COMPONENTES DEL PATIO DE LLAVES

TRANSFORMADORES DE MEDIDA:

Los transformadores utilizados para adecuar los alcances de los sistemas de medición de tensiones y corrientes se denominan transformadores de medida a. De acuerdo a la aplicación pueden clasificarse en:

TRANSFORMADOR DE TENSIÓN:

Son aparatos en que la tensión, dentro de las condiciones normalesde operación, es prácticamente proporción a la tensión primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos funciones: transformar la tensión y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

Transductor utilizado para adecuar los niveles de tensión a los alcances de los elementos sensores de tensión y/o aislarlos galvánicamente de la red. Su arrollamiento primario se conecta en paralelo con la carga cuya tensión se desea medir.

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE:

Son aparatos en que la corriente secundaria dentro de las condiciones normales de operación, es prácticamente proporcional ala corriente primaria, aunque ligeramente desfasada. Desarrollan dos tipos de función: transformar la corriente y aislar los instrumentos de protección y medición conectados a los circuitos de alta tensión.

Transductor utilizado para adecuar los niveles de corriente los alcances de los elementos sensores de corriente y/o aislarlosgalvánicamente de la red. Su arrollamiento secundario se conecta en serie con la carga cuya corriente se desea medir.

TRANSFORMADOR DE CORRIENTE PARA PROTECCIÓN

Deben tener precisión de hasta 20 veces la corriente nominal, estodebido a que debe operar bajo falla (no debe saturarse en valores altos de corriente)

Transformadores de corriente para protección y medición

El diseño es una combinación de los trasformadores de corriente para protección y medición, los núcleos son de alta precisión en cuanto a los niveles de saturación.

TRANSFORMADOR DE POTENCIA:

Es el elemento más costoso dentro de una subestación de transformación. Este equipo cambia la energía eléctrica de corriente alterna de un nivel de voltaje a otro nivel, ya sea inferior o superior, mediante la acción de un campo magnético. Lostransformadores de potencia varían la tensión y corriente de entrada a una tensión y corriente de salida diferente.Estas máquinas presentan un pequeño porcentaje de perdidas, por lo que la potencia que entra a la maquina es mayor a la que sale de ella.

Los transformadores usados en las subestaciones son los sumergidosen aceite mineral; los transformadores secos no son utilizados como trasformadores de potencia ya que generalmente se fabrican para tensiones que no exceden los 15 kv.

Según donde se ubiquen pueden ser:

Transformador de Generación: Se localiza en las centrales de generación. Este recibe una tensión menor y una corriente muy grande para poder transformar la tensión a unos altos niveles y

reducir la corriente. Por lo general se genera entre 6.8 kV hasta 18 kV y el transformador eleva dicha tensión hasta 115 kV o más.

Transformador de Subestación: Este recibe un nivel de tensión y laeleva para poder transmitir. En el extremo opuesto se encuentra otro transformador para reducir dicha tensión.

Transformador de distribución: Este es que entrega la tensión a niveles admisibles para la industria, comercio, etc.

CAPACITORES:

Son unos dispositivos eléctricos formados por dos láminas conductoras, separadas por una lámina dieléctrica y que al aplicaruna diferencia de tensión almacenan carga eléctrica.

BANCO DE CAPACITORES

Los capacitores de alta tensión están sumergidos, por lo general, en líquidos dieléctricos y todo el conjunto está dentro de un tanque pequeño, herméticamente cerrado. Sus dos terminales salen al exterior a través de dos boquillas de porcelana, cuyo tamaño dependerá del nivel de tensión del sistema al que se conectaran.

Una de las aplicaciones más importantes del capacitor es la de corregir el factor de potencia en líneas de distribución y en instalaciones industriales, aumentando la capacidad de transformación de las líneas, el aprovechamiento de la capacidad

de los transformadores y la regulación del voltaje en los lugares de consumo.

Los capacitores de alta tensión pueden operar a tensiones de hasta110% del valor nominal; sin embargo, conviene evitar que esto suceda, pues la operación a una sobre tensión permanece de un 10%,disminuye la vida media de un capacitor en un 50%.

Un capacitor no debe soportar corrientes de más de 180% del valor nominal, y una combinación de sobretensión y sobre corrientes simultaneas no deben sobrepasar un incremento de 35% que es el valor del incremento máximo permitido en la potencia reactiva nominal, pues de lo contrario se producen temperaturas elevadas que aumentan la presión en el interior y abomban los tanques de los capacitores.

Bancos de capacitores:

En las instalaciones industriales y de potencia, los capacitores se instalan en grupos llamados bancos.

Los bancos de capacitores de alta tensión generalmente se conectanen estrella, con neutro flotante y rara vez con neutro conectado atierra.

BOBINA DE TRAMPA DE ONDA (Comunicación en las Líneas de transmisión Eléctrica-Características de la bobina de onda portadora):

En las líneas de transmisión además de utilizarlas como medio para transmitir la energía eléctrica también las podemos utilizar para la transmisión de señales de onda portadora entre 30 kHz y 500 kHz, para telecontrol, telefonía, tele protección, tele medición, internet por la red eléctrica, etc., comúnmente llamado “sistema de onda portadora“(carrier).

La bobina de onda portadora (también llamada bobina de bloqueo o trampa de onda) tiene la función de impedir que las señales de alta frecuencia sean derivadas en direcciones indeseables, sin perjuicio de la transmisión de energía en la frecuencia industrial.

La bobina de bloqueo es, por lo tanto, acoplada en serie con las líneas de transmisión de alta tensión que deben ser dimensionadas para soportar la corriente nominal de la línea en la frecuencia industrial y las corrientes de cortocircuito a las cuales están sujetas las líneas de transmisión.

Como es su construcción

Bobina Principal: La bobina principal conduce la corriente nominalde la línea de transmisión y es proyectado para soportar lacorriente máxima de cortocircuito. El arrollamiento consiste enperfiles de aluminio de sección rectangular de alta resistencia

mecánica. Dependiendo de la corriente, uno o más perfiles sonconectados en paralelo. Cada espira es separada por trozos defibra de vidrio. El arrollamiento es rígidamente inmovilizado pormedio de crucetas de aluminio montadas en las extremidades delarrollamiento de la bobina principal y por uno o más tirantesaislados de fibra de vidrio.

La bobina principal es de construcción robusta y liviana. Se tratade una estructura abierta, con aislamiento en aire, que resulta enexcelentes propiedades de enfriamiento. Debido a estaconstrucción, no ocurrirán grietas en la superficie de la bobina.Su baja capacidad propia implica una elevada frecuencia de autoresonancia, volviendo este proyecto particularmente adecuado paraaplicaciones en alta frecuencia, tal como en sistemas de ondaportadora. Estas importantes características aseguran un excelentedesempeño, principalmente en la ocurrencia de un cortocircuito.Esto permite que se alcance una larga vida útil.

Dispositivos de sintonía: El dispositivo de sintonía es montado enel tirante central localizado en el interior de la bobinaprincipal. Es de fácil acceso y puede también ser fácilmentereemplazo en el caso de una eventual alteración de la faja deoperación, sin que sea necesario remover la bobina de bloqueo.Todos los componentes del dispositivo de sintonía son escogidospara garantizar una excepcional fiabilidad operacional y una vidaútil prolongada. El dispositivo de sintonía puede ser fijo oajustable para sintonía simple, de doble frecuencia o de bandaancha.

Todos los componentes son encapsulados con una triple caparesistente a la intemperie, protegiendo el dispositivo de sintoníade los constantes cambios climáticos y eventuales choquesmecánicos. Los coeficientes de temperatura de los elementos deldispositivo de sintonía son escogidos de forma que se obtenga unalto grado de estabilidad en la sintonía.

Dispositivo de Protección: El dispositivo de protección esconectado en paralelo con la bobina principal y el dispositivo desintonía, para evitar que la bobina de bloqueo sufra algún daño

debido a una sobretensión transitoria. Las características deldispositivo de protección son escogidas para soportar elevadassobretensiones transitorias, siendo que éste no debe empezar aactuar debido a la tensión que surge entre los terminales de labobina de bloqueo en el caso de un cortocircuito, y tampoco debepermanecer en operación después de la respuesta a una sobretensiónmomentánea entre los terminales de la bobina de bloqueo, causadapor la corriente de cortocircuito. En las bobinas de bloqueo, sonutilizados dispositivos de protección de óxido de cinc (ZnO), sincentelleador.

Montaje Suspendido: Todos las bobinas de bloqueo son suministradascon un cáncamo para izar, fijado directamente en el tirantecentral. Para este tipo de montaje, un cáncamo adicional esañadido a la cruceta inferior para soportar la bobina de bloqueo,evitando oscilaciones.

Montaje Vertical: Para este tipo de montaje, las bobinas debloqueo son suministradas conpedestal de aluminio. Los pedestalestienen una altura adecuada para evitar el calentamiento excesivodel soporte del aislador o del transformador de tensión capacitivo(TPC) debido al campo magnético de la bobina principal.

Algunos accesorios

Rejilla de Protección anti Pájaros: Las rejillas de proteccióncontra pájaros evitan la entrada de aves al interior de la bobinaprincipal. La rejilla es hecha de fibra de vidrio con proteccióncontra UV y resistente al calor. La presencia de la rejilla deprotección contra pájaros no perjudica el enfriamiento de labobina de bloqueo.

Además del proyecto estándar, el cual consiste en un inductorprincipal, un dispositivo de sintonía y un dispositivo deprotección, los siguientes accesorios están disponibles, en casode que sea solicitado:

• Conectores de línea (aluminio o bimetal) para conexióndirecta del conductor de alta tensión

• Anillos anticorona. En caso de que no haya ningún requisitoespecial con relación al nivel de descarga de corona, suinstalación no es necesaria para tensiones nominales de hasta 245kV. Si es necesario, los anillos anticorona son construidos detubos de aluminio. En este caso, el diámetro total de la bobina debloqueo es aumentado en 40 mm y la altura total de la bobina, en2×100 mm. En el caso de montaje sobre pedestal, la altura total essolamente aumentada en 100 mm, pues el anillo anticorona inferiorse proyecta sobre el pedestal.

EL APARTARRAYOS:

Las sobretensiones que se presentan en las instalaciones de unasubestación eléctrica pueden ser de dos tipos:

- Sobretensiones de tipo atmosférico.

- Sobretensiones por fallas en el sistema.

Para proteger dicha instalación contra la sobretensión necesitamosel uso de los apartarrayos, los cuales se encuentra conectadopermanentemente en el sistema y operan cuando se presenta una

sobretensión de determinada magnitud, descargando la corriente atierra.

El apartarrayos se conecta entre línea y tierra, consistebásicamente de elementos resistores en serie con gaps oexplosores. Los elementos resistores ofrecen una resistencia nolineal, de manera tal que para voltajes a la frecuencia normal delsistema la resistencia es alta y para descargar corrientes laresistencia es baja.

TIPOS DE APARTARRAYOS:

Se fabrican diferentes tipos de apartarayos, basados en elprincipio general de operación; por ejemplo: los más empleados sonlos conocidos como "apartarrayos tipo autovalvular" y"apartarrayos de resistencia variable (de óxido metálico)".

Apartarrayos tipo autovalvular

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas deexplosores conectados en serie por medio de resistencias variablecuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estoselementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llenacon un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas queoperan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridadde operación.

Apartarrayos de resistencia variable

El apartarrayos de resistencia variable funda su principio deoperación en el principio general, es decir, con dos explosores, yse conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea entensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema dedistribución.

Explosor o gap

El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintasseparadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puedellenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de

descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y latierra de la instalación.

FUNCIONES QUE DEBE CUBRIR UN APARTARRAYOS

Para que protejan adecuadamente, los apartarrayos deben cumplirlas siguientes funciones:

- No deben permitir el paso de corriente a tierra, cuando latensión sea normal.

- Cuando el voltaje se eleva a una cantidad definida, debenproporcionar un camino a tierra para disipar la energíatransitoria sin que haya un aumento en el voltaje del circuito.

- Tan pronto como la tensión se ha reducido por debajo del ajustedel apartarrayos, el apartarrayos debe detener el flujo decorriente a tierra y sellarse para aislar el conductor de tierra.

- Los apartarrayos no deben ser dañados por las descargas y debeser capaz de repetir automáticamente su acción con tantafrecuencia como se requiera.

INTERRUPTORES;

INTERRUPTORES DE POTENCIA:

Dispositivo destinado a la conexión y desconexión de un circuitoeléctrico en condiciones de operación normal de carga, en vació y

en condiciones de falla (sobrecorrientes y cortocircuitos)tan rápido como sea posible, de tal forma que se limite al mínimolos posibles daños a los equipos.

PARTES CONSTRUCTIVAS.

- Parte Activa: Constituida por la cámara de extinción dearcos, los contactos fijos y los contactos móviles con susrespectivos mecanismos de operación.

- Parte Pasiva: Constituida por la estructura que soporta la parteactiva.

- Accesorios: formado por los bushings, válvulas, conectores detierra, placa de medición y otros accesorios.

HÍBRIDO SWITCHGEAR

CLASIFICACIÓN.

- Sistema de Tensiones: monopolar y tripolar.

- Mecanismo de Accionamiento: Hidráulicos, neumáticos, energía almacenada en resortes y mixto.

- Medio en el que se encuentran los contactos: Inmersos en aceite,hexafloruro de azufre, aire y vacío.

- Método de Extinción del Arco: Gran volumen de aceite, pequeño volumen de aceite, aire comprimido, hexafloruro de azufre, vacío ysoplado magnético.

- Tipo de Operación: Interruptor y reconectador.

INTERRUPTORES EN ACEITE.

Los dispositivos de interrupción son inmersos en aceite aislante.La extinción del arco se da a través de la generación de gases, principalmente hidrógeno por la descomposición de las moléculas del aceite por las altas temperaturas dadas en la regiónque se presenta el arco eléctrico.

Existen dos tipos de cámaras de extinción de arco:

- Cámaras de soplo transversal - Cámaras de soploAxial

INTERRUPTORES DE AIRE COMPRIMIDO:

Utilizan el aire comprimido como medio de extinción del arco. Existen dos tipos de cámaras de extinción del arco:

- Soplo axial en una dirección - Soplo Axial en dos direcciones

1 Válvula de admisión. 1 Válvula de soplo VS2.

2 Contactos principales. 2 Válvula de soplo VS1.

3 Montaje de contactos. 3 Contacto móvil principal.

4 Eje de Cierre 4 Contacto fijo principal.

INTERRUPTORES EN SF6:

SF6 (Exafloruro de Azufre) es un gas inodoro, incoloro y no combustible, en condiciones normales es químicamente estable e inerte y que las razones principales de su uso en alta tensión son:

-Constituye un excelente medio aislante.

-Posee características favorables para la interrupción de la corriente eléctrica. Los interruptores en SF6 pueden ser considerados de dos formas:

Interruptores de doble presión. Interruptores de única presión.

SECCIONADORES:

Son equipos mecánicos conocidos también con el nombre de separadoreso desconectadores.

Son dispositivos que sirven para conectar o desconectar diversas partes de una instalación eléctrica para efectuar maniobras de operación o de mantenimiento.

FUNCIONES.

Aislar tramos de circuitos en forma visible. Aislar equipos como interruptores, capacitores, barras, transformadores, reactores, generadores, líneas para la ejecución de mantenimientos.

Maniobra de circuitos, transferencia de circuitos entrebarras de una subestación.

Para la operación de estos equipos, los circuitos o equivos que van a ser aislados, deben estar sin carga (sin corriente o en vacío); sin embargo debe ser capaz de soportar corrientes nominales y corrientes de falla (sobrecorrientes) durante un tiempo especificado.

Por lo tanto, este aparato da la seguridad al personal de mantenimiento para sus labores.

ESPECIFICACIONES.

El diseño y fabricación de estos equipos está normado de acuerdo alas normas IEC 60129 y 60273 o las normas ANSI C29.8 y C29.9; así como responder a la norma IEC 60694 en que corresponde a valores nominales y de ensayos (tensión de impulso).

CLASIFICACIÓN.

Por su función:

Seccionadores de maniobra.

Seccionadores de puesta a tierra.

Por su forma (Física y de Operación):

De cuchillas giratorias.

De cuchillas deslizantes.

De columnas giratorias.

De pantógrafo.

De simipantógrafo o de tipo rodilla.

Cual sea su forma de apertura deben de permitir la observación clara y precisa de la distancia de aislamiento en aire.

Clasificación.

El tipo de apertura va ser especificada de acuerdo a las distancias eléctricas adoptadas para el proyecto.

SELECCIÓN.

Son muchos los factores que se toma en cuenta para su selección: Nivel de tensión, esquema de maniobra de la subestación, limitaciones de área, distancias de seguridad, función a desempeñar o estándar utilizado por la empresa.

Los seccionadores de apertura lateral traen especiamientos entre ejes de fases mayores que los demás, para mantener el espaciamiento fase- fase especificado, este aspecto se presenta crítico para tensiones grandes.Seccionadores de doble apertura es crítico para tensiones mayores a 345 kV, las láminas son muy largas y tienen a sufrir deformaciones, en especial para esquemas en los que operan en condición normalmente abierta.

Existen seccionadores que permiten apertura en caso de tener corrientes capacitivas, inductivas o inducidas.

SISTEMAS DE PROTECCION

RECLOSE:

En la distribución de energía eléctrica, un reconectador, o reenganche automático, es un interruptor de circuito equipado con un mecanismo que puede cerrar automáticamente el interruptor después de que se ha abierto debido a un fallo. Los reconectores se utilizan en los sistemas de distribución aéreos para detectar einterrumpir fallas momentáneas, un reconectador mejora la continuidad del servicio mediante la restauración de la potencia automáticamente a la línea después de un fallo momentáneo.