sábado, 31 de octubre de 2009

Transformadores de corriente

Hay un refrán que dice "una imagen vale mas que mil palabras" y ese es el objetivo del blog , por medio de una foto poder explicar algunos conceptos, en este caso de los llamados transformadores de corriente.

En las fotos vemos tres transformadores de corriente de uso exterior, uno por fase, de relación 100-200/5-5 A en una estación transformadora.

Los transformadores de intensidad (TI) junto con los transformadores de tensión (TV) son los llamados transformadores de instrumentos. Estos se destinan a alimentar instrumentos de medida y protección.

Los aparatos de medida (Amperímetro, watimetro,etc) y los reles de protección no pueden soportar elevadas corrientes ya que seria muy cara su construcción. Por otra parte, es conveniente evitar la presencia de elevadas tensiones en aquellos dispositivos que van a estar al alcance de las personas. Para eso se usan estos transformadores de corriente, es decir su uso persigue un doble objetivo : economía y seguridad.

Los transformadores de corriente son aparatos en que la corriente secundaria , dentro de las condiciones normales de operación, es practicamente proporcional a la corriente primaria aunque ligeramente desfasada.

Como puede observarse en la foto, estos TI se conectan en serie con la linea.

Estos transformadores se fabrican para servicio exterior o interior .

La relación de transformación 100-200/5-5 A se entiende de la siguiente manera: el transformador tiene dos secciones en el arrollamiento primario (doble relación primaria) para su conexión en serie o paralelo. El instrumento esta diseñado para su conexión en serie (100 A), pero mediante el cambio interno de conexión a paralelo puede funcionar para 200 A. Esto lo hace muy útil a la hora de aumentar la potencia de la instalación , ya que no necesitaría cambiar el instrumento sino sus conexiones internas.

Los TI están montados en postes individuales conectados a la malla de tierra. Debajo de ellos se encuentra la estrella de corrientes que va a la bornera de control (Medición y protección) .

Por último se observan las juntas de dilatación. Estas son elementos que sirven para absorber las dilataciones en las barras debido a los cambios de temperatura que provocan esfuerzos . En cada tramo deberia haber una.


Bibliografía
  • "Diseño de subestaciones eléctricas" (José Raúl Martín)
  • Catalogos Arteche
  • Se agradece al Ing Gabriel Orellano (Bahía Blanca. Argentina) por suministrar las fotos.

miércoles, 28 de octubre de 2009

Accionamiento manual de cierre y apertura de seccionadores

video

En el video se puede observar el accionamiento manual de cierre y apertura de seccionadores de 132 kV en fila india en una estación transformadora.

En primer lugar podemos definir a los seccionadores (también conocidos como separadores o desconectadores) como dispositivos que sirven para conectar y desconectar diversas partes de una instalación, para efectuar maniobras de operación o bien de mantenimiento.

La misión de estos aparatos es la de aislar tramos de circuitos de una forma visible. Los circuitos que debe interrumpir deben hallarse libres de corriente, o dicho de otra forma, el seccionador debe maniobrar en vacío. No obstante, debe ser capaz de soportar corrientes nominales, sobreintensidades y corrientes de cortocircuito durante un tiempo especificado.

Así, este aparato va a asegurar que los tramos de circuito aislados se hallen libres de tensión para que se puedan tocar sin peligro por parte de los operarios.

Sea cual fuera el tipo de seccionador deberán permitir la observación clara y precisa de la distancia de aislamiento en aire.

Hay distintos tipos de seccionadores, los del video son de dos columnas giratorias por polo. Es decir, las dos columnas aislantes del seccionador giran 90 grados y mueven las cuchillas solidarias (contactos móviles).

Los seccionadores del video están montados o configurados en disposición fila india (es decir los polos están alineados entre sí). Existe otra forma de montarlos llamada polos paralelos.

También podemos decir que estos seccionadores tienen un accionamiento único para las tres fases acopladas mecánicamente. El accionamiento va unido a los aisladores giratorios de un polo, desde donde parten las varillas de acoplamiento con los otros polos.

El seccionador no solo puede ser accionado en forma manual como en el video, sino también en forma remota.


Bibliografía
  • "Diseño de subestaciones eléctricas" (José Raúl Martín)
  • Apuntes de la cátedra de "Generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica" de la Facultad Regional La Plata de la Universidad Tecnológica Nacional (Argentina) .
  • Se agradece muy especialmente al Ing Gabriel Orellano (Bahía Blanca. Argentina) por suministrar el video.

lunes, 26 de octubre de 2009

Construcción de una Línea de Alta Tensión en 132 kV en Neuquén (Argentina)


Resulta interesante al intentar entender algunos conceptos prácticos de líneas de transmisión leer los datos que brindan las empresas de ingeniería de las obras que están realizando. Ese es el objetivo de esta entrada.

En las fotos se observa algunas imágenes de la construcción de una línea de Alta Tensión (LAT) en 132 kV, doble terna y con una longitud de 142 km. Dicha LAT, “cierra el anillo petrolero”, interconectando las estaciones transformadoras “Loma de la Lata” y “El Trapial”, con un trazado que se extiende integramente sobre territorio neuquino, a través de los Departamentos de Confluencia, Añelo y Pehuenches.

Dicha LAT, estará provista de conductores de Al/Ac (Aluminio con alma de acero), de sección 300/50 mm cuadrados de sección , con disposición coplanar vertical, doble terna de conductores y cable de guardia con fibra óptica OPGW, el cuál cumplirá funciones de protección atmosférica y transmisión de datos.

Las estructuras de hormigón alcanzan una altura máxima de 28 metros de altura y con pesos entre 9 y 11 toneladas cada una. Al adicionársele las crucetas pueden pesar entre 15 y 18 toneladas.

Las características del terreno por el que atraviesa, es de variadas configuraciones geológicas, como mesetas, cañadones, valles, arenales y el cruce del río Neuquén.

La complejidad de este proyecto, requirió de una organización estricta y funcional. Para ello fue menester contar con un organigrama de obra, que contempló todas las necesidades técnicas y administrativas de la obra. El mismo se debió ajustar y adecuar de acuerdo al avance de los distintos frentes. Los roles principales correspondieron al : Gerente de Proyecto, Jefe de Obra, Ingeniero QA/QC, Jefe de Seguridad, Administración, Capataz General, Jefe de Campamento, Logística, Enfermería, Comunicaciones, etc.

Esta obra debió dar estricto cumplimiento a la totalidad de las normas ambientales nacionales, provinciales y municipales vigentes al momento de la ejecución de las distintas etapas de la obra. Es mandatario la preservación, conservación, y, ante daños ambientales, la recomposición del medio ambiente, debiendo adoptar para ello, todos los recaudos y medidas del caso. Asimismo, se debió contar con un Plan de contingencias, el cuál fue difundido, para su aplicación inmediata, en caso de ser requerido.

Como puede apreciarse, la ejecución de la obra que nos ocupa es muy compleja, lo que requiere de una logística e infraestructura empresarial de relevancia. Es de destacar, la instalación en una zona desértica como la que se atraviesa, de un campamento constituido por : dormitorios, sanitarios, oficinas, comedor, enfermería, talleres, galpones, Direct TV, etc, para una capacidad de 120 personas aproximadamente y realizado, teniendo presente la preservación del medio ambiente y las condiciones de higiene y seguridad en el trabajo.

De las fotos 1 y 2 se puede decir que es el procedimiento de sujeción del poste y posterior elizado para colocarlo en la fundación, en ese caso el teodolito (a la derecha de la foto 2, algo tapado por el operador) se está utilizando para el aplomado del poste, o sea asegurar la verticalidad del eje del poste, con lo cual una vez verificado, en la base se colocan las cuñas con las cuales se ajusta definitivamente el poste. Logrado esto y aseguradas muy bien las cuñas (son de madera semidura), se llena el hueco de la fundación con arena seca y en la parte superior (aproximadamente 10 cm) se le hace un sello con hormigón pobre para evitar que entre el agua en contacto con la arena.

La foto 3 ya muestra un poste de suspensión doble terna con las roldanas colocadas como para empezar la tarea de tendido de los conductores.

La foto 4 muestra un tramo de la línea con la retención angular (poste triple) y varios postes de suspensión listos para comenzar el tendido de los conductores.


La construcción de dicha línea es realizada por la empresa argentina IPE NEUQUÉN (http://www.ipeneuquen.com.ar), de donde se obtuvo los datos y fotos del proyecto.

Los comentarios de las fotos fue realizado por el Ing Mario Gos quien es Profesor de la cátedra de "Generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica" de la Facultad Regional La Plata perteneciente a la Universidad Tecnológica Nacional (Argentina)

domingo, 25 de octubre de 2009

Salida de linea de 132 kV


En las fotos, podemos dar un vistazo a una parte de una salida de linea en 132 kV intemperie , de una estación transformadora.

Antes de comenzar, recomiendo observar el diagrama unifilar de una salida de este tipo e ir comparando con los aparatos que tenemos en la instalación.

En primer lugar se observa que a la estación transformadora llega una línea de transmisión de 132 kV por medio un poste doble llamado terminal de linea (1).

Luego, tenemos un cuello muerto (2) y acometemos a los descargadores de sobretensión (número 4 en la foto, tenemos uno por fase, o sea tres en total) y estos a los capacitores de acoplamiento (número 3 en la foto, tenemos dos en la instalación).

Luego , observamos las dos bobinas de onda portadora (llamadas también trampa de onda, identificadas con el número 8). Estas están montadas sobre el pórtico de salida de linea (7).

Obsérvese los seccionadores (6 y 9 en la foto, uno tiene cuchilla de puesta a tierra).

Por su parte se observa los tres transformadores de tensión (TV), uno por fase (número 5 en la foto) y los transformadores de corriente (TI), también uno por fase, identificado con el número 10 en otra foto)

Fuera de imagen, de los TI se conectan al interruptor de linea y de este a los seccionadores de barra que a su vez acometen al juego de barras dispuesto en el diseño de la estación transformadora.

En la tercera foto se observa desde una vista mas cercana la misma instalación.

Para la mejor comprensión del tema se recomienda revisar las entradas del blog en los etiquetas específicas de cada aparato, donde se encontrarán comentarios y fotos de los mismos.

jueves, 22 de octubre de 2009

Sala de baterías en una subestación

Las baterías forman una parte importante de las subestaciones transformadoras, ya que tienen como función principal almacenar la energía que se utiliza en el disparo de los interruptores, por lo que deben hallarse siempre en óptimas condiciones de funcionamiento.

Dichas baterías forman parte de los servicios auxiliares de la subestación.

El sistema de baterías se utiliza para energizar:
  • protecciones
  • lámparas piloto
  • registrador de eventos
  • circuito de transferencia de potenciales
  • sistemas contra incendio
  • equipo de onda portadora
  • equipos de micro onda
  • control de los interruptores de AT y BT
  • control de los seccionadores
  • alarmas
  • iluminación de emergencia
  • sistemas ininterrumpido de energía (UPS)
En las subestaciones se pueden instalar baterías del tipo ácido ó alcalino. Antiguamente se instalaban en la mayoría de los casos las de primer tipo por ser las más baratas y tenían una larga vida útil, la cual es ligeramente inferior a las alcalinas. Una ventaja de las del tipo ácida es su característica constructiva que permite conocer el estado de la carga que almacena la batería en función de la densidad del electrolito, pero tienen otros inconvenientes, como el mantenimiento, se necesita disponer de locales mas amplios y que reúnan ciertas condiciones.

En la actualidad se emplean los acumuladores alcalinos (níquel-cadmio), pero todavía es posible
encontrar los primeros. Las baterías se instalan en un cuarto cerrado, que forma parte del edificio principal de la subestación, y lo más cerca posible de lo tableros para reducir al máximo la longitud de los cables y por lo tanto la posibilidad de la aparición de sobretensiones, por acoplamiento capacitivo o inductivo.

Los cuartos en que se instalan las baterías del tipo ácido, deben estar provisto de un extractor de
gases, que deberá ponerse en funcionamiento antes de la apertura de la puerta de entrada del personal, con el fin de eliminar la posibilidad acumulación de hidrógeno que se desprende durante la descarga intensa de las baterías que, en presencia de alguna chispa originada en la ropa de la personal (electricidad estática) que entra, puede provocar una explosión.

Los locales destinados a baterías deben ser secos, bien ventilados y sin vibraciones que puedan
originar desprendimientos excesivos de gases y desgaste prematuro de las placas. La temperatura ambiente debe variar entre los 5 y 25 grados centígrados. La instalación eléctrica deberá ser del tipo anti-explosiva. El suelo debe ser a prueba de ácido o álcali, según sea el tipo de batería y deberá tener una ligera pendiente con un canal de desagüe, para evacuar rápidamente el líquido que se pueda derramar o el agua de lavado. Las paredes techo y ventanas deben recubrirse con pintura resistente al ácido o los álcalis según se trata.

En las fotos se observa un juego de baterías en una subestación que contiene 86 vasos de plástico (conectadas en serie) de Niquel Cadmio con hidróxido de potasio como electrolito, todas se encuentran sobre bancos metálicos aislados de tierra. Este juego de batería asegura los 110 V de corriente continua.

También se observa otro juego de reserva con vasos de acero de plomo ácido, en caso de fallar la anterior.

Las baterías son mantenidas al nivel de carga nominal por los llamados cargadores. Es de hacer notar que este sistema entra en juego una vez que la subestación, por cualquier motivo, se queda sin alimentación de corriente alterna.

Tomado del libro "Diseño de subestaciones eléctricas" (José Raúl Martín)

lunes, 19 de octubre de 2009

Construcción de la malla de PAT en una estación transformadora




En las fotos se observan algunas imágenes de la construcción de la malla de tierra en una estación transformadora.

Esta malla conductora se instala en la totalidad de la zona activa correspondiente al terreno de la estación, prolongándose hasta ocupar el lugar de instalación del edificio. Debe incluir los carriles o rieles de los transformadores de la estación transformadora.

Se puede notar los conductores que forman la malla propiamente dicha. Estos son de cobre electrolítico de 50 mm2 de sección mínima (a verificar por cálculo), formando una disposición ortogonal que cubra la superficie mencionada.

Además nótese
la realización de la zanja donde van a ir estos conductores enterrados. La profundidad de implantación de los mismos es de 60 a 80 centímetros.

A esta malla de tierra van unidas todas las carcazas de los aparatos de la estación
transformadora como así también las correspondientes jabalinas.

Las uniones de las cuadrículas de la malla se realizan mediante soldadura cuproaluminotérmica.



Tomado de "Especificaciones generales para ET"
- Dirección provincial de Energía - Buenos Aires - Argentina


Se agradece muy especialmente al Ing. Gabriel Orellano de Bahía Blanca (Argentina) por suministrar las fotos.

domingo, 18 de octubre de 2009

Pórtico para cruce de rio





En las fotos se observa un pórtico construido para el cruce de un rio. Este se realizó para hacer el cruce del Río Curi Leuvú en cercanías del pueblo de Tricao Malal (este cruce es el alimentador a ese pueblo y parajes aledaños) en la Provincia de Neuquén (Argentina), la alimentación es en 13,2 kV y se realizó con cable de acero galvanizado (es el mismo cable que se utiliza para realizar riendas pero unos milímetros más grande, el de rienda es de 9,06 mm de diámetro y éste es de 10,5 mm de diámetro).

Gracias al Ing. Gabriel Orellano de Bahia Blanca (Argentina) por las fotos y los comentarios.

sábado, 17 de octubre de 2009

Tabla de tendido de conductores


En la construcción de líneas aéreas de media y alta tensión, una vez efectuado el plantado de los soportes (postes, estructuras reticuladas, etc) en sus respectivas fundaciones, con todos sus accesorios tales como ménsulas, crucetas, morseteria y cadena de aisladores se debe realizar el montaje o tendido de conductores.

El tendido de conductores se realiza sobre roldanas colgadas sobre las cadenas de aisladores de las ménsulas y crucetas de los postes (puede verse en la sección videos de este Blog el tendido en estructuras reticuladas haciendo click aquí).

Luego se efectúa el flechado de los cables (es decir, hacer cumplir el valor de flecha correspondiente) por medio de los valores obtenidos en la Tabla de tendido. Después de realizar esto se fija a las morsas de las cadenas de suspensión y de retención.

En la imagen, se observa un ejemplo de una tabla de tendido de una linea de 33 kV. Obsérvese que tenemos dos vanos, el vano de regulación y el vano real.

El vano real, es un dato obtenido del proyecto real de la linea, puede existir varios vanos reales en una línea. ¿Por qué hay varios vanos? En el proyecto se contempla un vano de diseño, pero por distintas circunstancias al trazar la linea puede tenerse valores de vano distintos al de diseño.

La tabla de tendido se realiza para cada tramo entre dos retenciones de una linea. El mismo esta constituido por una serie de postes de suspensión y limitado por dos postes de retención.

Las cadenas de suspensión de aisladores (dispuestas verticalmente) no deben absorber las diferencias de tensiones mecánicas debidas a las distintas longitudes de los vanos de los tramos , o a las variaciones de las condiciones meteorológicas, por lo tanto, es necesaria que la tensión de los cables sea la misma en todos los vanos del tramo.

Si así no fuere, y el cálculo de las tensiones y flecha se hicieran de forma independiente para cada uno de los vanos del tramo, se debería tensar de manera distinta en vanos contiguos y como los cables cuelgan de la cadena de suspensión de aisladores, las diferencias de tensiones provocarían la inclinación en sentido longitudinal de dichas cadenas, adoptando las cadenas una posición incorrecta, ya que la posición vertical es la correcta y no la inclinada.

Por ello es necesario que la Tabla de tendido, sea calculada de manera que la tensión de los cables sea la misma a lo largo de un tramo entre retenciones. La tensión variará si lo hace la temperatura, las condiciones atmosféricas y las sobrecargas pero en todo momento deberá tener un valor uniforme a lo largo del tramo entre retenciones.

Para calcular la tabla se usa un vano teórico o ficticio llamado vano de regulación, que se calcula teniendo en cuanta los distintos vanos reales de tramo en estudio.

La tabla de tendido como observamos , determina el valor de la tensión mecánica y la flecha para cada intervalo de temperatura considerado.

Para su cálculo primero se determina el valor del vano de regulación del tramo. A continuación se realiza el calculo mecánico del conductor para los estados atmosféricos en el lugar de emplazamiento de la linea y se determina el estado base de cálculo.

A partir de este estado, tomado como básico, para las diferentes temperaturas consideradas, aplicando la ecuación de estado, se calculan las distintas tensiones mecánicas , luego el tiro , la flecha y el tiempo para la décima onda de retorno.


Tomado de "Guía de trabajos prácticos" - Facultad Regional Bahía Blanca (UTN)

domingo, 11 de octubre de 2009

Construcción de una línea eléctrica de 220 kV

video

En el siguiente video se observan las imágenes de la construcción de una linea de AT de 220 kV en Perú.

Al comienzo del mismo se pueden leer algunas de las características técnicas del proyecto.

Resulta útil, ver el tema de las fundaciones, el montaje de la torre, asi como el tendido de los cables y la determinación de la flecha.

Se agradece al Sr Harold Valdiviezo S. quien realizó el video.

viernes, 9 de octubre de 2009

Tendido de líneas eléctricas aéreas


En las siguientes fotos se observa el tendido de los cables de energía en una línea de transmisión aérea.
En todas ellas se ve la máquina de tracción, con la cual se va tensando el cable, el cual desliza por una roldana que está sujeta en la retención. Se realiza primero hasta los dos tercios, luego se sujetan los cables de modo que se pueda continuar con el tramo siguiente (Hipótesis de tendido). Luego de tendido el siguiente, el anterior ya se puede llevar a la tensión final.
En una de las fotos, se puede observar un tendido en zona serrana, donde las estructuras son reticuladas, precisamente porque no se puede acceder con grandes transportes como para llegar con postes de hormigón.


Comentarios por el Ing. Mario Gos (Profesor UTN FRLP)

miércoles, 7 de octubre de 2009

Ventajas del aislador de vidrio respecto al de porcelana en lineas eléctricas


Los aisladores de suspensión de vidrio, luego de su fabricación, requieren de un templado especial a mayor temperatura, a efectos de limitar las tensiones internas del vidrio y dotarlos así de una mayor resistencia a los golpes.

Este tipo de aislador presenta dos grandes ventajas respecto al de porcelana, una es que resulta fácil visualizar cuando falla, ya que el vidrio revienta y por lo tanto se nota a simple vista la falta de la campana aislante en una linea de transmisión, otra es que no se cae el conductor, debido al incremento del volumen del vidrio que se encuentra entre el badajo y la caperuza, cosa que sí puede suceder con el aislador de porcelana.

Otra característica importante, es que los aisladores de vidrio presentan mayor resistencia a la tracción que los de porcelana.


Tomado del apunte "Lineas aereas de MT y AT" del Ing. Mario Gos - UTN FRLP (Argentina)


martes, 6 de octubre de 2009

Descargador de sobretensión y Capacitor de acoplamiento en una subestación

En la foto se muestra un descargador de sobretensión y un Capacitor de acoplamiento en una salida de linea de 132 kV de una subestación transformadora.

Hay que aclarar que en una salida de linea, existen tres descargadores (uno por fase) y hay dos capacitores de acoplamiento (en dos fases) asociados a sendas bobinas de onda portadora (Trampa de onda).

Los capacitores de acoplamiento tienen la función de acoplar los sistemas de telecomunicaciones en alta frecuencia a las líneas aéreas de alta tensión.

Los transformadores de tensión capacitivos pueden cumplir las funciones de transformador de tensión y de capacitor de acoplamiento.

Los descargadores son de carburo de silicio. Los descargadores son dispositivos eléctricos formados por una serie de elementos resistivos no lineales que limitan la amplitud de las sobretensiones originadas por descargas atmosféricas, operación de interruptores o desbalanceo de sistemas. Son muy importantes en la instalación.


sábado, 3 de octubre de 2009

Montaje de una torre de Alta Tensión



Este es un clip de video que muestra la forma en que se construye una Torre de una línea de Transmisión de energía ( Proyecto de Transmisión de las regiones Huetar y Brunca, Costa Rica).
Es muy interesante porque se muestran los pasos para el montaje de la torre, desde la fundación hasta el armado de la estructura, colocación de ménsulas y tendido de los conductores.

Sustitución de cadena de aisladores en linea de AT



En el siguiente video , podemos observar una maniobra en linea de AT de 138 kV para sustituir la cadena de suspension de aisladores, en el sur de Brasil.
Resulta interesante observar la estructura reticulada de la torre , ver como van haciendo la maniobra, el tipo de herramientas utilizadas, las medidas de seguridad tomadas y como quedan los aisladores quemados luego de una descarga atmosférica.

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