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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y…
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS
Transformadores de potencia
El transformador de potencia generalmente tiene una clasificación de MVA más alto (> 200 MVA) y se usa en aplicaciones escalonadas y descendentes en transmisión.
Transformadores de potencia basados en su núcleo.
Transformador ferromagnético / núcleo de hierro
SISTEMA DE PROTECCIONES EN LA SUBESTACIÓN.
Las subestaciones forman parte indispensable de los sistemas eléctricos de potencia pues son centros de transformación, de ahí la importancia que tiene la protección en la subestación ya que cada elemento está sujeto a una falla o corto circuito y otro tipo de eventos que afectarán a la subestación
Protección diferencial.
El relé diferencial de corriente es el tipo de protección usada más comúnmente para transformadores de 10 MVA en adelante.
Protección de generadores
Los generadores representan el equipo más caro en un sistema eléctrico de potencia y se encuentran sometidos, más que ningún otro equipo del sistema, a los más diversos tipos de condiciones anormales.
Protección del Estator
Contra cortocircuito entre fases. - Este tipo de cortocircuitos genera la circulación de elevadas corrientes.
Protección contra sobretensiones
La sobre velocidad originada por pérdidas de carga o desperfectos en el regulador de tensión producen sobretensiones.
Protección Contra pérdida de excitación
En el caso que un generador pierda su excitación, trabaja como generador de inducción girando a una velocidad mayor a la síncrona.
Transformadores de potencia basados en la conversión de voltaje:
Transformador elevador
Transformador reductor
Transformadores de potencia basados en su uso:
Transformador de distribución
Transformador de aislamiento.
Transformadores de instrumentos
Electromagnético: transformador de alambre enrollado.
Transformador de voltaje del condensador (CVT): utiliza un circuito divisor de voltaje del condensador.
Transformador óptico: basado en la propiedad eléctrica de los materiales ópticos
Transformadores de potencia por devanados
Transformador de dos devanados
Autotransformador
Basado en el aislamiento
Transformador de tipo seco
Transformador sumergido en aceite
Transformadores de potencia basados en su fase
Transformador monofásico
Transformador trifásico
Basado en el diseño central
Transformador de tipo de núcleo
Transformador tipo carcasa
Transformador tipo Berry
CONTROL Y PROTECCIÓN
Los sistemas de protecciones eléctricas constituyen el equipo más importante que se incluye en una subestación, por lo tanto, se debe conocer los Componentes de un sistema de protecciones.
• Relés de protección
• Transformadores de medida
• Disyuntores de poder
• Circuitos de control
Medición
La medición es la acción de medir, o sea, determinar mediante instrumentos o mediante una relación o fórmula previa un resultado dentro de los parámetros escogidos. La medición sirve para determinar magnitudes de un objeto en relación a otro objeto que sirve de patrón, que es definido antes por un consenso.
¿Qué es una magnitud?
Es un atributo de un fenómeno, cuerpo o sustancia, que puede ser distinguido cualitativamente y determinado cuantitativamente. Una magnitud es una propiedad o cualidad que es susceptible de ser medida.
¿Qué es una magnitud básica?
Cualquiera de las magnitudes que, en un sistema de magnitudes, se aceptan por convenio como funcionalmente independientes las unas de las otras. Por ejemplo: Las magnitudes longitud, masa y tiempo
¿Qué es una magnitud derivada?
Es una magnitud definida, en un sistema de magnitudes, como una función de las magnitudes básicas de este sistema.
Dimensión de una magnitud
Es una expresión que representa una magnitud de un sistema de magnitudes como el producto de potencias de factores que representan las magnitudes básicas de este sistema.
a) En un sistema que tiene como unidades básicas la longitud, la masa y el tiempo, cuyas dimensiones se designan respectivamente por L, M y T, la dimensión de la fuerza es LMT-2.
b) En este mismo sistema de magnitudes, ML-3 es la dimensión tanto de la concentración en masa como la densidad de masa
Magnitud física
La magnitud física es una propiedad de los cuerpos y elementos que permite que sean medibles y, en algunos casos, observables
Medidas de longitud
Existen varias medidas de longitud, como, por ejemplo, la yarda, la pulgada y el pie.
Medidas de capacidad
La unidad de medida de capacidad más utilizada es el litro (l). Son usadas aún el galón, el barril, el cuarto, entre otras
Medidas de masa
En el SI, la medida de masa es el kilogramo (kg). Un cilindro de platino e iridio es usado como referencia universal del kilogramo.
Medidas de volumen
En el SI, la unidad de volumen es el metro cúbico (m3)
¿Qué pasa con el tiempo?
La unidad base de medida del tiempo en el SI es el segundo
Clasificación De Instrumentos De Medición
Medición Directa.
Manuales graduados.
Estos hacen referencia a los instrumentos que traen incorporados parámetros de medición, o bien de escala.
Lineales.
Refiere a los instrumentos que sirven para tomar medidas estáticas, como aquellas que son la longitud, anchura y profundidad, que en los elementos sólidos siempre permanecen inmutables
Angulares.
Estos instrumentos son mucho más complejos, ameritan la toma de medidas en ángulos de 180 grados o bien en ángulos de 360 grados
Manuales no graduados.
Son aquellos instrumentos que no disponen de magnitudes internas.
Lijar.
Es uno de los instrumentos empleados para establecer una medida diferente, por medio del acortamiento de las magnitudes de forma leve.
Ajustables.
Son aquellos instrumentos que permiten dominar las magnitudes del objeto a trabajar por medio de la implementación de una serie de mecanismos
Medición Indirecta.
Por métodos de amplificación.
De una forma u otra estamos hablando en este caso de instrumentos de medición, que si bien permiten la toma de medidas
Mecánica.
Son aquellos que permiten medir por medio de magnitudes muy pequeñas, ya que en estos se pueden apreciar milésimas de centímetros, son los más empleados en las áreas de construcción de motores
Neumática.
Estos son los que permiten determinar la cantidad de fluido que corre en el interior de un objeto.
Eléctrica.
Los que facilitan la obtención de datos específicos respecto a la intensidad de la corriente eléctrica que pueda fluir en determinado cableado, equipo, o bien en el ambiente.
Electrónica.
Es similar al aparato de medición eléctrico, con la diferencia, que este compara dos corrientes, o bien la intensidad que pueda existir entre dos puntos de estas, resulta un poco más selectiva en la medición
Óptica.
Instrumentos de gran complejidad puesto que permiten medir las ondas de luz y la velocidad de las mismas, como también la velocidad y magnitud de un sonido
Tipos de medición
Medición reproducible.
Se obtiene siempre el mismo resultado si se logran efectuar comparaciones entre la misma variable y el aparato para medir utilizado
Medición directa.
Se utiliza un instrumento de medición que compara la variable a medir con un determinado patrón.
Medición indirecta.
Se obtiene la medición deseada calculando una o más magnitudes diferentes que se obtuvieron mediante medición directa
Concepto y tipos de subestaciones.
Su principal función es la producción, conversión, regulación y distribución de la energía eléctrica.
De generación:
Asociadas a las centrales de generación, dirigen directamente el flujo de potencia al sistema.
De maniobra:
además de transformar la tensión son capaces de conectar dos o más circuitos.
Transformadoras elevadoras:
este tipo de subestación eléctrica eleva la tensión generada a niveles mucho más altos para poder transportarla.
Transformadoras reductoras
: finalmente, a diferencia de las subestaciones transformadoras elevadoras, las reductoras disminuyen las tensiones altas a niveles medios para poder distribuirlas.
Los elementos principales de una subestación.
Transformador:
Es una máquina eléctrica estática que transfiere energía eléctrica de un circuito a otro conservando la frecuencia constante,
I
nterruptor de potencia:
Interrumpe y restablece la continuidad de un circuito eléctrico. La interrupción se debe efectuar con carga o corriente de corto circuito.
Restaurador:
Es un interruptor de aceite con sus tres contactos dentro de un mismo tanque y que opera en capacidades interruptivas bajas.
Cuchillas fusibles:
Con su nombre lo indica, tienen un fusible que activa la función responsable de facilitar que la corriente llegue a un punto de fusión.
Cuchillas desconectadoras:
Son cuchillas que operan de forma manual o mecánica.
Condensadores:
Se encargan de conservar la energía que se produce en un campo eléctrico.
Tableros dúplex de control:
Son equipos construidos de material aislante y dispuesto a corta distancia.
Apartarrayos:
Se trata de un equipo de seguridad muy importante que neutraliza los rayos. Fundamentalmente, se encarga de ionizarlos a fin de que caigan en la tierra, a fin de evitar accidentes que pongan en riesgo las instalaciones y las personas. [3]
Transformadores de instrumento
: Existen dos tipos: transformadores de corriente (TC), cuya función principal es cambiar el valor de la corriente en su primario a otro en el secundario; y transformadores de potencial (TP), cuya función principal es transformar los valores de voltaje sin tomar en cuenta la corriente.
Barras, buses o cajas derivadoras:
Son las terminales de conexión por fase.
Los sistemas de una subestación son:
Sistema de protección contra sobrevoltaje y sobrecorriente
Sistema de medición y control
Sistema de barras colectoras o buses
Sistemas auxiliares: sistema de enfriamiento, filtrado de aceite, presión etc.
Actuales prestaciones de los relés
Subestaciones aisladas en aire
En este tipo de subestaciones, el aire sirve como medio aislante, y, por lo tanto, se usan principalmente en exteriores.
Subestaciones tipo intemperie
Estas subestaciones se construyen en terrenos o áreas expuestas al medio ambiente
Subestaciones tipo interior
En este tipo de subestaciones, los equipos y máquinas usadas están diseñadas para operar en interiores.
Subestaciones aisladas en Hexafluoruro de azufre
Se aplican en aquellos casos en que por problemas de espacio o de impacto del medio ambiente, existen restricciones para construir las subestaciones convencionales con aislamiento en aire.
Subestaciones compactas
A estas subestaciones también se les conoce como subestaciones unitarias y son muy usadas en instalaciones industriales y comerciales
Protección de transformadores
Se dice que el transformador es el alma de un sistema de potencia, ya que es éste el que se encuentra en cada uno de los puntos donde las tensiones cambian de valor.
PROTECCIÓN CONTRA FALLAS INTERNAS
Las fallas internas a la zona de protección del transformador pueden ser fallas en los terminales mismos o fallas en los enrollados.
~ Protección diferencial
~ Protección Buchholz
~ Protección restringida contra fallas a tierra
~ Protección a masa o se estanque
La protección diferencial
Un sistema diferencial puede proteger efectivamente a un transformador debido a la confiabilidad inherente de los relevadores
Protección Buchholz
DETECTA: Averías internas en el transformador y en el tanque de expansión (muy sensible).
•Rotura de conductores.
•Contactos defectuosos (contacto falso en los conmutadores de tomas).
•Calentamiento del núcleo (en cualquier punto por cortocircuito entre planchas).
Sobrecarga en los bornes pasatapas (parte interna).
•Variaciones del nivel de aceite (resultado de pérdida de refrigerante)
Protección de falla a tierra restringida.
Es usada para transformadores con devanados conectados en Y
Protección contra sobrecalentamiento.
Por razones de diseño, los transformadores tienen un valor nominal basado en el aumento de temperatura, bajo ciertas condiciones ambientales
Protección contra inrush
La función Detección de intensidad Inrush envía una señal de bloqueo durante un proceso de cierre de un transformador a otras funciones de protección.
Protección de respaldo
La protección de respaldo es instalada para operar cuando, por cualquier razón, la protección primaria no opera.
Protección de sobrecorriente.
Esta protección se utiliza como protección de respaldo de la protección diferencial en el transformador de potencia, como para fallas externas, los diferentes tipos de esta protección son:
Sobrecorriente de Fase Instantánea.
Protección de Falla a la Tierra.
Protección de Sobrecorriente para el Devanado Terciario.
Protección del Transformador de Puesta a Tierra.
Control de potencia
El objetivo de la corrección del factor de potencia es proveer la potencia reactiva cerca del punto donde este va a ser consumido, más que en los puntos de suministros lejanos.
Control de frecuencia
La frecuencia de la onda de tensión debe permanecer dentro de unos límites estrictos para que el suministro eléctrico se realice en condiciones de calidad aceptables
Control de tensión
Los niveles de voltaje son controlados mediante la acción de dispositivos como:
∙ La conmutación de capacitores e inductores,
∙ Movimientos de los cambiadores de taps de los transformadores,
∙ Ajuste del campo de excitación de generadores,
∙ Conexión y desconexión de líneas de transmisión,
∙ Cortes de carga (esquema de alivio de carga)
REFERENCIAS
J. López, «Protección de transformadores de potencia,» [En línea]. Available:
https://www.academia.edu/32814562/4_0_Protecci%C3%B3n_de_transformadores_de_potencia
. [Último acceso: 18 08 2020].
S. R. Castaño, «Protección de sistemas eléctricos,» 2003. [En línea]. Available:
http://www.bdigital.unal.edu.co/3392/1/samuelramirezcastano.2003.pdf
. [Último acceso: 18 08 2020].
significado, «SIGNIFICADO,» Magnitud, 11 21 2019. [En línea]. Available:
https://www.significados.com/magnitud/
. [Último acceso: 21 8 2020].
R. Gouveia, «TODA MATERIA,» 11 03 2019. [En línea]. Available:
https://www.todamateria.com/unidades-de-medida/
. [Último acceso: 21 08 2020].
RELSAMEX, «SUBESTACIONES ELÉCTRICAS,» [En línea]. Available:
https://www.relsamex.com/subestaciones-electricas/
. [Último acceso: 19 08 2020].
[3] EnergiaToday, «Las Partes de una Subestación Eléctrica:» [En línea]. Available:
https://energiatoday.com/electrica/subestaciones/partes/
. [Último acceso: 19 08 2020]
P. Turmero, «Protecciones eléctricas. Protección de líneas de transmisión,» [En línea]. Available:
https://www.monografias.com/trabajos105/proteccion-lineas-transmision/proteccion-lineas-transmision.shtml
. [Último acceso: 19 10 2020].
Multimedia, «Ventajas y desventajas de los paneles solares en el hogar,» 16 05 2016. [En línea]. Available:
https://multimedia.com.mx/blog/index.php/186-energia-solar-en-tu-casa-ha-llegado-el-momento
. [Último acceso: 27 07 2020].