IXMIQUILPAN HGOUNIDAD 1

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL VALLE DEL MEZQUITAL

MATERIA:SUBESTACIONES ELECTRICASTRABAJO:TRABAJO DE INVESTIGACIN SOBRE ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIN ELECTRICA

FACILITADOR:ING. HECTOR DIRSEU RESENDIZPORCENTAJE DE TRABAJO EN EQUIPO: ESTANISLAO ALDANA GUERRERO 25% RODRIGO CHAVEZ TREJO 25% SAUL ROMERO SIMN 25% DANIEL GONZALES ROQUE 25% TOTAL: 100%FECHA:19-01-2015PROGRAMA EDUCATIVO:

T.S.U MECATRNICANDICEINTRODUCCIN:41.CENTRALES GENERADORAS DE ELECTRICIDAD51.1HIDROELCTRICA61.2TERMOELCTRICA71.3CARBOELCTRICA81.4NUCLEOELCTRICA91.5CICLO COMBINADO101.6GEOTERMOELCTRICA111.7EOLOELCTRICA121.8EJEMPLO DEL PROCESO DE UNA CENTRAL ELCTRICA132. SUBESTACIN ELCTRICA153. CLASIFICACIN DE UNA SUBESTACIN ELCTRICA153.1 POR SU SERVICIO163.2 POR SU CONSTRUCCIN174. LOS ELEMENTOS DE UNA SUBESTACIN ELCTRICA184.1 TRANSFORMADOR204.1.1 DESCRIBA LOS TIPOS DE ENFRIAMIENTOS QUE SE EMPLEAN EN LOS TRANSFORMADORES21TIPOS OA, OA/FA,OA/FA/FOA,FOA,OW,AA,AFA214.1.2 METODOS DE CONTROL DE TEMPERATURA DEL TRANSFORMADOR23IMAJEN TERMICA CON RELEVADORES T.R.O Y RELEVADORES BUCHHOLZ244.1.3 CONEXIONES DE TRANSFORMADORES254.2 INTERRUPTORES274.2.1 INTERRUPTORES DE ACEITE, GRAN VOLUMEN DE ACEITE, CON CMARA DE EXTINCIN PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE.274.2.2INTERRUPTORES NEUMTICOS324.2.3INTERRUPTORES DE EXPANSIN344.3RESTAURADORES351.3.1 OPERACIN DE UN RESTAURADOR354.4 LA CUCHILLA FUSIBLES374.5 LAS CUCHILLAS DESCONECTADORAS384.5.1 POR SU TIPO DE OPERACIN.394.5.2 POR SU TIPO DE ACCIONAMIENTO.394.5.2 Por su forma de desconexin:404.6 EL APARTARRAYOS415. LNEAS DE TRASMISIN.445.1. NIVELES DE TRASMISIN.455.2PRDIDAS EN LA LNEA DE TRANSMISIN49CONCLUSIONES:50BIBLIOGRAFIA:51

INTRODUCCIN:

Generacin ytransportedeelectricidades elconjuntodeinstalaciones que se utilizan para transformar otros tipos de energa en electricidad y transportarla hasta los lugares donde se consume. La generacin y transporte de energa en forma de electricidad tiene importantes ventajas econmicas debido alcostopor unidad generada. Las instalaciones elctricas tambin permiten utilizar la energa hidroelctrica a mucha distancia del lugar donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente alterna, ya que es fcil reducir o elevar el voltaje contransformadores. De esta manera, cada parte delsistemapuede funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones elctricas tienen seis elementos principales:

La central elctrica Los transformadores, que elevan el voltaje de la energa elctrica generada a las altas tensiones utilizadas en las lneas de transporte Las lneas de transporte Las subestaciones donde la seal baja su voltaje para adecuarse a las lneas de distribucin Las lneas de distribucin Los transformadores que bajan el voltaje alvalorutilizado por los consumidores.Enunainstalacinnormal, los generadores de la central elctrica suministran voltajes de 26.000 voltios; voltajes superiores no son adecuados por las dificultades que presenta su aislamiento y por elriesgode cortocircuitos y sus consecuencias. Este voltaje se eleva mediante transformadores a tensiones entre 138.000 y 765.000 voltios para la lnea de transporte primaria (cuanto ms alta es la tensin en la lnea, menor es la corriente y menores son las prdidas, ya que stas son proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente). En la subestacin, el voltaje se transforma en tensiones entre 69.000 y 138.000 voltios para que sea posible transferir la electricidad al sistema dedistribucin. La tensin se baja de nuevo con transformadores en cada punto de distribucin. Laindustriapesada suele trabajar a 33.000 voltios (33 kilovoltios), y los trenes elctricos requieren de 15 a 25 kilovoltios. Para su suministro a los consumidores se baja ms la tensin: la industria suele trabajar a tensiones entre 380 y 415 voltios, y las viviendas reciben entre 220 y 240 voltios en algunos pases y entre 110 y 125 en otros.

1. CENTRALES GENERADORAS DE ELECTRICIDADLa generacin de energa elctrica consiste en transformar alguna clase de energa (qumica, cintica, trmica o lumnica, entre otras), en energa elctrica. Para la generacin industrial se recurre a instalaciones denominadas centrales elctricas, que ejecutan alguna de las transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escaln del sistema de suministro elctrico. La generacin elctrica se realiza, bsicamente, mediante un generador; si bien estos no difieren entre s en cuanto a su principio de funcionamiento, varan en funcin a la forma en que se accionan. Explicado de otro modo, difiere en qu fuente de energa primaria utiliza para convertir la energa contenida en ella, en energa elctrica.Las centrales generadoras se clasifican en qumicas cuando se utilizan plantas de radioactividad, que generan energa elctrica con el contacto de esta, termoelctricas (decarbn,petrleo,gas, nucleares y solares termoelctricas), hidroelctricas (aprovechando las corrientes de los ros o del mar: mareomotrices), elicas y solares fotovoltaicas. La mayor parte de la energa elctrica generada a nivel mundial proviene de los dos primeros tipos de centrales reseados. Todas estas centrales, excepto las fotovoltaicas, tienen en comn el elemento generador, constituido por unalternador de corriente, movido mediante unaturbinaque ser distinta dependiendo del tipo de energa primaria utilizada.

1.1 HIDROELCTRICAUna central hidroelctrica es aquella que se utiliza para la generacin de energa elctrica mediante el aprovechamiento de laenerga potencialdel agua embalsada en unapresasituada a ms alto nivel que la central. El agua se lleva por una tubera de descarga a la sala de mquinas de la central, donde mediante enormesturbinas hidrulicasse produce la electricidad en alternadores. Las dos caractersticas principales de una central hidroelctrica, desde el punto de vista de su capacidad de generacin de electricidad son: Lapotencia, que es funcin del desnivel existente entre el nivel medio del embalse y el nivel medio de las aguas debajo de la central, y del caudal mximo turbinable, adems de las caractersticas de la turbina y del generador. Laenergagarantizada en un lapso determinado, generalmente un ao, que est en funcin del volumen til del embalse, de la pluviometra anual y de la potencia instalada.La potencia de una central hidroelctrica puede variar desde unos pocosMW, hasta variosGW. Hasta 10 MW se consideran mini centrales. En China se encuentra la mayor central hidroelctrica del mundo (laPresa de las Tres Gargantas), con una potencia instalada de 22.500 MW. La segunda es laRepresa de Itaip(que pertenece aBrasilyParaguay), con una potencia instalada de 14.000 MW en 20 turbinas de 700 MW cada una.

1.2 TERMOELCTRICAUna central termoelctrica es un lugar empleado para la generacin de energa elctrica a partir de calor. Este calor puede obtenerse tanto de lacombustin, de lafisin nucleardeluraniou otrocombustible nuclear, delsolo del interior de la Tierra. Las centrales que en el futuro utilicen lafusintambin sern centrales termoelctricas. Los combustibles ms comunes son los combustibles fsiles(petrleo, gas naturalocarbn), susderivados(gasolina,gasleo),biocarburantes,residuos slidos urbanos, metano generado en algunas estaciones depuradoras de aguas residuales,Las centrales termoelctricas consisten en unacalderaen la que se quema el combustible para generar calor que se transfiere a unos tubos por donde circula agua, la cual se evapora. El vapor obtenido, a alta presin y temperatura, se expande a continuacin en una turbina de vapor, cuyo movimiento impulsa un alternador que genera la electricidad. Luego el vapor es enfriado en uncondensador donde circula por tubos agua fra de un caudal abierto de un ro o portorre de refrigeracin.En las centrales termoelctricas denominadas deciclo combinadose usan los gases de la combustin del gas natural para mover una turbina de gas. En una cmara de combustin se quema el gas natural y se inyecta aire para acelerar la velocidad de los gases y mover la turbina de gas. Como, tras pasar por la turbina, esos gases todava se encuentran a alta temperatura (500C), se reutilizan para generar vapor que mueve una turbina de vapor. Cada una de estas turbinas impulsa un alternador, como en una central termoelctrica comn. El vapor luego es enfriado por medio de un caudal de agua abierto o torre de refrigeracin como en una central trmica comn. Adems, se puede obtener la cogeneracin en este tipo de plantas, al alternar entre la generacin por medio de gas natural o carbn. Este tipo de plantas est en capacidad de producir energa ms all de la limitacin de uno de los dos insumos y pueden dar un paso a la utilizacin de fuentes de energa por insumos diferentes.

1.3 CARBOELCTRICAEn cuanto a su concepcin bsica, carboelctricas son bsicamente las mismas que las plantas termoelctricas de vapor, el nico cambio importante es que son alimentadas por carbn, y las cenizas residuales requieren maniobras especiales y amplios espacios para el manejo y confinamiento.

El combustible est almacenado en los parques adyacentes de la planta, desde donde, mediante cintas transportadoras, es conducido al molino para ser triturado. Una vez pulverizado, se inyecta, mezclado con aire caliente a presin, en la caldera para su combustin. Dentro de la caldera se produce el vapor que acciona los labes de los cuerpos de las turbinas de alta presin, media presin y baja presin, haciendo girar el rotor de la turbina que se mueve solidariamente con el rotor del generador, donde se produce energa elctrica, la cual es transportada mediante lneas de transporta a alta tensin a los centros de consumo. Despus de accionar las turbinas, el vapor pasa a la fase lquida en el condensador. El agua obtenida por la condensacin del vapor se somete a diversas etapas de calentamiento y se inyecta de nuevo en la caldera en las condiciones de presin y temperatura ms adecuadas para obtener el mximo rendimiento del ciclo. El sistema de agua de circulacin que refrigera el condensador puede operarse en circuito cerrado, trasladando el calor extrado del condensador a la atmsfera mediante torres de refrigeracin, o descargando dicho calor directamente al mar o al ro. Para minimizar los efector de la combustin de carbn sobre el medio ambiente, la planta posee una chimenea de gran altura las hay de ms de 300 metros, que dispersa los contaminantes en las capas altas de la atmsfera, y precipitadores que retienen buena parte de los mismos en el interior de la propia planta. Impacto medioambiental.Esquema de una planta carboelctrica

1.4 NUCLEOELCTRICAUnacentraloplanta nuclearoatmicaes una instalacin industrial empleada para la generacin de energa elctrica a partir deenerga nuclear. Se caracteriza por el empleo decombustible nuclearfisionableque mediantereacciones nuclearesproporcionacalorque a su vez es empleado, a travs de unciclo termodinmicoconvencional, para producir el movimiento dealternadoresque transforman eltrabajo mecnicoenenerga elctrica. Estas centrales constan de uno o msreactores.El ncleo de un reactor nuclear consta de un contenedor o vasija en cuyo interior se albergan bloques de un material aislante de la radioactividad, comnmente se trata de grafito o de hormign relleno de combustible nuclear formado por material fisible (uranio-235 o plutonio-239). En el proceso se establece una reaccin sostenida y moderada gracias al empleo de elementos auxiliares que absorben el exceso de neutrones liberados manteniendo bajo control la reaccin en cadena del material radiactivo; a estos otros elementos se les denominan moderadores.Rodeando al ncleo de un reactor nuclear est el reflector cuya funcin consiste en devolver al ncleo parte de los neutrones que se fugan de la reaccin. Las barras de control que se sumergen facultativamente en el reactor, sirven para moderar o acelerar el factor de multiplicacin del proceso de reaccin en cadena del circuito nuclear. El blindaje especial que rodea al reactor, absorbe la radiactividad emitida en forma de neutrones, radiacin gamma, partculas alfa y partculas beta.La energa nuclear se caracteriza por producir, adems de una gran cantidad de energa elctrica, residuos nucleares que hay que albergar en depsitos especializados. Por otra parte no produce contaminacin atmosfrica de gases derivados de la combustin que producen el efecto invernadero, ya que no precisan del empleo de combustibles fsiles para su operacin.

1.5 CICLO COMBINADOLacentral trmica de ciclo combinado es aquella donde se genera electricidad mediante la utilizacin conjunta de dos turbinas: Unturbogrupo de gas Un turbogrupo de vaporEs decir, para la transformacin de la energa del combustible en electricidadse superponen dos ciclos: El ciclo de Brayton(turbina de gas): toma el aire directamente de la atmsfera y se somete a un calentamiento y compresin para aprovecharlo como energa mecnica o elctrica. El ciclo de Rankine(turbina de vapor): donde se relaciona el consumo de calor con la produccin de trabajo o creacin de energa a partir devapor de agua.

Esquema del funcionamiento de una central de ciclo combinado1.-Generadores elctricos2.-Turbina de vapor3.-Condensador.4.-Bomba impulsora5.-Intercambiador de calor6.-Turbina de gas1.6 GEOTERMOELCTRICALa energa geotrmica es aquella energa que puede obtenerse mediante el aprovechamiento del calor del interior de la Tierra. Este calor interno calienta hasta las capas de agua ms profundas: al ascender, el agua caliente o el vapor producen manifestaciones, como los giseres o las fuentes termales, utilizadas para calefaccin desde la poca de los romanos. Hoy en da, los progresos en los mtodos de perforacin y bombeo permiten explotar la energa geotrmica en numerosos lugares del mundo. Para aprovechar esta energa en centrales de gran escala necesario que se den temperaturas muy elevadas a poca profundidad.Una central geotrmica es un lugar donde se aprovecha el calor interno de la Tierra. Para aprovechar esta energa es necesario que se den temperaturas muy elevadas a poca profundidad. Slo as es posible aprovechar el agua caliente o el vapor de agua generados de forma natural.Este tipo de energa se utiliza principalmente para calefaccin y usos agrcolas. La energa geotrmica es renovable y apenas produce residuos. Sin embargo, su aprovechamiento est limitado a determinadas zonas geogrficas. En algunos casos, el agua extrada puede contener sustancias txicas, como el arsnico y el cido sulfrico; esto, unido a las elevadas temperaturas del agua extrada, puede daar los ecosistemas del exterior.

1.7 EOLOELCTRICALa energa elica se obtiene mediante el movimiento del aire, es decir, de laenerga cintica generada por efecto de las corrientes de aire o de las vibraciones que el dicho viento produce. Los molinos de vientose han usado desde hace muchos siglos para moler el grano, bombear agua u otras tareas que requieren una energa. En la actualidad se usanaerogeneradorespara generar electricidad, especialmente en reas expuestas a vientos frecuentes, como zonas costeras, alturas montaosas o islas. La energa del viento est relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan de reas de alta presin atmosfrica hacia reas adyacentes de baja presin, con velocidades proporcionales al gradiente de presin.2El impacto medioambiental de este sistema de obtencin de energa es relativamente bajo, pudindose nombrar el impacto esttico, porque deforman el paisaje, la muerte de aves por choque con las aspas de los molinos o la necesidad de extensiones grandes de territorio que se sustraen de otros usos. Adems, este tipo de energa, al igual que la solar o la hidroelctrica, estn fuertemente condicionadas por las condiciones climatolgicas, siendo aleatoria la disponibilidad de las mismas.

1.8 EJEMPLO DEL PROCESO DE UNA CENTRAL ELCTRICA

Es una central en la que la energa trmica del combustible es transformada en electricidad mediante dos ciclos termodinmicos: el correspondiente a una turbina de gas (ciclo Brayton) y el convencional de agua/turbina vapor (ciclo Rankine). La turbina de gas consta de un compresor de aire,una cmara de combustin y la cmara de expansin. El compresor comprime el aire a alta presin para mezclarlo posteriormente en la cmara de combustin con el gas. En esta cmara se produce la combustin del combustible en unas condiciones de temperatura y presin que permiten mejorar el rendimiento del proceso, con el menor impacto ambiental posible.

A continuacin, los gases de combustin se conducen hasta la turbina de gas (2) para su expansin. La energa se transforma, a travs de los labes, en energa mecnica de rotacin que se transmite a su eje. Parte de esta potencia es consumida en arrastrar el compresor (aproximadamente los dos tercios) y el resto mueve el generador elctrico (4), que est acoplado a la turbina de gas para la produccin de electricidad. El rendimiento de la turbina aumenta con la temperatura de entrada de los gases, que alcanzan unos 1.300 C, y que salen de la ltima etapa de expansin en la turbina a unos 600 C. Por tanto, para aprovechar la energa que todava tienen, se conducen a la caldera de recuperacin (7) para su utilizacin.La caldera de recuperacin tiene los mismos componentes que una caldera convencional (precalentador, economizador, etc.), y, en ella, los gases de escape de la turbina de gas transfieren su energa a un fluido, que en este caso es el agua, que circula por el interior de los tubos para su transformacin en vapor de agua. A partir de este momento se pasa a un ciclo convencional de vapor/agua. Por consiguiente, este vapor se expande en una turbina de vapor (8) que acciona, a travs de su eje, el rotor de un generador elctrico (9) que, a su vez, transforma la energa mecnica rotatoria en electricidad de media tensin y alta intensidad.A fin de disminuir las prdidas de transporte, al igual que ocurre con la electricidad producida en el generador de la turbina de gas, se eleva su tensin en los transformadores (5), para ser llevada a la red general mediante las lneas de transporte (6). El vapor saliente de la turbina pasa al condensador (10) para su licuacin mediante agua fra que proviene de un ro o del mar. El agua de refrigeracin se devuelve posteriormente a su origen, ro o mar (ciclo abierto), o se hace pasar a travs de torres de refrigeracin (11) para su enfriamiento, en el caso de ser un sistema de ciclo cerrado. Conviene sealar que el desarrollo actual de esta tecnologa tiende a acoplar las turbinas de gas y de vapor al mismo eje, accionando as conjuntamente el mismo generador elctrico.

2. SUBESTACIN ELCTRICAUna subestacin elctrica es una instalacin destinada a modificar y establecer los niveles de tensin de una infraestructura elctrica, para facilitar el transporte y distribucin de la energa elctrica. Su equipo principal es el transformador. Normalmente est dividida en secciones, por lo general 3 principales, y las dems son derivadas.Las secciones principales son las siguientes: Seccin de medicin. Seccin para las cuchillas de paso. Seccin para el interruptor.

3. CLASIFICACIN DE UNA SUBESTACIN ELCTRICA

Las subestaciones se clasifican de acuerdo a su nivel de tensin, de acuerdo a su configuracin y de acuerdo a su funcin.De acuerdo al Nivel de Tensin: De Ultra Alta tensin (Un>800 kV.), De Extra Alta Tensin (300 kV.