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Tema: “Subestación Aérea”. I. OBJETIVOS.

• General: o Instalar una subestación aérea de distribución.

� Específicos: � Transporte y manipulación de transformadores. � Ascensión / fijación de transformadores. � Interconexión de transformadores. � Conexión de pararrayos. � Conexión de cortacircuitos. � Conexión a línea primaria. � Red de tierra. � Conexión a tierra. � Medición de resistencia de tierra.

II. INTRODUCCIÓN. La subestación eléctrica es una asociación de medios de conversión de parámetros de potencia eléctrica de forma confiable, eficiente, segura y económica. Fundamentalmente está constituida por:

� Transformadores eléctricos. � Aislamiento. � Interruptores y protecciones contra sobrecargas y / o cortocircuitos. � Protecciones contra sobrevoltaje. � Conexión a tierra. � Mediciones. � Soportes mecánicos.

En adición pueden encontrarse formando parte de ellas: circuitos de control, de corrección del Factor de Potencia, de regulación y conmutación de potencia. Generalmente una subestación de distribución reduce el voltaje y eleva la corriente. La Figura 1 muestra el aspecto del isométrico que ofrece un banco de transformadores de distribución conectados a una línea aérea primaria de 23 kV . Nótese que la conexión mostrada es estrella flotante en el primario y delta aterrizada en un tap central para cargas 120 Vac monofásicas, 240 Vac monofásicas y 240 Vac trifásicas. La Figura 2 contiene correspondiente la lista de dispositivos.

Facultad de Ingeniería. Escuela de Eléctrica. Asignatura: “Diseño de Instalaciones Eléctricas”.

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Figura 1: Instalación de tres transformadores con neutro común.

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Figura 2: Lista de materiales, valor de resistencia de tierra y el correspondiente número de electrodos difusores, capacidad de transformadores para varias opciones y calibre de conductor forrado de cobre para las bajadas en

Baja Tensión para instalación de tres transformadores con neutro común.

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PUNTOS IMPORTANTES:

� Protección individual de máquinas: cada máquina deberá ser protegida mediante un pararrayos y un cortacircuito (bajo la correspondiente norma) por cada terminal de transformador conectada a la línea, transformadores de medición, capacitores de potencia, acometidas subterráneas y otras funciones, deberán protegerse de igual manera. Los cortacircuitos deberán estar instalados de forma que pueda libremente procederse a la apertura y cierre de los dispositivos de forma segura y sin contratiempos (por ejemplo: cambio o reemplazo de fusibles, mantenimiento, etc.).

� Conexión de los terminales (bushings) primarios: deberá realizarse con alambre de cobre No. 4. Remuévase las impurezas previamente a la conexión. Excesivos torques en el cepo del terminal primario pueden provocar daños irreparables en el dispositivo, síganse las indicaciones del fabricante de transformadores, pararrayos, cortacircuitos y otros dispositivos. Ante la falta de esa información, sugiérase el uso de una llave ajustable de 4”.

� Libramientos primarios: la rigidez dieléctrica del aire aisla el primario; los libramientos mínimos de fase a tierra en cualquier tensión están indicados por la longitud de los terminales primarios de la máquina. Y de fase a fase, por la distancia entre los terminales entre sí.

� Conexión a tierra de tanques de transformadores: todos los tanques contenedores de transformadores deberán conectarse a tierra mediante cepo o perno apropiado y haciendo uso nuevamente de conductor sólido de cobre No. 4.

� Conexión del centro de las estrellas: nótese que SIGET sugiere en la norma respectiva el centro de la estrella primaria flotante en el primario, el tap central del secundario deberá estar conectado a tierra y al neutro con conectores de aluminio comprimidos con nicopresa. Para selección de conectores se sugiere consultar la ultima referencia de la bibliografía.

� Recepción de equipos: los equipos deberán preferentemente instalarse nuevos con factura legal, siguiendo las indicaciones del fabricante sugerida en los instructivos. Rechazar equipos con terminales primarias o secundarias mal instaladas, con fugas de aceite, con bajo nivel de aceite, con daños severos en el tanque, con el cambiador de taps golpeado o trabado, con tanque oxidado, sin placa o con placa adulterada y otras anomalías. Exigir la correspondiente garantía.

III. MATERIALES / EQUIPO. 9 Abrazaderas 5” – 7” φ. 12 Pernos galvanizados carrocería de ½” x 4” φ. 6 Almohadillas para abrazadera. 7 Perno máquina 5/8” φ x 2”. 7 Arandelas 5/8” φ. 3 Transformadores para distribución: 15 KVA, 23 kV / 240 V. 3 Herraje cantilever con extensión de pararrayos. 3 Cortacircuito 15 kV x 100 Amperios. 3 Fusibles MT x 3 Amperios. 3 Pararrayos autovalvular 21 kV. 16 metros de alambre de cobre sólido No. 4. 3 Pernos de ½” x 1” para polarizar tanque de transformadores. 8 Conectores de aluminio YPU2U3. 2 Barra Cooperweld 5/8” x 8’. 2 Cepos de cobre 5/8” φ para barra de polarización. 1 Llave ajustable de 6”. 16’ cinta band-it ¾” φ. 1 Máquina band-it. 1 Nicopresa para conector No. 2 y No. 4. Alternativa: 8 cepos de cobre No. 4 AWG. 1 Equipo de medición de resistencia de tierra.

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Precauciones para seguridad del equipo:

� En ningún momento los Bushings (terminales primarios y secundarios) deberán recibir esfuerzos de manipulación.

� Proteja el tanque contra golpes durante montaje. � Trate la máquina estática con los cuidados respectivos para evitar dañarla. � Asegúrese que las abrazaderas queden firmemente sujetas. � Descarte pernos y demás herrajes en mal estado. � Vigile que las conexiones sean eléctricamente conductoras y mecánicamente confiables. Conexiones

mal realizadas crean serios problemas. � No deben alterarse los conductores sugeridos por la tabla prescrita por la compañía. � El alambrado de protecciones de transformador (primario) y polarización del tanque será con cable de

cobre desnudo N°4 como mínimo. � Sujétense ambos transformadores de las pestañas salientes que posee el tanque del transformador

para efectos de alzarlo. El segmento anular de soga se llama corbata. IV. PROCEDIMIENTO.

• Indicaciones técnicas de seguridad y disciplina. • Armado de pasteca en tierra. • Armado de herrajes de fijación de pasteca superior. • Colocación de pasteca en punto de fijación. • Armado de abrazaderas con almohadillas y pernos en tierra. • Colocación de abrazaderas en “oreja de montaje” del transformador (dos por cada

transformador). • Sujeción de transformador mediante estrobo a fin de proveer un medio para sujetarlo con

seguridad. • Colocación de cable nylon al tanque para guiar durante el proceso. • Elevación del transformador. • Guiar la máquina suspendida con el cable de nylon de forma que los agujeros de ambas

mitades de las abrazaderas queden frente a frente y en su centro el poste. • En la posición anterior, instalar los pernos carrocería. • Retirar el cable nylon y las pastecas. • Repetir los pasos anteriores para los otros transformadores. • Conexión mediante nicopresa de estribo uno por fase para grapa de línea viva. • Montaje de abrazadera con el herraje porta-protecciones. • Montaje mecánica y conexión eléctrica de cortacircuitos (en serie con la fase y pararrayos en

paralelo con el devanado primario y a tierra). • Conexión primaria del grupo. • Conexión secundaria. • Ejecución de red de tierra. • Medición del valor de resistencia de tierra. • Conexión de neutros pararrayos y tanques a tierra. • Revisión y comprobación general antes de energizar. • Retirar el personal expuesto antes de energizar • Energización, conexión del primario de transformador a conductor de línea con auxilio de grapa

para línea viva y pertiga

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Pasos sugeridos para realizar el izado de un transformador. Para realizar el izado de los transformadores, refiriéndose a la figura siguiente, se sugieren los siguientes pasos:

INDICADOR: 1. Corbata sujeta a la abrazadera.

2. Gancho de la pasteca. 3. Pareja de pastecas

4. Cable Nylon 5/8”. 5. ��Estrobo.

6. Transformador de distribución. 7. Nylon 5/8”, evita golpes al transformador durante ascenso.

Figura: Izado de transformador a poste.

o Realice cuatro vueltas de nylon 1/2" mínimo para obtener un nudo seguro. o Coloque la almohadilla, la cual persigue que la pasteca mantenga en todo momento el plano de los

discos en forma vertical. o Asegure la pasteca superior de 2 ó 3 Discos 4" ∅ o 6"∅ mínimo y asegure la pasteca inferior de 2 ó 3

discos 4" ∅ o 6"∅ mínimo. o Pase la soga de nylon de 1/2" mínimo, a través de las pastecas. o Coloque la corbata de nylon de 1/2" mínimo, entre el transformador y el gancho de la pasteca, tal y

como se muestra en la figura. o Asegure que el transformador se eleve verticalmente durante el montaje; para ello realice los esfuerzos

correspondientes con la cuadrilla de trabajadores colocando las sogas necesarias para el proceso. o Cable: persigue separar al transformador del poste para que éste no se dañe y que no dañe la

estructura del poste durante su izado. o Eleve el transformador hasta 15cm sobre el nivel del neutro y proceda a fijarlo con abrazaderas contra

el poste. o Conecte las protecciones. o Supervisión y control de calidad.

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V. DISCUSIÓN E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.

� ¿Cuál es la función del pararrayos?. � ¿Cuál es la función del cortacircuitos?. � ¿Cuál es la función de la red de tierra?. � ¿Por qué se conecta a tierra el tanque de los transformadores?. � ¿Qué sucede al instalar un fusible de valor excesivamente alto en relación a la corriente

nominal del transformador?. � ¿Qué sucede al instalar un fusible de valor por debajo de la corriente nominal del

transformador?. � ¿Qué sucede al energizar los transformadores sin precaución?. � ¿Cuál es la forma correcta e incorrecta de energizar un transformador?. � ¿Cuáles son los valores nominales de voltaje primario y secundario de la subestación

construida?. � ¿Cuál es la caracterización de cargas que pueden conectarse a ésta subestación?.

VI. INVESTIGACIÓN COMPLEMENTARIA.

� Significado de subestación de potencia, estación elevadora y subestación convertidora?. � Normas que rigen los libramientos de subestaciones. � Clasificación de aislamientos en subestaciones. � ¿Cuál es la función del aceite en el transformador?. � ¿En qué consisten las pruebas a los transformadores?. � Identificación de los elementos principales de un transformador de potencia. � Técnicas de mantenimiento de transformadores.

VII. BIBLIOGRAFÍA.

� Curso sobre introducción al diseño de subestaciones eléctricas (621.313 C568 1995). � Manual de Ingeniería Eléctrica (621.313 f471 1997). � Distribution Transformer Manual (General Electric). � Manuales CEAC. � Estándares de construcción de Líneas Aéres de Distribución de Energía Eléctrica (SIGET). � Manual de especificaciones técnicas de los materiales y equipos utilizados para la construcción de

líneas aéreas de distribución de Energía Eléctrica (SIGET). � Burndy Internacional: Connectors for overhead and Underground distribution Substations and

Transmissions lines CATALOG INT 79.