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DIVISIN DE DISTRIBUCIN CENTRO SUR MANTENIMIENTO A LNEAS SUBTERRNEAS DE BAJA, MEDIA Y ALTA TENSIN HOJA DE FORMALIZACIN CLAVE DEL REA: DG000 DA 21 MES 01 AO 08 SUBGERENCIA DE DISTRIBUCIN DEPARTAMENTO DE OPERACIN Y MANTENIMIENTO DIVISIONAL CLAVE

MBITO DE APLICACIN: Divisional AUTORIZACIN

Ing. Jos Antonio Lizrraga Arce Gerente Divisional

Ing. Jos Manuel Fuentes Daz Subgerente de Distribucin Divisional

REVISIN

Ing. Francisco Lorenzo Tapia Jefe Departamento de Mantenimiento Divisional

Ing. Carlos Manuel Garca Villalobos Jefe Departamento de Operacin Divisional

VIGENCIA: El presente documento entra en vigor a partir de la fecha de su autorizacin OBSERVACIONES: Elaboracin de Libro de Texto del Ateneo CRDITOS Ing. Carlos Manuel Garca Villalobos Ing. Jos Adolfo Pineda Figueroa Ing. Alberto Martnez Hernndez Jefe Depto. de Operacin. Divisional Jefe Depto. Distribucin. Zona Zihuatanejo Jefe de Oficina de Redes Subterrneas. Zona Acapulco1

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MANTENIMIENTO A LNEAS SUBTERRNEAS DE BAJA, MEDIA Y ALTA TENSIN

ENERO 20082

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CONTENIDO TEMTICO

Pgina INTRODUCCIN OBJETIVO GENERAL UNIDAD 1 UNIDAD 2 UNIDAD 3 UNIDAD 4 UNIDAD 5 UNIDAD 6 UNIDAD 7 Sistemas de distribucin Normas de distribucin construccin lneas subterrneas Equipo elctrico subterrneo Pruebas de puesta en servicio en lneas subterrneas Localizacin de fallas en lneas subterrneas en media y alta tensin Prcticas de campo Criterios y polticas para la elaboracin de los programas de mantenimiento 4 5 6 55 79 127 182 204 262

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INTRODUCCIN La presente gua se desarroll para mantener criterios y polticas que contribuyan a la mejor elaboracin, ejecucin y seguimiento de las actividades del proceso de mantenimiento de lneas y redes de distribucin subterrnea en el mbito de la Divisin Centro Sur. La redes elctricas son una serie de elementos que sirven para convertir y transportar la energa y desempean un papel importante en la industria y el crecimiento poblacional, razn a la que se tiene la necesidad de formar ingenieros de distribucin para desarrollar e implementar programas de mantenimiento y solucin de casos, con la finalidad de garantizar un sistema altamente confiable y considerando al mismo tiempo la proteccin de nuestra ecologa. La temtica de esta gua es infundir en el estudiante el entendimiento y confianza en un amplio campo de conceptos tericos y prcticos que deben estar en la reserva de conocimientos de los estudiantes de ingeniera. Se generan los criterios de mantenimiento preventivo y correctivo a lneas subterrneas de baja, media y alta tensin, las fuentes de datos que orientan los trabajos de mantenimiento, el mecanismo y control estadstico de sistemas de distribucin as como la contribucin al medio ambiente en las actividades de construccin y mantenimiento, minimizando el impacto ambiental.

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OBJETIVO GENERAL El estudiante distinguir los criterios y polticas de mantenimiento a lneas y redes de distribucin subterrnea mediante el procedimiento correspondiente, con el fin de contribuir a la elaboracin y seguimiento de las actividades del proceso de mantenimiento.

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UNIDAD 1 SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

OBJETIVO ESPECFICO: El estudiante identificar la clasificacin en baja, media y alta tensin de los sistemas de distribucin subterrnea, con el fin de comparar las caractersticas de cada uno de ellos.

ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE: Exposicin por parte del profesor. (estrategia de recepcin) Discusin facilitadas por el profesor. (estrategia interpersonal) Trabajo individual o grupal por parte de los estudiantes. (estrategia de proceso de grupo) Discusiones entre los estudiantes. (estrategia de proceso de grupo)

NDICE 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 Introduccin a la distribucin subterrnea Materiales aislantes Clasificacin de los cables en baja, media y alta tensin Seccionadores Indicadores de falla

Pg. 7 27 30 37 51

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1.1

INTRODUCCIN A LA DISTRIBUCIN SUBTERRNEA.

Los sistemas de distribucin de energa elctrica tienen en la actualidad gran relevancia, ya que la mayora de las actividades de produccin o servicio dependen de una fuente de energa elctrica para que puedan realizarse, por eso, da a da es ms importante para el pas que las empresas que basan su funcionamiento en energticos, sean ms eficientes en su proceso. Adems, existen clientes que demandan cargas mayores de energa elctrica y mejor calidad del suministro. Las redes de distribucin de energa elctrica subterrneas presentan importantes ventajas tcnicas comparadas con las instalaciones areas, lo cual hace que se usen preferentemente cuando se requiere tener INSTALACIONES SEGURAS (en unidades habitacionales), CON ALTA CONFIABILIDAD EN LA CONTINUIDAD DEL SERVICIO (hospitales, industrias y hoteles), PARA LA DISTRIBUCIN DE GRANDES VOLMENES DE ENERGA (industrias y hoteles), EN LUGARES CON ESPACIOS RESTRINGIDOS (centros histricos) Y CUANDO SE TRATA DE PRESERVAR LA BELLEZA ARQUITECTNICA DE ALGN LUGAR (centros histricos y fraccionamientos residenciales).

FIG. 1.1.1 CUADRO COMPARATIVO ENTRE TIPO DE INSTALACIONES DE DISTRIBUCIN

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FIG. 1.1.2 GRFICA COMPARATIVA DE COSTO A TRAVS DEL TIEMPO ENTRE LOS DIFERENTES TIPOS DE INSTALACIONES DE DISTRIBUCIN

Por tal motivo y como consecuencia del costo inicial de una red subterrnea, los desarrolladores as como los clientes finales (usuarios de energa elctrica) exigen excelentes parmetros de calidad y confiabilidad. Esta exigencia puede ser satisfecha con una red subterrnea que est bien construida y a la cual se le d mantenimiento adecuadamente; es decir, que se construya atendiendo todas las disposiciones normativas de CFE, adems de que en las reas de Distribucin debe contarse con personal tcnico preparado para operar y mantener este tipo de redes tomando en cuenta las caractersticas y las limitantes tcnicas de los componentes de la red, as como las recomendaciones de los fabricantes de stos. Antes de entrar a revisar los sistemas de distribucin subterrneos es necesario que definamos lo que se entiende por sistema. Definimos como sistema a cualquier conjunto de cosas que, relacionadas entre s ordenadamente, contribuyen a determinado objeto. Entonces, entendido de este modo, un sistema de distribucin es el conjunto de elementos elctricos, mecnicos y de obra civil que ordenadamente permiten transportar la energa elctrica desde los puntos de entrega en los puntos de transformacin (llamados subestaciones) hasta los puntos de suministro a los consumidores finales para su uso domstico, comercial, industrial e inclusive turstico. Estas subestaciones pueden ser de distribucin o de transmisin para el caso de las lneas subterrneas de alta tensin (69, 85 y 115 kV). Para el caso de esta gua se entender como red subterrnea a cualquier Sistema de Distribucin Subterrnea en sus diferentes niveles de tensin (baja,8

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media y alta tensin). Esto se refiere tanto a los cables como a los accesorios, dispositivos y equipos que permiten transformar y conducir la energa elctrica utilizando elementos que soportan estar instalados al nivel del suelo o por debajo de ste sin representar riesgos tanto para las personas en general, como para el personal tcnico as como para los propios elementos de la red. Tomando en cuenta todo lo anterior, existen diversas formas de clasificar a los sistemas de distribucin en general, lo cual tambin, en parte es aplicable a las redes subterrneas CLASIFICACIN DEL TIPO DE REDES DE DISTRIBUCIN Las redes de distribucin se pueden clasificar por su: tipo de instalacin (areas, mixtas o subterrneas, etc.) configuracin (radial, en anillo cerrado, en anillo abierto, etc.) nivel de voltaje (alta tensin, media tensin y baja tensin) tipo de servicio (urbano, rural, costa, express, etc.)

en todos estos casos, las redes de distribucin tienen caractersticas propias que las hacen diferentes de las otras, por lo que se debe ubicar en cada regin y en cada situacin la red que es adecuada a las caractersticas de la misma.

FIG. 1.1.3 SISTEMA ELCTRICO DE GENERACIN-TRANSMISIN-DISTRIBUCIN

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En el caso especfico de las redes subterrneas se tiene la siguiente: CLASIFICACIN DEL TIPO DE REDES SUBTERRNEAS Las redes subterrneas se pueden clasificar de varias formas: POR SU CONFIGURACIN: o En anillo Con operacin radial con una fuente de alimentacin Con operacin radial con dos fuentes de alimentacin Conectando las fuentes a un mismo equipo o accesorio de la red Conectando las fuentes a diferentes equipos o accesorios de la red Con operacin radial con tres fuentes de alimentacin Conectando las fuentes a un mismo equipo de o accesorio de la red Conectando las fuentes a diferentes equipos o accesorios de la red Con alimentacin selectiva (tambin llamado primario selectivo) o Radial POR SU TIPO DE SISTEMA o 200 ampers o 600 ampers POR SU TIPO DE INSTALACIN o Distribucin Residencial Subterrnea (DRS) o Distribucin Comercial y Turstica Subterrnea (DCS) o Distribucin Comercial y Turstica que requiere confiabilidad (DCS) o Distribucin Industrial (DIS)Una fuente alimentacin OPERACIN RADIAL Dos fuentes alimentacin Tres fuentes alimentacin A un mismo equipo A diferentes equipos A un mismo equipo A diferentes equipos

CONFIGURACIN

ANILLO

CLASIFICACIN DE REDES SUBTERRNEAS SISTEMA

ALIMENTACIN SELECTIVA (PRIMARIO SELECTIVO) RADIAL 200 AMPERS 600 AMPERS DISTRIBUCIN RESIDENCIAL SUBTERRNEA (DRS) TIPO DE INSTALACIN DISTRIBUCIN COMERCIAL SUBTERRNEA (DCS) DISTRIBUCIN TURSTICA SUBTERRNEA (DTS) DISTRIBUCIN INDUSTRIAL SUBTERRNEA (DIS)

FIG. 1.1.4 CLASIFICACIN DE LAS REDES SUBTERRNEAS

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1.1.1.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON UN FUENTE DE ALIMENTACIN.

Son aquellas redes que cuentan con ms de una trayectoria para proporcionar el servicio de energa elctrica y que cuenta con una sola fuente de alimentacin. Operan con dos trayectorias radiales con un punto normalmente abierto en el centro de la carga.

FIG. 1.1.5 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON UNA FUENTE DE ALIMENTACIN

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1.1.2.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON DOS FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A UN MISMO EQUIPO O ACCESORIO DE LA RED.

Son aquellas redes que cuentan con dos trayectorias para proporcionar el servicio de energa elctrica cuya configuracin es en anillo y cuentan con dos fuentes de alimentacin con operacin radial con un punto normalmente abierto en el centro de la carga. En stas, las dos fuentes de alimentacin se conectan a un solo elemento de la red, que bien puede ser un equipo (seccionador, por ejemplo) o un accesorio (conectador mltiple, por ejemplo).

FIG. 1.1.6 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON DOS FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A UN MISMO EQUIPO O ACCESORIO DE LA RED.

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1.1.3.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON DOS FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A DIFERENTES EQUIPOS O ACCESORIOS DE LA RED.

Son aquellas redes que cuentan con dos trayectorias para proporcionar el servicio de energa elctrica cuya configuracin es en anillo y cuentan con dos fuentes de alimentacin con operacin radial con un punto normalmente abierto en el centro de la carga. En stas, las dos fuentes de alimentacin se conectan a diferentes elementos de la red, que bien puede ser un equipo (seccionador, por ejemplo) o un accesorio (terminal de una transicin, por ejemplo).

FIG. 1.1.7 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON DOS FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A DIFERENTES EQUIPOS O ACCESORIOS DE LA RED.

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1.1.4.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON TRES FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES AL MISMO EQUIPO O ACCESORIO DE LA RED.

Son aquellas redes que cuentan con dos trayectorias para proporcionar el servicio de energa elctrica cuya configuracin es en anillo y cuentan con tres fuentes de alimentacin con operacin radial con un punto normalmente abierto en el centro de la carga. En stas, las tres fuentes de alimentacin se conectan al mismo elemento de la red, que bien puede ser un equipo (seccionador, por ejemplo) o un accesorio (conectador mltiple, por ejemplo).

FIG. 1.1.8 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON TRES FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES AL MISMO EQUIPO O ACCESORIO DE LA RED

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1.1.5.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON TRES FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A DIFERENTES EQUIPOS O ACCESORIOS DE LA RED.

Son aquellas redes que cuentan con ms de una trayectoria para proporcionar el servicio de energa elctrica y cuentan con tres fuentes de alimentacin con operacin radial con un punto normalmente abierto en el centro de la carga. En stas, las tres fuentes de alimentacin se conectan a diferentes elementos de la red, que bien pueden ser un equipo (seccionador, por ejemplo) o un accesorio (terminales de una transicin, por ejemplo).

FIG. 1.1.9 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN EN ANILLO CON OPERACIN RADIAL CON TRES FUENTES DE ALIMENTACIN CONECTANDO LAS FUENTES A DIFERENTES EQUIPOS O ACCESORIOS DE LA RED

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1.1.6.

REDES SUBTERRNEAS CON ALIMENTACIN SELECTIVA.

Son aquellas redes con sistema en anillo (es decir, con ms de una trayectoria para proporcionar el servicio de energa elctrica) con operacin radial con dos fuentes de alimentacin que siguen la misma trayectoria, una de las cuales se considera como preferente y la otra emergente (tambin conocidas como alimentador primario y alimentador de respaldo, respectivamente) y que utiliza un seccionador con transferencia automtica (coloquialmente conocido como transfer). A este tipo de configuracin tambin se le conoce como Primario Selectivo.

FIG. 1.1.10 RED SUBTERRNEA CON ALIMENTACIN SELECTIVA (PRIMARIO SELECTIVO).

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1.1.7.

REDES SUBTERRNEAS CON CONFIGURACIN RADIAL.

Son aquellas redes que cuentan con una sola trayectoria para proporcionar el servicio de energa elctrica. Este tipo de configuracin se aplica nicamente en los circuitos de baja tensin; por el contrario, en los circuitos de media tensin el uso de esta configuracin esta restringida. Se utiliza solamente en ramales monofsicos que cuenten con dos transformadores como mximo sin considerar la distancia de separacin entre stos.

FIG. 1.1.11 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN RADIAL EN MEDIA TENSIN

FIG. 1.1.12 RED SUBTERRNEA CON CONFIGURACIN RADIAL EN BAJA TENSIN.

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1.1.8

REDES SUBTERRNEAS CON SISTEMA DE 200 AMPERS.

Son aquellas redes en las cuales la corriente que circula continuamente en sus elementos en condiciones normales o de emergencia, no rebasa los 200 ampers. Este sistema se utiliza en anillos que se derivan de los circuitos troncales de media tensin subterrneos (13.2 kV, 23 kV y 34.5 kV). Estas redes de 200 ampers estarn siempre configuradas en anillo con operacin radial con una o ms fuentes de alimentacin. En condiciones de operacin normal el anillo de media tensin estar abierto aproximadamente al centro de la carga o en el punto dispuesto por el centro de control (en coordinacin con el personal operativo del rea). Con el objeto de tener mayor flexibilidad, se tendr un medio de seccionalizacin en todos los transformadores y derivaciones del anillo. Estas redes debern tener un neutro corrido (instalado desde la subestacin de distribucin) de cable de cobre desnudo semi-duro o de acero recocido con bajo contenido de carbono recubierto de cobre con calibre de acuerdo a los clculos de cortocircuito siendo el mnimo permitido de 33.6 mm2, con conexiones de puesta a tierra en varios puntos (multiaterrizado). Las redes de 200 ampers, para cargas comerciales e industriales utilizan un sistema de 3F-4H, mientras que para cargas residenciales uno de 1F-2H. Asimismo, las conexiones de puesta a tierra de todos los elementos debe ser en forma slida (o como se dice coloquialmente, slidamente aterrizados).

FIG. 1.1.13 ACCESORIOS SUBTERRNEOS DE 200 AMPERS.

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1.1.9

REDES SUBTERRNEAS CON SISTEMA DE 600 AMPERS.

Son las redes en las que los elementos que las componen estn diseados para conducir una corriente en condiciones normales o de emergencia mayor a los 200 ampers. Este sistema se utiliza en circuitos troncales de media tensin (de 13.2 kV hasta 34.5 kV). Estas redes de 600 ampers pueden estar configuradas en anillo o con alimentacin selectiva. En condiciones de operacin normal, el anillo de las mismas estar abierto aproximadamente al centro de la carga o en el punto dispuesto por el centro de control (en coordinacin con el personal operativo del rea). Estas redes tienen un diseo con neutro corrido multiaterrizado, que al igual que las redes de 200 ampers, debe ser de cable de cobre desnudo semi-duro o de acero recocido con bajo contenido de carbono recubierto de cobre con calibre de acuerdo a los clculos de cortocircuito siendo el mnimo permitido de 33.6 mm2. En estas redes de 600 ampers se utiliza un sistema 3F-4H nicamente; adems, en este caso los cables de potencia debern tener un nivel de aislamiento del 100% (al igual que en las redes de 200 ampers) a excepcin de los cables utilizados en las transiciones areo-subterrneas utilizadas para circuitos areos; en este caso, los cables de potencia debern tener un nivel de aislamiento del 133%.

FIG. 1.1.14 ACCESORIOS SUBTERRNEOS DE 600 AMPERS.

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1.1.10

DISTRIBUCIN RESIDENCIAL SUBTERRNEA (DRS)

Este tipo de redes subterrneas se distingue por ser la de menor costo inicial respecto al resto; por lo tanto, utiliza las configuraciones ms sencillas para reducir costos. Se usa preferentemente en unidades habitacionales de gran densidad poblacional (del tipo de inters social como los construidos por Infonavit o Fovissste) y en fraccionamientos residenciales de nivel medio y alto que no requieren de una muy alta confiabilidad. Por tal motivo, se emplean sistemas monofsicos (1F-2H) y en algunos casos, cuando la carga residencial es alta, se adoptan sistemas trifsicos (3F-4H). En estas redes se utilizan las configuraciones en anillo con operacin radial aunque tambin se permite el uso de configuracin radial, con las siguientes restricciones:

Se podrn conectar como mximo dos transformadores monofsicos en un ramal radial. Slo se podr derivar como mximo dos veces este tipo de arreglo radial en un anillo de 200 ampers o de 600 ampers en un sistema completamente subterrneo. No se podrn fraccionar desarrollos completos en etapas en este tipo de arreglo, en sistemas totalmente subterrneos. De un sistema areo existente se podrn derivar tantos sistemas radiales como lo permitan las condiciones operativas del circuito areo. Se instalarn indicadores de falla tanto en la derivacin como en la troncal del circuito alimentador.Cabe hacer algunas precisiones respecto al cuidado que se debe tener al construir, mantener y operar las redes DRS. En forma general, estas redes estn construidas a partir de un alimentador areo y transiciones areo-subterrneas, por lo tanto, se deber tener el cuidado de tener un sistema con neutro corrido (ya sea 3F-4H 1F-2H) en el alimentador areo de la red subterrnea (se da por asentado que un alimentador completamente subterrneo ser 3F-4H de acuerdo a lo establecido en la normatividad), ya que este neutro corrido, entre otras funciones, se usar como neutro comn para los circuitos subterrneos en media y baja tensin. Esto obedece a que los transformadores monofsicos subterrneos tienen una conexin de estrella aterrizada (YT) en sus devanados, mientras que en sistemas trifsicos se tiene una conexin estrella-estrella y en ambos casos es indispensable el uso de un conductor de neutro corrido desde la propia subestacin de distribucin.

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FIG. 1.1.15 VISTA GENERAL DE UNA RED RESIDENCIAL

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1.1.11

DISTRIBUCIN COMERCIAL Y TURSTICA SUBTERRNEA (DCS)

Las redes DCS son los que se construyen para suministrar el servicio de energa elctrica a clientes con un alto consumo como son: supermercados, centros comerciales, bancos, escuelas, hospitales, etc., as como para construir circuitos troncales totalmente subterrneos y salidas subterrneas de subestaciones de distribucin para alimentar circuitos areos. Estas redes se distinguen por alimentar servicios con una alta densidad de carga. Dentro de estas redes comnmente se encuentran las construidas en los centros histricos de diversas poblaciones en las cuales se requiere resaltar los atractivos arquitectnicos y tursticos de estos lugares. Al igual que en las redes DRS, en estas redes se usa un sistema trifsico de 3F-4H; por lo tanto, los alimentadores debern tener neutro corrido (3F-4H). Una caracterstica de estas redes es que se puede alimentar por diferentes transiciones areo-subterrneas o bien, conectarse a alimentadores subterrneos provenientes directamente de una subestacin de distribucin. Cuando estas redes se alimenten de circuitos existentes areos de 3F-3H, para respetar la conexin 3F-4H en la red subterrnea se optar por la alternativa ms econmica de las siguientes: Instalar el conductor de neutro desde la subestacin de distribucin Instalar un sistema de puesta a tierra flotante acatando las disposiciones normativas Evidentemente, al manejar grandes volmenes de energa, los elementos de este sistema debern ser ms robustos por lo que predominantemente se utilizan elementos de 600 ampers, con lo cual se incrementa el costo inicial de la red, pero en beneficio puede establecerse que se tiene una mayor flexibilidad al efectuar maniobras en la misma porque se utiliza una configuracin en anillo con operacin radial en sus distintas modalidades. En estas redes DCS no se permite la configuracin radial. Como excepcin, los nicos ramales radiales que se pudieran instalar en estas redes deben cumplir con las restricciones indicadas en el apartado anterior (como es el hecho de que nicamente se podr derivar como mximo dos veces un arreglo radial en un anillo de 600 ampers en un sistema completamente subterrneo y que se instalarn indicadores de falla tanto en la derivacin como en la troncal del circuito alimentador).

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FIG. 1.1.16 DETALLE TRANSFORMADOR TIPO PEDESTAL EN UNA RED COMERCIAL

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1.1.12

DISTRIBUCIN COMERCIAL Y TURSTICA QUE REQUIERE CONFIABILIDAD (DTS).

Estas redes se disean y construyen para alimentar desarrollos tursticos con grandes hoteles, centros comerciales, centros de convenciones y negocios con gran demanda de energa elctrica; por lo tanto, tienen un mayor grado de equipamiento, siendo su operacin y mantenimiento ms complejos que las redes DRS y DCS con lo cual se logra una gran flexibilidad y confiabilidad del servicio. Estas redes se disean considerando una configuracin con alimentacin selectiva (primario selectivo) en la cual, la conexin a las cargas se har con un seccionador con transferencia automtica con el objeto de que cada acometida, en caso de que se presenta una falla de su circuito alimentador primario, el equipo (transfer) transfiera su carga al circuito de respaldo. En estos casos, los circuitos alimentadores se disearn y se debern operar cuidando las cargas de operacin y de emergencia del sistema en su conjunto. Al igual que en las redes DRS y DCS, en estas redes de alta confiabilidad se usa un sistema trifsico de 3F-4H; por lo tanto, los alimentadores debern tener neutro corrido (3F-4H). Comnmente, estas redes se puede alimentan por medio de circuitos completamente subterrneos provenientes directamente de una subestacin de distribucin. En el caso de que estas redes fueran alimentadas por medio de circuitos existentes areos de 3F-3H, para respetar la conexin 3F-4H en la red subterrnea se optar por la alternativa ms econmica de las siguientes: Instalar el conductor de neutro desde la subestacin de distribucin Instalar un sistema de puesta a tierra flotante acatando las disposiciones normativas

FIG. 1.1.17 DETALLE DE SECCIONADOR TIPO PEDESTAL EN UNA RED TURSTICA

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1.1.13

DISTRIBUCIN INDUSTRIAL (DIS).

Los usuarios industriales representan grandes consumidores de energa elctrica, como son plantas de manufactura, petroqumicas, de acero, de papel y otros procesos industriales. Estos sistemas aunque son de distribucin y en ocasiones se alimentan en alta tensin a travs de lneas de subtransmisin (es decir mayores de 69 kV). Con frecuencia el consumo de energa de estas industrias equivale al de una pequea poblacin. El diseo y la operacin para el suministro de energa elctrica a estos consumidores, as como en los trabajos de mantenimiento se deber tomar en cuenta tanto la estructura de la red as como las posibilidades de transferencia de la carga, ya que esto determinar la confiabilidad del consumidor, que en este caso es muy importante debido al alto costo en los procesos de produccin que significara una interrupcin de energa. En estas redes se utiliza un sistema de 3F-4H, en el cual se debern contemplar las mismas consideraciones respecto al conductor de neutro que en las redes comercial (DCS) y de alta confiabilidad (DTS), es decir, se debe contar con un conductor de neutro corrido desde la subestacin de distribucin o bien, en su defecto instalarse un sistema de puesta a tierra flotante. La configuracin de las redes industriales puede ser en anillo con operacin radial en cualquiera de sus variantes, o bien en caso de requerirse, de alta confiabilidad utilizando equipos de transferencia. Esto se determina en funcin de los requerimientos de continuidad de los consumidores. Una caracterstica de este tipo de redes es la de no contar con circuitos de baja tensin, ya que en su mayora, los usuarios consumen grandes volmenes de energa lo cual justifica que instalen su propia subestacin particular para alimentarse en media tensin, por lo cual cada consumidor contar con una derivacin si se trata de una red configurada en anillo o bien, contar con dos derivaciones en el caso de una red de alta confiabilidad.

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FIG. 1.1.18 VISTA GENERAL DE UNA RED INDUSTRIAL

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1.2

MATERIALES AISLANTES

Un material aislante es aquel que impide la transmisin de la electricidad; por lo tanto, existe una gran cantidad de materiales que cumplen esta funcin como son: plstico, porcelana, vidrio, baquelita, compuestos polimricos, aceite mineral, gases inertes, etc. De esta gran cantidad de materiales aislantes, en el caso de las redes subterrneas el ms utilizado es el polietileno de cadena cruzada, mejor conocido como XLP aunque en algunas redes antiguas se pueden an encontrar materiales aislantes que en la actualidad ya no se utilizan para fabricar los diferentes elementos como cables y accesorios. Tal es el caso del etileno-propileno (EP), tambin existen cables que en otras divisiones de CFE (en la Cd. de Veracruz, p. ej.) se tienen instalados desde hace muchos aos con aislamiento de papel impregnado en aceite y cubierto con un revestimiento de plomo; sin embargo, actualmente se encuentran fuera de norma y ya no sern instalados en las redes de CFE. A continuacin se describen algunos de los materiales aislantes usados actualmente en las redes subterrneas y su elemento de aplicacin: No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Material aislante Polietileno de cadena cruzada (XLP) Porcelana Etileno propileno dieno (EPDM) Gas hexafluoruro de azufre (SF6) Aceite mineral dielctrico Etileno propileno (EP) Policloruro de vinilo (PVC) Aceite vegetal Polietileno de alta densidad (PAD) Uso Cables de potencia y de baja tensin Boquillas de transformadores Accesorios de media y baja tensin Seccionadores pedestal y sumergible Transformadores y seccionadores Cables de potencia y cintas aislantes Cintas aislantes Seccionadores pedestal y sumergible Cables de baja tensin

FIG. 1.2.1 Aislamiento de XLP (Polietileno de cadena cruzada)

FIG. 1.2.2 Aislamiento de Porcelana

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FIG. 1.2.3 Aislamiento de EPDM

FIG. 1.2.4 Aislamiento interno de gas SF6

FIG. 1.2.5 Aislamiento interno de aceite mineral

FIG. 1.2.6 Aislamiento interno de aceite vegetal

FIG. 1.2.7 Aislamiento de PVC (Policloruro de Vinilo)

FIG. 1.2.8 Aislamiento de EP (Etileno Propileno)

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Como ya se mencion anteriormente, la caracterstica de estos materiales es la de no permitir el paso de la corriente elctrica razn por la cual se les llama materiales aislantes o aislamientos. Esta cualidad se denomina resistencia elctrica y se representa con el smbolo R cuyas unidades de medida son los ohms (). En el caso de las redes subterrneas es importante conocer el valor de la resistencia del aislamiento tanto de los equipos elctricos (como son los transformadores y seccionadores) como de los cables de potencia que las componen. Cada material presenta una resistencia diferente debido a su composicin molecular y adems est afectada por los parmetros fsicos del cable como son espesor y longitud del mismo. En los cables de potencia valor de R (llamado resistencia de aislamiento) est dado por la siguiente expresin, por lo comn en M-m:

Donde:

R K D d

= = = =

Resistencia de aislamiento Valor constante caracterstico del material aislante Dimetro sobre el aislamiento Dimetro sobre la pantalla del conductor

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1.3

CLASIFICACIN DE LOS CABLES EN BAJA, MEDIA Y ALTA TENSIN

La funcin primordial de un cable de potencia aislado es la de transmitir energa elctrica a una corriente y tensin preestablecidos, durante cierto tiempo. En el caso de CFE, las tensiones a que estarn sometidos los cables de baja tensin sern de 220/127 volts en sistemas 3F-4H y 120/240 volts en sistemas 1F-2H, mientras que en media tensin sern de 13 200 volts, 23 000 volts y 34 500 volts y finalmente en alta tensin (tambin llamado subtransmisin) los valores de tensin sern de 69 000 volts, 85 000 volts y 115 000 volts. Entonces se establece la clasificacin de los cables subterrneos en cuanto a su nivel de tensin en: Cables de baja tensin (hasta 600 volts) Cables de potencia de media tensin (de 15 00 volts hasta 34 500 volts) Cables de potencial de alta tensin (de 69 000 volts hasta 115 000 volts) A su vez, los cables de baja tensin, utilizados en CFE se dividen, considerando su configuracin, en: o Cable unipolar. Est constituido por un solo conductor con aislamiento que puede ser de color negro o blanco.

FIG. 1.3.1 VISTA GENERAL DE UN CABLE UNIPOLAR DE BAJA TENSIN

o Cables mltiples en configuracin triplex. Este cable es utilizado en sistemas monofsicos de 2F-3H. Est constituido por tres cables unipolares reunidos entre s, dos de los cuales se utilizan como fases y deben tener un aislamiento color negro y el tercer cable se debe utilizar como neutro de seccin reducida y su aislamiento debe ser de color blanco. La identificacin de los cables de fase se realiza por medio de una estra que sobresale de la superficie del aislamiento o bien, por una lnea de color a lo largo de todo el cable, mientras que en el otro cable de fase no se tiene marca alguna.30

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FIG. 1.3.2 VISTA GENERAL DE UN CABLE TRIPLEX DE BAJA TENSIN

o Cables mltiples en configuracin cudruplex. Este cable es utilizado en sistemas trifsicos de 3F-4H. Est constituido por cuatro cables unipolares reunidos entre s, tres de los cuales se utilizan como fases y deben tener un aislamiento color negro y el cuarto cable se debe utilizar como neutro de seccin reducida y su aislamiento debe ser de color blanco. La identificacin de los cables de fase se realiza por medio de una estra que sobresale de la superficie del aislamiento o bien, por una lnea de color a lo largo de todo un cable, mientras que en otro cable de fase se tienen dos estras paralelas o bien dos lneas paralelas de color a lo largo de todo el cable, mientras que el cable de fase restante, no tiene marca alguna.

FIG. 1.3.3 VISTA GENERAL DE UN CABLE CUADRIPLEX DE BAJA TENSIN.

Las caractersticas tcnicas de los cables de baja tensin que se utilizan en las redes subterrneas de CFE estn normalizadas por la Especificacin CFE E0000-02 Cables

para 600 V con Aislamiento de Polietileno de Cadena Cruzada o Polietileno de Alta Densidad.

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Por su parte, los cables de potencia de media tensin utilizados por CFE se clasifican por: tipo de conductor: con conductor de aluminio

FIG. 1.3.4 VISTA GENERAL DE UN CABLE DE POTENCIA CON CONDUCTOR DE ALUMINIO.

con conductor de cobre

FIG. 1.3.5 VISTA GENERAL DE UN CABLE DE POTENCIA CON CONDUCTOR DE COBRE.

tipo de aislamiento aislamiento de polietileno de cadena cruzada (XLP) aislamiento de polietileno de cadena cruzada retardante a las arborescencias (XLP-RA) caractersticas del lugar de operacin cable de potencia para ambientes secos: es aquel cuyo diseo no implica proteccin contra el ingreso de humedad en la pantalla metlica

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FIG. 1.3.6 VISTA GENERAL DE UN CABLE DE POTENCIA PARA AMBIENTES SECOS.

cable de potencia para ambientes hmedos: es aquel cuyo diseo implica la proteccin contra el ingreso de humedad en la pantalla metlica

FIG. 1.3.7 VISTA GENERAL DE UN CABLE DE POTENCIA CON PARA AMBIENTES HMEDOS.

Las caractersticas tcnicas de los cables de potencia de media y alta tensin que se utilizan en las redes subterrneas de CFE estn normalizadas tanto por la Norma de Referencia NRF-024-CFECables de potencia monopolares de 5 kV a 35 kV, como por la Especificacin CFE E0000-17 Cables de potencia para 69 a 138 kV con aislamiento de XLP. Las partes que componen un cable de potencia deben estar diseados primordialmente para soportar el efecto combinado producido por la tensin a que est sometido y la corriente que conduce en su interior; adems de considerar aspectos de temperatura y humedad.33

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Los elementos de un cable de potencia para cumplir con estas funciones son los siguientes: CONDUCTOR: AISLAMIENTO: CUBIERTA: es el elemento por el cual fluye la corriente elctrica es el elemento que soporta la tensin aplicada es el elemento que proporciona la proteccin contra el ataque del tiempo y los agentes externos

Adems de los componentes anteriores, cuando un cable de potencia est sometido a una tensin mayor a los 5 000 volts, requiere de un cuarto elemento fundamental para su operacin correcta. Este elemento se denomina PANTALLA, que como funcin principal permite una distribucin de los esfuerzos elctricos en el aislamiento en forma radial y simtrica, logrando que en el espacio inmediato al conductor se tenga una tensin de lnea uniforme y en la parte exterior del cable de potencia se tenga un potencial igual a cero al tenerse una conexin de puesta a tierra, tambin uniforme. En general, un cable de potencia de media tensin tpico, usado por CFE cuenta con las siguientes partes:

FIG. 1.3.8 DETALLE DE LOS ELEMENTOS QUE COMPONEN UN CABLE DE POTENCIA NORMALIZADO POR CFE

La funcin de cada una de estas partes se describe a continuacin: Conductor: es el elemento por cual circula la corriente elctrica, misma que est determinada tanto la seccin transversal (calibre) del mismo.

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Bloqueador contra el ingreso de humedad: es el elemento que evita que la humedad circule en forma longitudinal a travs del conductor. Pantalla semiconductora sobre conductor: es el elemento cuy funcin bsica es la de evitar concentraciones de esfuerzos que se presentan en los intersticios de un conductor cableado, a consecuencia de la forma de los hilos. Aislamiento: es el elemento cuya funcin es confinar la corriente elctrica en el conductor y contener el campo elctrico dentro de su masa. Pantalla semiconductora sobre aislamiento: es el elemento cuya funcin es la de asegurar que el campo elctrico se distribuya uniformemente en la superficie del aislamiento, ya que una distribucin no uniforme conduce a un incremento de esfuerzos elctricos en algunos fragmentos del cable, con su consecuente deterioro. El contacto ntimo de la pantalla semiconductora con el aislamiento, la conexin fsica adecuada de la pantalla metlica a tierra y, en general, la correcta aplicacin de las pantallas sobre el aislamiento asegura la eliminacin de estos esfuerzos tanto de forma longitudinal como tangencial. La conexin fsica a tierra de las pantallas, en dos o ms puntos, es una prctica que debe observarse con especial cuidado. Pantalla o malla metlica: la pantalla metlica tiene dos funciones, la primera es crear una distribucin radial y simtrica de los esfuerzos elctricos en la direccin de mxima resistencia del aislamiento mientras que la segunda es la de proveer al cable de una capacitancia a tierra uniforme. El diseo de una pantalla metlica se debe efectuar de acuerdo a la funcin que desempear en el cable y que puede ser cualquiera con cualquiera de los siguientes propsitos: a) b) c) Como malla electrosttica Para conducir corriente de falla Como pantalla de neutro

En CFE la pantalla metlica en los cables de potencia se utiliza para propsitos electrostticos.Cinta separadora: Las funciones de este elemento son las de sujetar a los alambres de cobre de la pantalla metlica para darles rigidez y de alguna manera bloquear el paso de la humedad haca la malla de tierras (pantalla metlica) del cable de potencia. Comnmente est fabricado de una cinta de plstico transparente llamada MYLAR.

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Cubierta de PVC: La funcin primordial de las cubiertas en sus diferentes combinaciones es la de proteger al cable de los agentes externos del medio ambiente que los rodea, tanto en la operacin, como durante la instalacin.

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1.4

SECCIONADORES

Para proporcionar flexibilidad en la operacin de una red subterrnea, es indispensable que las partes componentes de los circuitos de media tensin tengan la caracterstica de poder seccionarse en partes para que, en caso presentarse una falla el tramo afectado pueda ser aislado de una manera gil del resto de la red para minimizar la afectacin de los consumidores; de la misma forma; o bien, al momento de realizar los trabajos de mantenimiento que impliquen la desenergizacin de un tramo de la red, estas actividades no afecten el suministro de energa a los consumidores. Para cubrir este requerimiento, tanto los accesorios de media tensin como los equipos elctricos subterrneos cuentan con caractersticas especialmente diseadas para seccionar los diferentes tramos de la red. Por lo tanto, los seccionamientos en una red subterrnea se efectuar de dos formas: A travs de los equipos elctricos seccionadores y transformadores. subterrneos, como son

A travs de los conectores aislados separables de operacin con carga, para sistemas de 200 ampers.

Los primeros sern descritos con mayor amplitud en la unidad 3 de la presente gua, entre tanto los segundos se exponen a continuacin. Primero, se define como conectores aislados separables: al sistema completamente aislado, usado para efectuar la unin elctrica de un cable de potencia aislado a un equipo elctrico o a otros cables de potencia, o a ambos, de tal manera que la conexin entre ellos pueda ser establecida o interrumpida fcilmente acoplando o separando las partes de unin del conector con la interfase o interfases operativas. Es decir, que con este sistema el acoplamiento y la desconexin entre los cables de potencia y los equipos elctricos o entre los cables de potencia mismos, se efecta como si se armaran o se desmontaran las partes de un rompecabezas. Para la realizacin de maniobras con estos accesorios, debemos tener presentes estas dos consideraciones: a) Una vez armado el conjunto, se obtiene un sistema de frente muerto. Esto quiere decir que en condiciones normales no hay posibilidad de que con algn medio externo se alcance el conductor del cable de potencia ni las partes vivas del accesorio que se encuentran al voltaje nominal de la red.37

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b) El acoplamiento entre los diferentes accesorios se logra por medio de interfases operativas que estn estandarizadas por normas internacionales, por lo tanto existe la posibilidad de intercambiar los accesorios de diferentes fabricantes. Ahora bien, a los conectores aislados separables se les clasifica en dos grandes grupos, los cuales se diferencian entre s por su capacidad de conduccin de corriente. Estos dos grupos se denominan como sigue: Accesorios de 200 ampers Accesorios de 600 ampers

En forma general, los accesorios de 200 ampers a su vez estn subdivididos en dos grupos que son: o Operacin con carga o Operacin sin tensin mientras que los accesorios de 600 ampers nicamente estn diseados para una operacin sin tensin. De esta manera, dependiendo de la forma en que pueden ser operados por parte del personal, se tienen tres tipos de accesorios: Operacin con carga (200 ampers) Operacin sin tensin (200 ampers) Operacin sin tensin (600 ampers)

Esta clasificacin indica la forma en que el accesorio debe ser manejado por los linieros de redes subterrneas, es decir, para cada tipo de accesorio se debern tomar diferentes consideraciones al momento de ejecutar maniobras sobre el cable de potencia y los accesorios, as como al realizar trabajos de mantenimiento. Para el caso que nos ocupa nicamente se tendrn accesorios de 200 ampers de operacin con carga y con accesorios de 600 ampers de operacin sin tensin.

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a. OPERACIN CON CARGA. En este grupo se encuentran los conectores separables de 200 ampers. Esta clase de conectores de operacin con carga se caracteriza porque su conexin se efecta uniendo dos elementos, uno fijo y otro mvil entre los cuales se conforma una cmara que es donde se extingue el arco elctrico que se forma cuando la corriente es interrumpida. Esta conexin y desconexin se realiza metiendo o sacando el accesorio removible a presin sobre el accesorio fijo con un empujn firme para el caso de la conexin y un jaln tambin firme para desconectar ambos accesorios. Dentro de esta clasificacin se encuentran los siguientes accesorios:No. DESCRIPCIN 1. Conectador tipo codo 200 A operacin con carga 15 kV 2. Conectador tipo codo portafusible 200 A operacin con carga 15 kV 3. Terminal tipo inserto 200 A operacin con carga 15 kV 4. Conectador tipo codo 200 A operacin con carga 25 kV 5. Terminal tipo inserto 200 A operacin con carga 25 kV 6. Conectador mltiple 200 A operacin con carga 15 kV de 2 vas 7. Conectador mltiple 200 A operacin con carga 15 kV de 3 vas 8. Conectador mltiple 200 A operacin con carga 15 kV de 4 vas 9. Conectador mltiple 200 A operacin con carga 25 kV de 2 vas 10 Conectador mltiple 200 A operacin con carga 25 kV de 3 vas 11 Conectador mltiple 200 A operacin con carga 25 kV de 4 vas 12 Terminal tipo inserto doble 200 A operacin con carga 15 kV 13 Terminal tipo inserto doble 200 A operacin con carga 25 kV MARCA Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold CAT. No. 166LR-WX * 166FLR-WX * 274LR-WX * 1601A4 2701A4 164J2 164J3 164J4 274J2 274J3 274J4 1602A3R 2702A1

La construccin de stos accesorios se muestra a continuacin as como tambin en las figuras siguientes se ilustra la manera en que se realiza la extincin del arco entre los dos accesorios al conectarse o desconectarse con carga y por consiguiente, con potencial.

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Fig. 1.4.1 Conectador tipo codo 200 ampers operacin con carga 15 kV

Fig. 1.4.2 Conectador tipo codo portafusible 200 ampers operacin con carga 15 kV

Fig. 1.4.3 Terminal tipo inserto 200 ampers operacin con carga 15 kV

Fig. 1.4.4 Conectador tipo codo 200 ampers operacin con carga 25 kV

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Fig. 1.4.5 Terminal tipo inserto 200 ampers operacin con carga 25 kV

Fig. 1.4.6 Conectador mltiple 200 ampers operacin con carga 15 kV de 2 vas





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Fig. 1.4.12 Terminal tipo inserto doble 200 ampers operacin con carga 15 kV

Fig. 1.4.13 Terminal tipo inserto doble 200 ampers operacin con carga 25 kV

Como ya se mencion anteriormente la operacin de apertura y cierre con carga se realiza entre dos accesorios. Uno de estos accesorios es el conectador tipo codo de 200 ampers de operacin con carga, mientras que su contraparte puede ser cualquiera de los siguientes accesorios: o Terminal inserto 200 ampers de operacin con carga o Conectador mltiple de 200 ampers de operacin con carga de 2, 3 4 vas que, para efectos prcticos, se comporta como una barra aislada que conecta a 2, 3 4 terminales inserto de operacin con carga. Entre estos accesorios se realiza la extincin del arco cuando se realiza la accin de conexin o desconexin de un circuito subterrneo bajo condiciones normales, es decir, estos dos accesorios actan en conjunto como si se tratar de un rompedor de carga (load buster) del tipo areo. Las siguientes figuras ilustran el proceso que siguen los accesorios cuando se realiza la accin de conexin o desconexin entre el conectador tipo codo 200 ampers operacin42

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con carga y la terminal inserto 200 ampers operacin con carga. Sin embargo, la operacin del conectador tipo codo sera idntica si se tratase de una de las boquillas del conectador mltiple de 200 ampers operacin con carga de 2,3 4 vas. DESCONEXIN DE CONJUNTO CODO-INSERTO DE OPERACIN CON CARGA PASO 1. El conectador tipo codo se encuentra haciendo contacto firme con la terminal inserto por lo que la corriente fluye libremente en los elementos de conexin (contactos) que se forman con la parte metlica de la varilla (que tambin se le conoce como electrodo) del codo y un contacto metlico en forma de cilindro localizado dentro de la cmara del inserto.

FIG. 1.4.14 DETALLE DE OPERACIN CON CARGA ENTRE UN CONECTADOR TIPO CODO 200 Y UNA BOQUILLA TIPO INSERTO 200 PASO 1.

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PASO 2. El conectador tipo codo inicia su carrera haca fuera del inserto con lo cual empieza la formacin del arco elctrico al moverse los contactos de los dos accesorios.


PASOS 3, 4 Y 5

El codo contina su carrera haca afuera del inserto con lo cual se forma el arco elctrico al interrumpirse el paso libre para el flujo de la corriente. En este momento al formarse el arco elctrico, ntese que si bien la parte metlica de la varilla o electrodo del codo (contacto elctrico) ya se separ de la parte cilndrica metlica dentro del inserto (contacto elctrico), la parte plstica de color blanco de la varilla o electrodo del codo an permanece dentro del cilindro metlico del inserto, por lo cual se encuentra muy prximo al arco elctrico confinado en la cmara cilndrica del inserto. La accin del arco elctrico quema el material blanco (que entre otras caractersticas es desionizante) de la varilla o electrodo del codo as como tambin el material plstico existente dentro de la cmara del inserto, por lo que ambos, codo e inserto, expulsan gases que inmediatamente rellenan el espacio existente en la cmara cilndrica del inserto aumentando la presin en esta cmara de arqueo con lo que se enfra y desioniza el arco por lo que ste ya no se puede sostener y se extingue sin salir del conjunto codoinserto.44

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Al separarse los dos accesorios, una vez extinguido el arco elctrico, el estado que guarden ambos puede ser cualquiera de los siguientes: Codo con potencial e inserto con potencial Codo sin potencial e inserto con potencial Codo con potencial e inserto sin potencial

Cabe aclarar que el inserto definitivamente estar conectado a un equipo elctrico (por ejemplo, un transformador) o bien a otro accesorio que est slidamente conectado al cable de potencia. En el caso de un conectador mltiple, ste accesorio est unido slidamente al cable de potencia. Para este ltimo, al realizarse las operaciones descritas en los pasos 1 al 3, el comportamiento de la boquilla del conectador mltiple (tambin llamado J jota) tendr un comportamiento idntico al de la boquilla inserto, as como tambin, el estado que guardaran el codo y el conectador mltiple es46

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similar a los descritos entre el conectador tipo codo y la boquilla tipo inserto. Mientras tanto, el conectador tipo codo estar invariablemente conectado a un cable de potencia. En cambio, cuando se realiza la conexin del codo con el inserto, en condiciones normales el objetivo final es que ambos estn energizados, ya sea que inicialmente el codo est energizado y el inserto desenergizado con lo que al realizar la conexin el codo alimentar al inserto o a la inversa en donde el codo est desenergizado y el inserto energizado con lo que, al conectarse el inserto alimentar al codo. Durante todos estos movimientos de maniobra se presentar el arco y se extinguir del modo ya descrito. Tambin cabe la posibilidad de que ya en campo se requiera conectar o desconectar un codo desenergizado con un inserto desenergizado con lo que, al final ambos accesorios (con sus respectivos complementos, cable y equipo elctrico) quedarn desenergizados. En este caso, al realizar estas maniobras de conexin/desconexin no se presentar arco elctrico debido a la ausencia de potencial. Si consideramos que, para cada maniobra de conexin/desconexin y viceversa con potencial en alguno de los dos accesorios (codo e inserto) existe la formacin de un arco elctrico, entonces la parte blanca de plstico de la varilla del codo de operacin con carga expulsar gases al quemarse por la presencia del arco por lo que el material con el que est construida se erosionar y se desgastar. Ante esto se recomienda no realizar ms de 10 operaciones de cierre/apertura (conexin/desconexin) con carga para mantener la estabilidad del material de la varilla o electrodo del codo. De la misma forma, este tipo de codos de operaciones con carga tienen la capacidad de realizar una operacin de cierre contra falla sin que el operario resulte afectado por este cierre contra falla siempre y cuando el codo se encuentre en el caso que se menciona anteriormente de no tener ms de 10 operaciones de conexin/desconexin con carga. Por lo tanto se recomienda que, una vez que el conjunto codo-inserto haya alcanzada las 10 operaciones con carga o despus de haberse realizado un cierre contra falla, se deber de cambiar el conjunto codo-inserto para asegurar que no representan peligro alguno en su operacin. Una recomendacin prctica es instalar una tarjeta de material plstico en cada codo y, por medio de una perforadora, ir marcando con agujeros el nmero de veces que se opera con carga el conjunto codo-inserto.47

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Como ya se describi, el conjunto codo-inserto puede ser operado con cargas hasta de 200 ampers con un mximo de 10 operaciones de apertura/cierre y puede ser conectado contra falla en una sola ocasin. Cabe mencionar que este tipo de maniobras se realizan en forma habitual en las redes monofsicas porque los transformadores utilizados en las redes subterrneas monofsicas tienen la caracterstica de no tener otro medio de seccionamiento en media tensin. Sin embargo, este no es el caso de los transformadores trifsicos, por lo que se recomienda que en las redes subterrneas que tengan transformadores trifsicos, la apertura y cierre con carga se realice a travs de los medios de seccionamiento internos de los propios transformadores trifsicos para evitar el desgaste innecesario del conjunto codo-inserto. Con estos accesorios se realiza la operacin de apertura-cierra con carga. Sin embargo, el sistema de 200 ampers incluye tambin otros accesorios que se interconectan con los anteriores pero ya no son de operacin con carga, sino que, se operan o instalan en muerto o bien su funcin es la de cubrir los accesos al potencial como son los tapones aislantes. Estos accesorios se enumeran a continuacin:No. DESCRIPCIN 1. Tapn aislante 200 ampers para inserto 200 ampers 15 kV con punto de prueba 2. Tapn aislante 200 ampers para inserto 200 ampers 25 kV con punto de prueba 3. Boquilla estacionaria doble 200 ampers 15 kV 4. Boquilla estacionaria doble 200 ampers 25 kV 5. Boquilla estacionaria sencilla 200 ampers 15 kV 6. Boquilla estacionaria sencilla 200 ampers 25 kV MARCA Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold Elastimold CAT. No. 168DRG 274DRG 164FT 274FT 161SOP 272SOP

Fig. 1.4.19 Tapn aislante 200 ampers para inserto 200 ampers 15 kV con punto de prueba

Fig. 1.4.20 Tapn aislante 200 ampers para inserto 200 ampers 25 kV con punto de prueba

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Fig. 1.4.21 Boquilla estacionaria doble 200 ampers 15 kV

Fig. 1.4.22 Boquilla estacionaria doble 200 ampers 25 kV

Fig. 1.4.23 Boquilla estacionaria 200 ampers operacin con carga15 kV

Fig. 1.4.24 Boquilla estacionaria 200 ampers operacin con carga 25 kV

La manera en que se identifica un conectador tipo codo de 200 ampers de operacin con carga respecto de un conectador tipo codo de 200 ampers de operacin sin tensin es, la franja blanca que rodea el cuerpo cilndrico del accesorio; esto adems de la evidente diferencia entre su tamao y configuracin. Esta franja blanca se observa claramente en la siguiente figura:

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FIG. 1.4.25 DETALLE DE LA FRANJA BLANCA QUE IDENTIFICA A UN CONECTADOR TIPO CODO DE 200 AMPERS DE OPERACIN CON CARGA

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1.5

INDICADORES DE FALLA

La complejidad de algunas redes subterrneas requiere de dispositivos que permitan localizar las fallas de una manera simple y efectiva a un costo accesible. La solucin a este requerimiento es cubierto por un dispositivo llamada comnmente Indicador de Fallas. El indicador de falla es un dispositivo de cartula, aunque tambin puede ser del tipo de seal luminosa o movimiento de bandera y puede estar equipado con una accin de respaldo, que sea una sealizacin sonora. La funcin principal del indicador de falla es sealizar el paso de una corriente de falla de cortocircuito en sistemas de distribucin subterrnea. Los indicadores de falla se pueden clasificar de las siguientes formas: Por el nmero de fases: o Monofsicos o Trifsicos Por su forma de sealizacin: o Visible Cartula Tipo globo (ojo de pescado) Lmpara luminosa (LED) o Sonora o Radiofrecuencia o Salida remota Por su tipo de montaje: o TC de ncleo cerrado (tipo dona) o Punto de prueba Por su operacin: o De auto-restablecimiento por voltaje por corriente temporizado o De restablecimiento manual

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Un anlisis adecuado de la red, muestra que el uso de indicadores de falla situados a todo lo largo de la trayectoria del cable de potencia de media tensin brinda una solucin econmica y confiable para la deteccin y localizacin de fallas. En la prctica, los indicadores de falla en una red subterrnea se instalan en cada transformador o equipo de seccionamiento. Para localizar la seccin de falla del circuito se sigue la trayectoria desde la alimentacin hasta el punto normalmente abierto de la red en anillo, revisando cada indicador de falla a lo largo de la misma.FASES MONOFSICOS TRIFSICOS Cartula VISIBLE SEALIZACIN CLASIFICACIN DE INDICADORES DE FALLA MONTAJE SONORA RADIOFRECUENCIA SALIDA REMOTA TC DE NCLEO CERRADO (TIPO DONA) PUNTO DE PRUEBA Por voltaje OPERACIN AUTO-RESTABLECIMIENTO RESTABLECIMIENTO MANUAL Por corriente Temporizado Globo (ojo de pescado) Lmpara luminosa (LED)

FIG. 1.5.1 CLASIFICACIN DE INDICADORES DE FALLA

FIG. 1.5.2 INDICADOR DE FALLA DE TC CON NCLEO CERRADO CON SEALIZACIN DE CARTULA

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FIG. 1.5.3 INDICADOR DE FALLA DE PUNTO DE PRUEBA CON SEALIZACIN DE LMPARA LUMINOSA

FIG. 1.5.4 INDICADOR DE FALLA DE PUNTO DE PRUEBA CON SEALIZACIN DE SALIDA REMOTA (FIBRA PTICA)

Cuando se detecta un indicador con una indicacin de que ha ocurrido una falla, sta (la falla) se localiza entre el detector con indicacin de falla (indicador operado) y el siguiente detector con indicacin de normal (indicador no operado). Por ejemplo, considrese una falla en una red subterrnea del tipo residencial, en anillo con operacin radial, abierto aproximadamente al centro de la carga y provisto de transformadores con seccionador en anillo (figura 1.5.5). Si suponemos que la falla se present entre los transformadores E-4 y E-5, y que el lado B del seccionador en anillo del transformador E-7 est normalmente abierto como se indica en el diagrama de la figura siguiente, los pasos a seguir para restablecer el servicio en la red despus de ocurrida la falla seran los siguientes:53

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1. Inspeccionar los indicadores de falla desde la transicin 1 (T-1) hasta el transformador E-7. 2. Establecer el tramo fallado considerando que el transformador E-4 tendr operado el indicador de fallas mientras que el indicador del transformador E-5 estar sin abanderar. 3. Seccionar el transformador E-4 con lo cual se secciona de un lado el tramo fallado. 4. Seccionar el transformador E-5, con esto queda seccionado en sus dos extremos el tramo fallado. 5. Enlazar el transformador E-7, con esto la carga de los transformadores E-5 y E-6 se alimenta a travs del transformador E-7. 6. Localizar y corregir la falla en el tramo seccionado, lo cual se realiza con la ventaja de no tener la presin de restablecer en forma inmediata ya que todos los clientes cuentan con servicio.

E-1 T-1Circuito areo de media tensin

E-2

E-3

E-4

E-5

E-6

E-7NA (Punto normalmente abierto)

Cable subterrneo de media tensin con falla

T-2

E-14

E-13

E-12

E-11

E-10

E-9

E-8

FIG. 1.5.5 CASO TPICO DE USO DE INDICADORES DE FALLA EN UNA RED SUBTERRNEA

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UNIDAD 2

NORMAS DE DISTRIBUCIN CONSTRUCCIN LNEAS SUBTERRNEAS

OBJETIVO ESPECFICO: El estudiante interpretara las normas de un sistema de distribucin subterrneo en baja, media y alta tensin con la finalidad de utilizar en la construccin y mantenimiento de las mismas.


NDICE 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 Simbologa y sistemas Circuitos Componentes Planos Generalidades

Pg. 56 57 61 65 72

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2.1

SIMBOLOGA Y SISTEMAS.

Generalmente se entiende por simbologa al conjunto o sistema de smbolos, entendindose por estos a como la imagen con la que a travs de los sentidos (por ejemplo, visualmente) se representa un concepto de acuerdo a rasgos o caractersticas que se asocian con esta imagen por una convencin socialmente aceptada. Los smbolos deben diferenciarse de los signos, ya que estos ltimos "significan", es decir sirven como meros referentes o imgenes de una cosa; mientras los segundos, a ms de significar, "simbolizan", es decir que trasmiten un mensaje que constituye la idea simbolizada por el smbolo. Las convenciones en cuanto a definiciones y simbologas tienen un carcter fundamental cuando se transfiere informacin de un sistema elctrico, en las etapas de diseo, construccin, operacin y mantenimiento del mismo; por tal motivo, en las Normas de Distribucin Construccin Lneas Subterrneas de CFE establecen simbologa para utilizarse en los planos elctricos.

Fig. 2.1.1 Cartula de las Normas de Distribucin Construccin Lneas Subterrneas

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2.2 CIRCUITOS. Para los circuitos, los smbolos utilizados son los siguientes:

Fig. 2.2.1 Smbolos para planos

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Fig. 2.2.2 Smbolos para planos

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Fig. 2.2.3 Smbolos para Diagramas Unifilares

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2.3

COMPONENTES

Respecto a los diferentes componentes de una red subterrnea, accesorios, equipos, etc., se utilizan los siguientes smbolos:


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Fig. 2.3.3 Smbolos para Planos y Obra Civil

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Fig. 2.3.4 Smbolos para Obra Civil

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2.4

PLANOS

En todos los planos se utilizar la simbologa y nomenclatura indicadas en las Normas de Distribucin Construccin Lneas Subterrneas. Las instalaciones elctricas areas necesarias para alimentar la red subterrnea debern mostrarse en planos diferentes de sta. Todos los planos generales de media y baja tensin, obra civil y alumbrado pblico deben contener la siguiente informacin: o Norte geogrfico, el cual se indicar en el primero o segundo cuadrante del plano, orientado hacia donde convenga al proyecto. o Notificacin. o Trazo de calles con sus nombres. o Simbologa. Se podrn utilizar planos de las siguientes dimensiones (en mm): Plano tipo I (ANSI B)

Fig. 2.4.1 Plano tipo I (ANSI B)

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Plano tipo II (ANSI C)

Fig. 2.4.2 Plano tipo II (ANSI C)

Plano tipo III (ANSI D)

Fig. 2.4.3 Plano tipo III (ANSI D)

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El cuadro de referencia se dibujar en la esquina inferior derecha de cada plano y deber contener la informacin indicada en el siguiente dibujo:

Fig. 2.4.4 Cuadro de referencia para planos

Las escalas que se utilizarn para la elaboracin de planos de redes subterrneas, estarn en funcin del tamao del desarrollo, como se indica a continuacin: o Para el cuadro de localizacin general que permita ubicar al desarrollo con respecto a un punto importante de referencia: Escala 1:50,000 para la localizacin con respecto a la ciudad Escala 1:10,000 para la localizacin en un rea urbana o Para el rea de lotificacin se podrn utilizar: Escala 1:500 para desarrollos de 1 a 5 bancos de transformacin Escala 1:1,000 para desarrollos de 6 a 20 bancos de transformacin Escala 1:2,000 para desarrollos de ms de 20 bancos de transformacin67

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Cada plano deber contener toda la informacin necesaria para su clara comprensin e interpretacin y que como mnimo ser la siguiente: o PLANO GENERAL DE MEDIA TENSIN. Recuadro de localizacin general. Trayectoria de los circuitos. Localizacin de transiciones areo-subterrneas, indicando circuitos y subestaciones que las alimentan. Localizacin de equipos y dispositivos. Identificacin de equipos, circuitos y fases. Diagramas trifilares o unifilares, indicando todos los componentes elctricos tratndose de apegar los trazos a la configuracin real en campo. Cuadro de dispositivos en el cual se deber indicar el tipo, cantidad y caractersticas de los dispositivos elctricos, debindose indicar la ubicacin de cada uno de los elementos. Simbologa y claves elctricas del Plano de planta y diagrama trifilar o unifilar. Notas aclaratorias que sean necesarias. o PLANO GENERAL DE BAJA TENSIN. Trayectoria de los circuitos. Localizacin de transformadores, medidores y acometidas. registros, concentracin de

Identificacin de acuerdo a las Normas correspondientes de transformadores, circuitos, registros y concentraciones de medidores y de ser necesario las acometidas. Cuadro de cargas, en el que se indicar por cada transformador: Nmero. Carga por tipo de lote, departamento, etc. Cantidad de cada tipo de lotes, departamentos, etc. Carga por lotes, departamentos, etc. Carga por tipo de luminaria. Cantidad de cada tipo de luminaria. Carga por alumbrado. Carga total.68

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Capacidad del transformador. Porcentaje de utilizacin del transformador.

o PLANO DE DETALLES DE LA OBRA ELCTRICA. Estructuras de transicin areo-subterrneas. Conexiones del equipo y dispositivos. Conexiones de los sistemas de puesta a tierra. Concentraciones de medidores. Dispositivos de identificacin. Cualesquiera otros detalles importantes. o PLANO DE ALUMBRADO. Trayectoria de los circuitos. Localizacin de transformadores o registros de los que se alimentara la red de alumbrado, equipos de medicin, proteccin y control, luminarias y registros. Cuadro de cargas indicando por transformador: su nmero, carga por tipo de luminaria, cantidad de cada tipo de luminaria y carga total. Diagrama unifilar. o PLANO GENERAL DE LA OBRA CIVIL. Trayectoria de los bancos de ductos. Localizacin de bvedas, pozos de visita, registros, concentraciones de medidores, bases de equipos y muretes. Nomenclatura de todos los componentes de la obra civil. Cortes de avenidas, calles y banquetas. Cuadro de los componentes de la red, el que se indicar el nmero, tipo y norma de cada bveda, pozo de visita, registro, bases de equipo y muretes; para los bancos de ductos se indicar su nomenclatura. o PLANO DE DETALLES DE LA OBRA CIVIL. En este Plano se mostrarn los detalles constructivos de: bvedas, pozos de visita, registros, base de equipos muretes y detalles importantes, especificando su norma correspondiente. o MEMORIA TCNICA DESCRIPTIVA. Generalidades del desarrollo.69

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Nombre oficial del desarrollo y propietario. Localizacin. Tipo de desarrollo. Descripcin general. Etapas de construccin. Generalidades. Objetivo. Especificaciones, normas y reglamentos. Demandas elctricas. Fuentes de alimentacin. Tipos de sistemas a utilizar. Configuraciones de la red de media tensin. Material de conductores, tipo y nivel de aislamientote cables de media y baja tensin. Etapas de construccin. Clculos elctricos para determinar o Capacidad de transformadores. o Seccin transversal de conductores. o Ampacidad de cables. o Regulacin de voltaje. o Prdidas. o Cortocircuito.

Descripcin general del proyecto.

Descripcin de la obra elctrica.

Indicar cantidad de y ubicacin de transiciones de lneas de media tensin areas a subterrneas. Indicar el equipo de transformacin, seccionalizacin, proteccin, indicacin de fallas, accesorios de media y baja tensin que se instalarn. Descripcin de la red de media tensin. Descripcin de la red de baja tensin.70

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Descripcin de la acometida de media tensin, domiciliaria y a concentraciones de medidores. Conexiones de sistemas de puesta a tierra. Listado del equipo y materiales por instalar, indicando marcas, modelos y normas aplicables. Describir en forma breve los elementos de la obra civil que se utilizarn y su aplicacin, indicando las normas correspondientes. En base a las Normas correspondientes, describir la identificacin de los elementos elctricos y civiles que se realiza en Planos de proyectos y adems como se efectuar fsicamente en la obra dicha identificacin. Describir el sistema de alumbrado y los clculos elctricos correspondientes, tomando en consideracin que ser obligatorio el uso de sistemas de alumbrado ahorrador y circuitos de restriccin horaria.

Descripcin de la obra.

Identificaciones.

Alumbrado pblico.

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2.5

GENERALIDADES


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UNIDAD 3 EQUIPO ELCTRICO SUBTERRNEO

OBJETIVO ESPECFICO: El estudiante examinar los equipos elctricos en los sistemas de distribucin subterrneo en baja, media y alta tensin con el fin de operarlos adecuadamente y evitar accidentes.


NDICE 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 Introduccin equipo elctrico Transformadores Seccionadores Equipos de transferencia Accesorios separables

Pg. 80 80 97 101 102

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3.1 Introduccin equipo elctrico.En este captulo el estudiante conocer los equipos elctricos utilizados en las redes de distribucin subterrnea, en baja, media y alta tensin. Examinar los diferentes tipos, usos, caractersticas, operacin y mantenimiento, etc.

3.2

Transformadores.

Se denomina transformador a un dispositivo electromagntico que permite aumentar o disminuir el voltaje y la intensidad de una corriente alterna de forma tal que su producto permanezca constante (ya que la potencia que se entrega a la entrada de un transformador ideal, esto es, sin prdidas, tiene que ser igual a la que se obtiene a la salida) manteniendo la frecuencia. Los transformadores son dispositivos basados en el fenmeno de la induccin electromagntica y estn constituidos, en su forma ms simple, por dos bobinas devanadas sobre un ncleo cerrado de hierro dulce. Estas bobinas o devanados se denominan primario y secundario. La representacin esquemtica del transformador es la siguiente:

Fig. 3.2.1 Representacin esquemtica de un transformador elemental

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Siendo su smbolo el siguiente:

Fig. 3.2.2 Smbolo de un transformador de dos devanados Su funcionamiento es como se describe a continuacin: La bobina primaria recibe un voltaje alterno que har circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducir un flujo magntico en el ncleo de hierro. Como el bobinado secundario est arrollado sobre el mismo ncleo de hierro, el flujo magntico circular a travs de las espiras de este devanado secundario. Al haber un flujo magntico que atraviesa las espiras (vueltas) del "Secundario", se generar por el alambre del secundario un voltaje. Habra una corriente si hay una carga (si el secundario est conectado a una resistencia o a un foco por ejemplo) La razn de la transformacin del voltaje entre el bobinado "Primario" y el "Secundario" depende del nmero de vueltas que tenga cada uno. Si el nmero de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habr el triple de voltaje.

La relacin entre el voltaje de entrada (Vp), la aplicada al devanado primario y el voltaje inducido en el lado secundario (Vs), es directamente proporcional al nmero de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns) . Np / Ns = Vp / Vs

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Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del nmero de espiras de cada bobinado. Cuando el secundario tiene un mayor nmero de vueltas que el primario, el voltaje en aquel es mayor que en el primario y, por consiguiente, el transformador aumenta el voltaje. Cuando el secundario tiene un nmero menor de vueltas que el primario, el transformador reduce el voltaje. Sin importar cual sea el caso, la relacin siempre se da en trminos del voltaje en el primario, el cual puede aumentarse o reducirse en el devanado secundario. En general, los transformadores trifsicos pueden tener sus devanados conectados de dos formas distintas: o Devanado conectado en Delta () o Devanado conectado en Estrella ( Y ) Los transformadores normalizados por CFE para usarse en las redes subterrneas constan de un devanado primario con conexin en estrella (a diferencia de los transformadores para redes areas que tienen un devanado en delta) y un devanado secundario conectado tambin en estrella, ambos aterrizados. Esta configuracin se tiene para minimizar los efectos producidos por la ferrorresonancia que se presenta al realizar maniobras unipolares o monofsicas en sistemas subterrneos trifsicos. Adems de esto, la diferencia principal entre los transformadores areos y los transformadores subterrneos es el equipamiento con que estos ltimos cuentan para su conexin a los cables subterrneos as como para la proteccin propia del transformador.

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Fig. 3.2.3 Diagrama trifilar de un transformador con conexin delta-estrella (-Y)

En este caso en que la conexin es delta-estrella (-Y), en un transformador trifsico que opera a 13200 V entre fases en el lado primario y a 220/127 V en el lado secundario, la relacin de transformacin es de: N = 13200 V (220 V 3) = 13200 127 = 109.937

Fig. 3.2.3 Diagrama trifilar de un transformador con conexin estrella-estrella (Y-Y)

Para el caso de un transformador trifsico con devanados conectados en estrella-estrella (Y-Y) que opera en el lado primario a 13200 V entre fases y en el lado secundario a 220/127 V, la relacin de transformacin se adquiere en la siguiente frmula: N = 13200 V 220 V = 7621 V 127 V = 60.000

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3.2.1 Tipos de transformadores.Desde el punto de vista operativo, bsicamente se tienen dos grandes grupos en los que se dividen los transformadores subterrneos: Sistemas de 200 ampers Sistemas de 600 ampers Esto se deriva de la aplicacin de los accesorios con los cuales los transformadores se conectan a la red subterrnea. 3.2.1.1 Sistemas de 200 ampers Para este tipo de redes, donde se utilizan primordialmente conectores tipo codo de 200 amperes de operacin con carga adems de su complemento que es la terminal inserto 200 amperes operacin con carga, los calibres de los cables (tanto primarios como secundarios) son reducidos, esto es porque la corriente mxima que debern soportar es de 200 amperes. Por lo tanto, aqu son aplicables todos los accesorios de operacin con carga. Debido a la poca carga que se maneja en este tipo de redes, su uso comnmente se restringe al uso residencial (fraccionamientos y unidades habitacionales) y eventualmente se utilizan en redes del tipo comercial con pequeas demandas. Por tal motivo a los transformadores utilizados en este tipo de redes se le denomina TRANSFORMADOR TIPO DRS (Distribucin Residencial Subterrnea), el cual por especificaciones de CFE siempre ser de construccin tipo pedestal. Para este sistema se tienen transformadores DRS monofsicos y trifsicos. Los transformadores DRS monofsicos son los ms sencillos en su construccin pero, debido a su poco equipamiento, su operacin es menos simple que la operacin de los transformadores trifsicos. De entrada, el medio de seccionamiento y enlace en media tensin para formar la configuracin en anillo de la red subterrnea no cuenta con dispositivos en aceite (seccionadores en anillo sumergidos en aceite). Este seccionamiento se realiza a travs de un conectador tipo codo de 200 ampers de operacin con carga en conjunto con una terminal tipo inserto de 200 ampers de84

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operacin con carga, de hecho estos accesorios fueron originalmente diseados para su uso exclusivo en este tipo de transformadores y debido a su versatilidad, su uso se extendi a los transformadores trifsicos. Los elementos de proteccin con que cuenta un transformador monofsico nicamente son contra sobrecorrientes, teniendo los siguientes: a. Fusible de expulsin, tambin conocido como fusible bayoneta (BAY-ONET) o fusible tipo cigarro. b. Fusible limitador de corriente de rango parcial. c. Fusible de aislamiento d. Interruptor Termomagntico (ITM) Todos los fabricantes de transformadores los suministran con los dos primeros, mientras que los dos ltimos son opcionales y se entregan bajo pedido. Este par Fusible de Expulsin-Fusible Limitador de Corriente de Rango Parcial son los ms utilizados. Para cubrir las necesidades actuales, los fusibles de expulsin se disean para proteger contra la sobrecarga de capacidades (kVA) mayores, tanto en transformadores monofsicos como trifsicos. El arreglo que normalmente se maneja es un esquema de proteccin de dos fusibles con un fusible limitador de corriente de respaldo. En este arreglo, las fallas y las corrientes secundarias de sobrecarga se despejan con el fusible de expulsin (bayoneta), y las fallas de alto nivel de cortocircuito se despejan con el fusible limitador de corriente. Los dos fusibles estn conectados en serie y coordinados de modo que el fusible limitador de corriente funcione nicamente sobre faltas internas del propio transformador. Si el fusible de expulsin (bayoneta) no se usa en serie con un fusible limitador de corriente, entonces se requiere un fusible de aislamiento. El fusible de expulsin de alta corriente de sobrecarga, es un conjunto integrado por el fusible y una cmara de alojamiento diseada especialmente para reducir la temperatura de operacin. El diseo de la bayoneta permite que el cartucho (eslabn fusible) sea fcilmente reemplazable en campo. A diferencia del fusible de expulsin que se puede reemplazar en campo, el fusible limitador de corriente de rango parcial se encuentra dentro del tanque del transformador, por lo tanto este fusible cuando opera no se reemplaza en campo siendo necesario sacar de operacin el equipo y trasladarlo a un taller de reparacin. En todos los transformadores con configuracin en anillo se tienen boquillas para la entrada de la alimentacin y boquillas para la salida de la misma, por regla general las85

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ubicadas del lado izquierdo se conocen como LADO A y las del lado derecho como LADO B. De esta forma, el diagrama unifilar del transformador de pedestal monofsico para conectarse en anillo es el siguiente:

Conectador tipo Codo 200 A Operacin Con Carga

Conectador tipo Codo 200 A Operacin Con Carga

Lado AFusible de Aislamiento

Lado B S SFusible de Expulsin

Fusible Limitador de Corriente

Cambiador de Taps Devanado Primario Devanado Secundario Interruptor Termo Magntico

Aterrizamiento

Boquillas tipo espada

Figura 3.2.4 Diagrama unifilar de un transformador tipo pedestal monofsico con cuatro dispositivos de proteccin contra sobrecorriente (FE, Faisl, FLC e ITM). Como se observa en el diagrama, la boquilla tipo pozo del lado A entra al gabinete del transformador y conecta a una barra slida que se interconecta con la boquilla tipo pozo del lado B. En estas boquillas se conecta en forma atornillable la terminal inserto 200 ampers de operacin con carga; estos insertos se conectan a las boquillas tipo pozo del transformador a travs de una unin roscada para darle firmeza mecnica. Posteriormente, en los insertos se instalan los conectadores tipo codo 200 ampers operacin con carga, los cuales se conectan en forma de ensamble a presin. De esta forma es como se realizan las maniobras de seccionamiento y ser forma el anillo en este tipo de transformadores con lo que se aprovechan enteramente, las propiedades del conjunto codo-inserto de 200 ampers operacin con carga.

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Para el caso de los transformadores monofsicos, el hecho de tener dos boquillas en el lado de alta no quiere decir que se trate de un transformador monofsico para conectarse de fase a fase, sino que indica que la misma fase que alimenta al transformador por el lado denominado A es la que sale por la boquilla del lado denominado B ya que se trata de transformadores de retorno por tierra mejor conocidos como YT. Las capacidades normalizadas de estos equipos son: 37.5, 50, 75 y 100 kVA.

Figura 3.2.5 Fusible de expulsin de alta capacidad de sobrecorriente dentro de su cartucho completo

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Figura 3.2.6 Vista de corte del conjunto del fusible de expulsin integrado con su cartucho

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Figura 3.2.7 Vista general de un transformador monofsico tipo pedestal

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Los transformadores trifsicos DRS utilizan los mismos medios de proteccin que los transformadores monofsicos DRS. La nica diferencia operativamente hablando es que, aparte de los diferentes voltajes de salida y las fases que de ellos derivan, los transformadores trifsicos cuentan con la ventaja de tener un seccionador en anillo de 200 amperes en su devanado de media tensin (lado de alta); de esta forma, las propiedades del conjunto codo-inserto 200 amperes de operacin con carga en realidad no son indispensables para la operacin de estos transformadores en las redes en anillo, ya que la operacin con carga para enlazar o desenlazar la red primaria se realiza con el seccionador que est sumergido en aceite, el cual extingue el arco formado al abrir o enlazar el anillo primario.

Figura 3.2.8 Montaje del fusible de expulsin en su cmara de alojamiento

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Figura 3.2.9 Vista lateral del conjunto fusible cartucho y bayoneta

Conectador tipo Codo 200 A


Seccionador en anillo de 200 A

Lado A

Lado B

Fusible de Aislamiento

S S

Fusible de Expulsin

Fusible Limitador de Corriente Cambiador de Taps Devanado Primario Devanado Secundario Interruptor Termo Magntico Aterrizamiento


Figura 3.2.10 Diagrama unifilar de un transformador trifsico tipo DRS para sistemas de 200 ampers

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Figura 3.2.11 Vista general de conexin de fusibles de expulsin y limitadores de corriente de rango parcial en transformador trifsico DRS En un transformador trifsico en anillo, las boquillas son marcadas como H1A, H2A, H3A, para la conexin de los cables de la fuente A, y como H1B, H2B, H3B, para los de la fuente B, mientras que el neutro primario se identifica por H0. Esto indica que la boquilla H1A corresponde a la fase A del lado A, la boquilla H2A corresponde a la fase B del lado A y la boquilla H3A corresponde a la fase C del lado A, mientras que la boquilla H1B corresponde a la fase A del lado B, la boquilla H2B corresponde a la fase B del lado B y la boquilla H3B corresponde a la fase C del lado B. Las capacidades de los transformadores trifsicos DRS son: 75, 112.5, 150 y 225 kVA.92

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3.2.1.2 Sistemas de 600 ampers Para los redes con sistemas de 600 ampers, las cuales se utilizan primordialmente para alimentar cargas del tipo comercial de alto consumo as como a desarrollos tursticos e industriales, los calibres del cable de potencia de la red primaria son mayores (500 y 750 kCM); por tal motivo, los accesorios para el cable de potencia son ms robustos y sus uniones para interconectarse son del tipo roscadas. Por esto, los accesorios sern invariablemente para operarse sin tensin, es decir, si se requiere desconectar un codo de 600 ampers, ste no puede operarse o manejarse con en el caso de las instalaciones DRS, sino que necesariamente se deber seccionar el tramo de circuito para trabajar sobre ellos con el tramo desenergizado es decir en muerto. A este tipo de equipos o transformadores que se utilizan en este tipo de redes se les conoce como DCS (Distribucin Comercial Subterrnea) y su montaje puede ser de tipo pedestal o sumergible. Para este tipo de transformadores, de acuerdo a la norma de CFE, no se tienen de tipo monofsico, nicamente se manejan equipos trifsicos con devanados estrella-estrella como el tipo DRS. Las capacidades de los transformadores DCS son 300 y 500 kVA. A diferencia de los transformadores DRS, estos transformadores estn protegidos nicamente por un fusible limitador de corriente de rango completo. Este accesorio combina la alta capacidad de interrupcin de un fusible limitador de corriente de uso general con fusibles que se alojan en cmaras secas, es decir, que no requieren de aceite aislante para su enfriamiento. Estos portafusibles se operan con prtiga aislada. El montaje del portafusible es para operarse sin carga por lo que tiene un aviso integrado a un mecanismo tipo clavija de seguridad, esto es para prevenir cualquier retiro involuntario del fusible mientras que el transformador se encuentra energizado. Desde su diseo, los portafusibles de operacin sin carga se anclan mecnicamente con el mecanismo del seccionador radial de operacin con carga, por lo tanto, se debe tener un cuidado extremo de no modificar este arreglo.

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Por el contrario, cuando el transformador est desenergizado por la operacin del seccionador radial de operacin con carga, el bloqueo de seguridad se puede mover permitiendo el acceso a los fusibles limitadores de corriente de rango completo.

Figura 3.2.12 Vista del mecanismo de bloqueo para acceder a los fusibles limitadores de corriente en transformadores DCS.

Figura 3.2.13 Conjunto de fusible limitador de corriente de rango completo con su ensambladura tipo bayoneta.94

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Figura 3.2.14 Conjunto de fusible limitador de corriente de rango completo con su ensambladura tipo bayoneta

Figura 3.2.15 Detalle de la cmara de un fusible limitador de corriente de rango completo fallada.95

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Seccionador en Anillo de 600 A

Lado A Seccionador Radial

Lado B

Fusible Limitador de Corriente Cambiador de Taps Devanado Primario Devanado Secundario Aterrizamiento


Figura 3.2.15 Diagrama unifilar de un transformador trifsico tipo DCS para sistemas de 600 ampers

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3.3 Seccionadores.El seccionador es un equipo que se utiliza para interrumpir o restablecer corrientes en circuitos elctricos en forma manual o automtica. Los sistemas de distribucin subterrnea son susceptibles a fallas, por lo tanto, requieren de equipos que aslen los circuitos elctricos que presentan un dao. La afectacin al sistema depende del tipo de seccionador instalado. As tambin, los sistemas exigen equipo de seccionalizacin con el que se puedan hacer conexiones y desconexiones giles y seguras, las caractersticas y cantidad de los equipos irn acorde a la importancia del sistema de distribucin a utilizar.

Fig. 3.3.1 Vista general de un seccionador tipo pedestal En los sistemas de distribucin subterrnea residencial, comercial, turstico e industrial encontramos seccionadores de diferentes caractersticas operativas, cada uno diseado para un fin determinado.

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3.3.1

Principio de operacin.

El principio bsico de operacin es la apertura o cierre de dos contactos para interrumpir o restablecer una corriente en un circuito elctrico, extinguiendo el arco producido. Se tienen seccionadores que manejan los contactos por medio de mecanismos de resortes o neumticos y para la extincin del arco elctrico se usan cmaras de interrupcin en aceite, aire vaco o de hexafluoruro de azufre.

3.3.2 Tipos de seccionadores.Por su operacin los seccionadores se clasifican: a. Manuales b. Automticos Los seccionadores manuales son aquellos que requieren de personal para su operacin de apertura y cierre o reposicin de fusibles. Los seccionadores automticos son aquellos que para su operacin de cierre o apertura no requieren de personal.98

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Por su tipo de construccin los seccionadores se clasifican en: a. b. c. tipo pedestal tipo sumergible transferencia automtica tipo pedestal

El seccionador tipo pedestal de acuerdo al nmero de vas tiene colocados sus accesorios, boquillas, etc. En uno o dos frentes, para el caso de un frente solo se tiene un gabinete adosado al tanque que al abrirse, el personal tiene acceso a las conexiones, accesorios y perillas externas de los contactos ubicados en el interior del tanque. As tambin, encontramos la placa de datos con el diagrama de conexiones del equipo. Para el caso de dos frentes el tanque viene provisto de dos gabinetes uno al lado opuesto del otro, regularmente este equipo es de operacin manual y su colocacin se hace sobre una base a nivel del piso. El seccionador tipo sumergible est construido de tal manera que aun cua

norma cfe documental

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