUBESTACIONES DE MANIOBRA

SUBESTACIONES DE TRANSFORMACIÓN