Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Ing. Augusto Valdivia G. dvaldivia@tecsup.edu.pe Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Los líderes de Tecsup en Potencia Eléctrica Proyecto "Cerro Verde Production Unit Expansion (CVPUE)" Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Sumilla • • El Sistema Eléctrico Nacional está conformado por los sistemas de generación, transmisión, distribución y utilización; cada uno cumple con una función muy importante para el desarrollo del país. En el sistema de transmisión se tienen líneas y subestaciones de alta tensión, conformados por un conjunto de equipos necesarios para transportar y controlar el flujo de la energía eléctrica, de tal manera que se garantice su operatividad ininterrumpida. Durante el desarrollo del curso se analizarán los principales equipos utilizados en las líneas y subestaciones de transmisión, además realizarán la lectura de esquemas unifilares y funcionales, así como las pautas para su mantenimiento. Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Capacidades terminales • Describir los equipos que conforman las líneas y subestaciones de transmisión en forma correcta. • Leer e interpretar los esquemas de subestaciones de alta tensión en forma correcta para realizar el montaje, operación o mantenimiento. • Operar subestaciones de alta tensión siguiendo normas de seguridad. • Planificar las tareas de mantenimiento necesarias para mantener operativas las líneas y subestaciones de alta tensión. Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Resultados Este curso aporta al logro de los siguientes Resultados de la Carrera: • Aplican sus conocimientos de matemática, ciencia y tecnología para identificar y resolver problemas en sistemas eléctricos. • Diseñan sistemas eléctricos y los implementan gestionando eficazmente los recursos materiales y humanos a su cargo. Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Metodología Para el dictado de clases se hace uso de herramientas multimedia así como la pizarra para el desarrollo de los aspectos matemáticos y ejemplos de aplicación. Durante la clase se fomenta la participación activa de los estudiantes mediante preguntas abiertas y directas solicitando opiniones, ejemplos, explicaciones, descripción de casos, etc. Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Sistema de Evaluación: Aul - H Nota Final = -H: 1 Pa Donde: E = Examen Pa = Pruebas de Aula, Pb = Pruebas de Laboratorio, Pt = Pruebas de Taller Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas Bibliografía • • • • • • • • • • Ramírez Vásquez, José (2004). Estaciones de transformadores y distribución. Protección de sistemas eléctricos. Barcelona: CEAC. (621.3/R23E). Navarro Marquez, José (1999) Instalaciones eléctricas de alta tensión. Sistema de maniobra, medida y protección. Madrid: Paraninfo. ( 621.3I/N28). José Raúll Martín, (1990), Diseño de subestaciones eléctricas. México: Mc Graw Hill. Gaudencio Zoppetti, (1982), Estaciones transformadoras y de distribución. Barcelona: Gustavo Gili S.A. (621.3/Z87). Gaudencio Zoppetti, (1984), Redes Eléctricas. Barcelona: Gustavo Gili S.A. (621.3/Z85) Mejia Villegas, (2003), Subestaciones de alta y extra alta tensión. Medellin: Impresiones Gráficas Ltda. Jesús Trashorras Montecelos, (2015), Subestaciones eléctricas. Madrid: Paraninfo SA. José Ramirez Vásquez, (1986), Manual autidáctico de líneas aéreas. Barcelona: CEAC. (621.3M/R23A). ABB (2001), Curso sobre aparamenta eléctrica. TyD Systems Unidad Formación. (621.3MO/A/A). ABB (2001), Aparamenta de las subestaciones compactas. TyD Systems Unidad Formación. (621.3MO/A/A-S). Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SISTEMAS ELÉCTRICOS Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SISTEMAS ELÉCTRICOS • GENERACIÓN: Corresponde a la producción de energía eléctrica y se realiza en centrales (térmicas, hidráulicas, etc.) • TRASMISIÓN: Las redes de trasmisión transportan la energía en grandes cantidades desde las centrales de generación hasta los centros de consumo • DISTRIBUCIÓN: Las redes de distribución canalizan la energía eléctrica desde los puntos de conexión con la red de transporte (transmisión) hasta los consumidores finales Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SISTEMAS ELÉCTRICOS Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SISTEMAS ELECTRICOS Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas GENERACIÓN ELÉCTRICA U < 25 KV Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas TRANSMISIÓN ELÉCTRICA Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SUBESTACIONES DE TRANSFORMACIÓN Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas REDES DE DISTRIBUCIÓN ING. AUGUSTO VALDIVIA Equipamiento de Líneas y Subestaciones Eléctricas SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Conjunto de instalaciones y equipos para producir, transportar y distribuir energía eléctrica a los usuarios de una zona, ciudad, región o país. “La función del sistema eléctrico de potencia es abastecer a todos los usuarios con energía eléctrica tan económicamente como sea posible, en la cantidad deseada y con un nivel aceptable de calidad, seguridad y confiabilidad” 18 SISTEMA ELECTRICO DE POTENCIA La red eléctrica de distribución pertenece al sistema eléctrico de potencia. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA (SEP) 500 kV 500/150kV 150/30kV 400 V 500 kV 400 V VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION ELECTRICA Clasificación: Niveles de tensión establecidos por el RETIE – Norma NTC 1340: Extra alta tension (EAT) Alta tensión (AT) Media tensión (MT) Baja tensión (BT) Muy baja tensión (MBT) > 230 kV 57,5 kV < V ≤ 230 kV 1 kV < V ≤ 57,5 kV 25 V < V ≤ 1 kV V < 25 V 21 VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS ELECTRICOS 22 VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS ELECTRICOS 23 VOLTAJES UTILIZADOS EN SISTEMAS ELECTRICOS 24 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Dispositivo que transmite potencia eléctrica entre dos puntos por medio de conductores y opera a un voltaje mayor a 1 kV 25 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Conductores • Se utilizan cables, no alambres • Pueden utilizarse conductores distintos para fases y apantallamiento (cables guarda) • Pueden ser desnudos o aislados • Los materiales más utilizados son: aluminio (AA), cobre (CU), acero galvanizado (SS) y aleaciones y combinaciones de éstos como ACSR, alumoweld (AW), ACSR/AW, copperweld • Los cables aislados pueden tener o no un neutro concéntrico, y ser monopolares, bipolares, tripolares, triplex, armados o acorazados. • Material aislante preferido: Polietileno reticulado (XLPE) • En los cables aislados siempre se utiliza una pantalla metálica exterior que se conecta a tierra para controlar el gradiente de potencial. 26 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Designación de los Conductores El tamaño del conductor se designa con base en el área total. Milímetros cuadrados (mm2) • • • Circular Mil (CMIL) • • • d A= π 4 Es la práctica internacional pues cumple con el Sistema Internacional (SI) de unidades Es una práctica norteamericana 1 CMIL = 0,506 7*10-3 mm2, es el área de un círculo cuyo diámetro es una milésima de pulgada A cada área estandarizada se le asigna una designación AWG o kcmil Los conductores hasta 211 600 cmil se designan por un calibre AWG: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0, 1/0, 2/0, 3/0, 4/0 Los conductores mayores a 211 600 se designan por kcmil Es común asociar a cada calibre el nombre en Inglés de un ave (Parrot, ostrich etc). d 2 pu lg 2 o CMIL d= 1 pu lg 1000 27 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Designación de los Conductores LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos: En la selección de un conductor se busca la mayor relación conductividad/peso y/o fuerza/peso a un mínimo costo. Conductores estándar: 1. AAC (All Aluminum Conductor) 2. ACSR (Aluminum Conductor Steel Reinforced) 3. AAAC (All Aluminum Alloy Conductor) 4. ACAR (Aluminum Conductor, Aluminum-Alloy Reinforced) 29 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Conductores desnudos: 30 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Estructuras •Auto soportadas o retenidas •Postes de concreto, madera, acero •Torres en acero galvanizado (celosía) 31 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Aisladores • Suspensión y retención • Tipo pin, poste, cadenas conformadas por unidades de suspensión • Materiales: Porcelana, vidrio, materiales sintéticos 32 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Herrajes Grapas para sujetar cables de fases y guarda • Amortiguadores • Espaciadores para mantener separados los conductores de un haz • Anillos para control de efecto corona • Cuernos de arco • Crucetas y demás elementos metálicos • Cables para retención o anclaje • 33 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Obras Civiles Líneas subterráneas Líneas aéreas • Bancos de ductos o zanjas • Cimentaciones • Corredor o servidumbre (Right of way) • Cajas de inspección, halado o tiro 34 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Puesta a Tierra • Cable de cobre desnudo • Conectores cobre-cobre o bimetálicos • Varillas de puesta a tierra en cobre o copperweld • Contrapesos • Mallas de puesta a tierra 35 LÍNEAS DE TRANSMISIÓN • Elementos: Otros • Pararrayos de línea • Empalmes y terminales monofásico y trifásicos para cables aislados • Anclajes (Anchors) • Balizas para señalización aeronáutica 36 DMS Distancias de seguridad Faja de Servidumbre. Tabla 219 CNE CÓDIGO NACIONAL DE ELECTRICIDAD SUMINISTRO PARTE 2 REGLAS DE SEGURIDAD PARA LA INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LINEAS AÉREAS DE SUMINISTRO ELÉCTRICO Y COMUNICACIONES Tensión nominal (KV) Ancho (m) 10-15 6 20 -36 11 115 - 145 20 Hasta 220 25 PARQUE ELÉCTRICO PERUANO Nº Empresas Unidades de Generación Subestaciones Generadores SEIN 45 183 61 Transmisores 12 Distribuidores 20 176 54,068 Autoproductores 290 1,052 578 Municipios 235 235 235 Totales 602 595,052 928,068 Parque de Instalaciones 38 PARQUE ELÉCTRICO PERUANO Parque de Instalaciones Unidades Cantidad Km 19,340 Postes/Estructuras de AT/MAT Unidad 49,914 Medidores de Electricidad Unidad 4'616,235 Alumbrado Público Unidad 1'339,494 Km 48,008 Unidad 365,636 Km 98,859 Unidad 1'716,803 Líneas AT / MAT Redes MT Estructuras de MT Redes BT Estructuras BT AT/ MAT: Alta Tensión y Muy Alta tensión ( Niveles de tensión ≥30kV) MT: Media tensión, BT: Baja tensión 39 CENTRALES ELÉCTRICAS MAYORES A 20 MW LINEAS DE TRANSMISIÓN ELÉCTRICA > 30 kV
