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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA
UNIVERSIDAD POLITCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA
FEDERICO BRITO FIGUEROA
LA VICTORIA- ESTADO ARAGUA
Coordinacin de Creacin Intelectual yDesarrollo Socio Productivo
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRASOBRETENSIONES EN LAS LNEAS DE DISTRIBUCIN DE 34,5 KVDE LOS CIRCUITOS PEON Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DECORPOELEC ZONA ARAGUA
PNFELM 4 -14 604
Proyecto Socio Integrador como requisito final para optar al ttulo de
Ingeniero en Electricidad
Autores:T.S.U. Daro A. Lartguez P. C.I.: 3.846.571
T.S.U. Pablo Ruiz C.I.: 7.274.504
Tutor Acadmico:Prof. Toms Sequera
Maracay, Diciembre 2014
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Coordinacin de Creacin Intelectual yDesarrollo Socio Productivo
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRASOBRETENSIONES EN LAS LNEAS DE DISTRIBUCIN DE 34,5 KVDE LOS CIRCUITOS PEON Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DECORPOELEC ZONA ARAGUA
PNFELM 4 -14 604
Proyecto Socio Integrador como requisito final para optar al ttulo de
Ingeniero en Electricidad
Autores:T.S.U. Daro A. Lartguez P. C.I.: 3.846.571
T.S.U. Pablo Ruiz C.I.: 7.274.504
Tutor Acadmico:Prof. Toms SequeraTutor Metodolgico:
Prof. Juan Muoz
Coordinador del Proyecto:Profa. Frimny lvarez
Tutor Industrial:Ing., Esp.; Msc. Jos Luis Rodrguez
Maracay, Diciembre 2014
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REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA
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FEDERICO BRITO FIGUEROA
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Coordinacin de Creacin Intelectual yDesarrollo Socio Productivo
APROBACIN DEL ASESOR ACADMICO
En mi carcter de Asesor Acadmico del Trabajo Socio Integrador titulado:
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRASOBRETENSIONES EN LAS LNEAS DE DISTRIBUCIN DE 34,5 kV. DE
LOS CIRCUITOS PEN Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DE CORPOELEC ZONA ARAGUA,
Cdigo: PNFELM -4 14 604, presentado por los T.S.U. : DARO ALBERTO
LARTGUEZ PEZ Y PABLO MARA RUIZ PAREDES, titulares de la cdula
de identidad N. 3.846.571 Y 7.274.504, como requisito para optar al ttulo de
INGENIERO EN ELECTRICIDAD, considero que dicho trabajo rene los
requisitos y mritos suficientes para ser sometido a la presentacin pblica y
evaluacin por parte del jurado examinador que se designe.
En la ciudad de Maracay, a los 25 del mes Noviembre del 2014.
Prof. Ing. Toms SequeraC.I. 13.357.872
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APROBACIN DEL ASESOR METODOLOGICO
En mi carcter de Asesor Acadmico del Trabajo Socio Integrador titulado:
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA
SOBRETENSIONES EN LAS LNEAS DE DISTRIBUCIN DE 34,5 kV. DE
LOS CIRCUITOS PEN Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DE CORPOELEC ZONA ARAGUA,
Cdigo: PNFELM -4 14 604, presentado por los T.S.U. : DARO ALBERTO
LARTGUEZ PEZ Y PABLO MARA RUIZ PAREDES, titulares de la cdula
de identidad N. 3.846.571 Y 7.274.504, como requisito para optar al ttulo de
INGENIERO EN ELECTRICIDAD, considero que dicho trabajo rene los
requisitos y mritos suficientes para ser sometido a la presentacin pblica y
evaluacin por parte del jurado examinador que se designe.
En la ciudad de Maracay, a los 25 del mes Noviembre del 2014.
Prof. Juan MuozC.I. 4.568.500
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APROBACIN DEL COORDINADOR DE PROYECTO
En mi carcter de Asesor Acadmico del Trabajo Socio Integrador titulado:
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRASOBRETENSIONES EN LAS LNEAS DE DISTRIBUCIN DE 34,5 kV. DE
LOS CIRCUITOS PEN Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DE CORPOELEC ZONA ARAGUA,
Cdigo: PNFELM -4 14 604, presentado por los T.S.U. : DARO ALBERTO
LARTGUEZ PEZ Y PABLO MARA RUIZ PAREDES, titulares de la cdula
de identidad N. 3.846.571 Y 7.274.504, como requisito para optar al ttulo de
INGENIERO EN ELECTRICIDAD, considero que dicho trabajo rene los
requisitos y mritos suficientes para ser sometido a la presentacin pblica y
evaluacin por parte del jurado examinador que se designe.
En la ciudad de Maracay, a los 25 del mes Noviembre del 2014.
Frimny lvarezC.I: 11.988.179
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PLANILLA DE INSCRIPCION DEL PROYECTO
Trayecto: V Ao:__2014 Seccin: nica____ Rgimen: Nocturno
Docente Coordinador: Frimny Alvarez Fecha: 10 / 03 / 2014
Cdigo de Proyecto: PNFELM414-604 Estado: Aragua Municipio:
Girardot
Parroquia: __Los Tacariguas Sector: __La Coromoto_____
INTEGRANTES DEL COLECTIVO DE ESTUDIANTES.Apellido y Nombre Telfono Correo
Daro Alberto Lartguez Pez 0416 342 76 06 [email protected]
Pablo Mara Ruiz Paredes 0414 830 58 12 [email protected]
BREVE DESCRIPCION DEL PROYECTOUbicacin de la Comunidad donde se realizara el Proyecto:CORPOELEC Sector Los Tanques Tocoron Villa de Cura Estado Aragua
En qu consiste:Mejoramiento del Sistema de Proteccin contra Sobretensiones en las lneas de distribucin
de 34,5 kv. de los circuitos Pen y Camejo pertenecientes a la subestacin villa de cura I
Integracin con la Comunidad a travs de:
Relacin con el Plan Nacional Simn Bolvar 2007-2013:
Docente Coordinador de Proyecto:Frimny lvarez
C.I: 11.988.179
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AGRADECIMIENTOS
Cuando se alcanza una meta producto de la inversin de mucho esfuerzo,tesn y perseverancia, resulta ineludible sentir en profundidad el deseo deexpresar agradecimiento por todo aquello que de una u otra manerafundament ese propsito. Es por ello que debo dar el reconocimiento atodas estas personas.
En primer lugar a Dios por haberme regalado una vida maravillosa llena deespiritualidad y amor.
Con profundo amor agradezco a mi madre y padre, que durante mi vida
fueron mi soporte en tiempos difciles, y sobre todo mi fuente de inspiracin.
A t Damaris Daz, mi compaera ideal que desde que llegaste a mi vida lahas llenado de infinita felicidad, a mis retoos: Oretna, Yessenia y Dariana,
junto a mis traviesos nietos; Cesar Alberto y Julin Jeremas.
A toda mi familia, quienes en algn momento de mi vida, me han apoyado enmis propsitos.
A quienes sin tener vnculos sanguneos se han convertidos en mi presencia
fsica, apoyndome en esta etapa de mi vida; gracias a mis compaeros detrabajo y a todos amigos.
Gracias a todos!Daro L.
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AGRADECIMIENTOS
Dios, gracias por darme la vida y la felicidad que me has dado enestos das de mi vida y por darme las fuerzas para salir adelante con xito enla culminacin de mis estudios de Ingeniera.
Agradezco a mi Madre Mara Margarita, a mi Padre Pablo Ruiz, a mishermanos Emiro, Ender, Ivn y Jairo, por ser parte importante en miexistencia y brindndome su apoyo durante el tiempo de estudio.
Esposa Amada gracias por tu gran apoyo y entusiasmo de siempre,gracias Yliana, somos uno y mis logros son tuyos. QUERIDOS HIJOS hoyestoy compartiendo mis logros con ustedes, pero anhelo el da cuando
ustedes compartan sus logros conmigo, los Amo.
A toda mi familia por el apoyo y nimo que recib en todo momentopara alcanzar esta meta pendiente de mi vida. Gracias Ing. Jess Pez e Ing.Doris Pacheco, gracias Ta Fany, Ta Chipi, To Jess, To Mario, To Ramna todos gracias.
A todos mis compaeros de clases quienes me acompaaron en cadatrayecto de nuestra carrera Universitaria, en especial a Richard Villanueva yDaro Lartiguez.
Quisiera dejar escrito mi agradecimiento a unas personas muyespeciales que quiero con toda el alma. Coro Bastidas de Paredes y JosParedes ( To Jess ).
A todos mis amigos sin excluir ningn pero en especial a Luis ManuelRodrguez, Julio Cesar Zacaras, Edmundo Carrasco, Gabriel Pacheco Ruiz,Jess Agustn Dall, mil gracias por tantos aos compartiendo, todos ms de35 aos!!!
A mis profesores les doy las ms eternas gracias y muy especiales al
Ing. Tomas Sequera, Ing. Juan Muos, Ing. Francisco Moreno, Lcdo. MaikelNavas y Profesora Frimny lvarez.
No tengo palabras para agradecer el aporte determinante paraculminar con xito este proyecto al, Ing. Jos Luis Rodrguez le deseo salud,prosperidad y muchos xitos.Pablo Mara Ruiz Paredes
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DEDICATORIA
Son muchas las personas que merecen mi reconocimiento por su ayuda,apoyo y orientacin; de modo pues que debo brindar este trabajo a algunas
personas que vienen a mi mente en este momento, por haber sido
fundamentales en mi proceso de crecimiento profesional y personal; el Ing.
Toms Sequera por las enseanzas impartidas con gran dedicacin en las
aulas de clases para transmitir sus conocimientos, el Ing. Jos Luis
Rodrguez por las orientaciones de gran utilidad dadas en la culminacin de
la fase tutorial industrial y el Ing. Vicente Uztariz por su actitud receptiva para
atender mis dudas en los momentos en que solicite de sus buenos oficios
as mismo debo dedicar esta investigacin a personas que me dieron un
espaldarazo para alcanzar el logro obtenido; el Abg. Luis Martnez Valera por
depositar en m la confianza de alcanzar esta meta propuesta, el Lcdo. Jos
Guerra por darme ese estrechn de mano cada vez que l me encontraba
realizando mis tareas y el Lcdo. Arturo Pea por respaldar en cada momento
el esfuerzo dedicado para alcanzar este propsito
A ellos les dedico este captulo de mi vida y a quienes no nombr, sepan
que de igual manera los llevo en mi corazn, junto con un gran
agradecimiento.
Daro L.
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DEDICATORIA
Dedico este Proyecto de grado a mis hijos Kevin Jos, Jos Alejandroy Pablo Jos.
Corran como locos si solo es inevitable
de lo contrario aceleren el paso
Nunca olviden dejar un espacio
a la paz y al silencio.
Pablo Mara Ruiz Paredes
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UNIVERSIDAD POLITCNICA TERRITORIAL DEL ESTADO ARAGUA
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Coordinacin de Creacin Intelectual yDesarrollo Socio Productivo
Lnea de investigacin: Sistema Elctrico de Potencia.Autores: Lartguez P, Daro A
Ruz, Pablo
Tutor acadmico: Prof. Toms SequeraTutor de metodologa: Prof. Juan Muoz
Tutor industrial: Ing., Esp.; Msc. Jos Luis RodrguezFecha: Diciembre 2014
MEJORAMIENTO DEL SISTEMA DE PROTECCIN CONTRA SOBRETENSIONES EN LAS LNEASDE DISTRIBUCIN DE 34,5KV DE LOS CIRCUITOS PEON Y CAMEJO PERTENECIENTES A LA
SUBESTACIN VILLA DE CURA I DECORPOELEC ZONA ARAGUA
RESUMEN.La presente investigacin tiene como objetivo realizar una propuesta para mejorar elsistema de proteccin contra sobretensiones en las lneas de distribucin de 34,5kV. de los circuitos Pen y Camejo pertenecientes a la Subestacin Villa de Cura Ide CORPOELEC Zona Aragua, se ubica en la lnea de investigacin con nfasis en
el sistema de proteccin, en el que se aborda la problemtica existente en unsistema elctrico de potencia. Pretende generar un aporte para minimizar las fallasen las redes con alto nmero de interrupciones temporales y grandes prdidas enequipos de potencia, considerando eventos de origen atmosfricos, maniobras,transitorios de frecuencia industrial y descargas electrostticas; ya sean directas oindirectas. El estudio realizado se bas en la simulacin dinmica de la red elctricamediante el software DIgSILENT-Power Factory, para obtener las variableselctricas en puntos de acoplamiento comn, entre las sobretensiones y la red dedistribucin. La metodologa de investigacin est comprendida modalidad deProyecto Factible apoyado en una investigacin documental con un nivel deinvestigacin no experimental. El procedimiento comprende la bsqueda, revisin,anlisis e interpretacin de informacin documental y de experimentacin. La
recomendacin va dirigida al personal encargado de proponer los esquemas deproteccin de las redes elctricas, donde se plantea dispositivos de proteccincontra sobretensiones en las redes de distribucin que puedan eliminar o disminuiren gran proporcin las interrupciones del servicio elctrico, as como tambin, losdaos materiales causados al sistema de distribucin por este fenmeno.
Palabras Claves: Sobretensiones, Interrupciones, Transitorios, Redes elctricas.
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NDICEpp.
APROBACIN DEL ASESOR ACADMICO....... iiiAPROBACIN DEL ASESOR METODOLOGICO ivAPROBACION DEL COORDINADOR DE PROYECTO.. vPLANILLA DE INSCRIPCION DEL PROYECTO.. vi
AGRADECIMIENTOS viiDEDICATORIAS.. viiiRESUMEN.. xINDICE.. xiLISTA DE TABLAS... xiiiLISTA DE FIGURAS. xiv
INTRODUCCIN... 1CAPTULOS
I. EL DIAGNOSTICO 4
Caracterizacin de la Organizacin 4Nombre de la Organizacin. 4Descripcin de la actividad que realiza. 4Resea Histrica... 5Localizacin Geogrfica... 8Misin.. 8
Visin.. 8Estructura Organizativa 9Problematizacin 11
Descripcin del abordaje inicial del Proyecto......... 11Listas de problemas.... 13Descripcin del problema 14Declaracin del problema 16Fundamentacin del problema 16
Formulacin. 18Objetivo General 18Objetivos Especficos... 18
Justificacin 19Plan de Accin.. 21Cronograma de Actividades 23
II. LA PLANIFICACIN. 25
Modalidad de Investigacin.. 25
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Lnea de investigacin. 26Mtodos, Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin y
Procesamiento de la informacin...
26
Mtodo de Investigacin.. 26Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos 30
Procesamiento de la Investigacin. 32Ejecucin. 88
Fundamentacin Terica. 88Diseos y los Clculos. 105Simulacin (Validacin Terica). 119
Desarrollo. 123Ensamblaje del Diseo.Plan de Pruebas (Validacin Prctica)..
Plan de implementacin...
III. LA SISTEMATIZACIN DE RESULTADOS........................................ 143
Descripcin de las actividades realizadas con base en la planificacintomando en cuenta: ......
144
Las actividades programadas en la planificacin 144Las actividades realizadas en la fase ejecucin del proyecto. 144
Desviaciones presentadas en la ejecucin de las actividades(En el caso de haberlas)..Ajustes realizados en el caso de realizarse variaciones
Responsables de las actividades realizadasRegistros de fechas y horas de ejecucin de actividades.
Descripcin de los resultados y logros por objetivos.. 166Evaluacin..
Descripcin de los principales hallazgos durante la experienciade ejecucin de las actividades..Valoracin de los resultados esenciales de la experienciainvestigativaAlcances e impacto acadmico-formativo y social-investigativo...
CONCLUSIONES. 170
RECOMENDACIONES 172
GLOSARIOS DE TRMINOS........................................................................ 175
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS. 183
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ANEXOS
185
TABLA
LISTA DE TABLAS
CONTENIDO PP
1 Plan de Accin 21
2 Cronograma de actividades 23
3 Tensiones normalizadas de los Descargadores de xido deZinc (ZnO)
44
4 Algunos rangos de valores de resistencia tpicos 70
5 Curva Voltaje-Corriente del pararrayo (ZnO) 77
6 Valores tpicos de niveles de proteccin 79
7 Clasificacin del sistema en estudio 104
8 Constante para el tiempo de falla 105
9 Caractersticas tcnicas de los pararrayos de 34,5 105
10 Caractersticas fsicas de los pararrayos de 34,5 kV. 106
11 Caractersticas generales del pararrayos de 34,5kV. 107
12 Caractersticas del dielctrico de los pararrayos de 34,5kV. 107
13 Cuadro comparativo las caractersticas de los pararrayos de34,5kV
108
14 Parmetros de aislamientos para la seleccin de losdescargadores de sobretensiones
108
15 Caracterstica del conductor # 4/0 Arvidal 114
16 Tiempos empleados para la simulacin de cada evento 12217 Cuadro comparativo de los efectos de sobretensiones en las
barra de 34,5 kV. De la S/E Villa de Cura, Los Tanques yTocoron
140
18 Caractersticas del reconectador RVG de Los Tanques 145
xiii
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TABLA
LISTA DE TABLAS
CONTENIDO PP
19 Caractersticas del transformador T1 Los Tanques 146
20 Caractersticas del reconectador salida Menen 146
21 Caractersticas del reconectador salida Fadeaca 147
22 Caracterstica del reconectador a la entrada de la baha Tx2 148
23 Caractersticas del transformador T2 Los Tanques 149
24 Caractersticas del reconectador salida Tubomax 149
25 Caractersticas del reconectador salida Pavona 150
26 Caractersticas del reconectador salida Ceniza 151
27 Caractersticas del regulador VR-1 Los Tanques 151
28 Caractersticas del Disyuntor OX de la subestacin Tocoron 152
29 Caractersticas del transformador T1 Tocoron 153
30 Caractersticas del reconectador salida Magdaleno 154
31 Caractersticas del reconectador salida Yukery 155
32 Caractersticas del Disyuntor OX de la subestacin Tocoron 155
33 Caractersticas del transformador T2 Los Tanques 156
34 Caractersticas del reconectador salida Inos 157
35 Caractersticas del reconectador salida San Francisco 158
36 Caractersticas del regulador de la subestacin Tocoron 158
37 Carga promedio en amperios de los circuitos de salida en13,8 kV. Subestacin Los Tanques
159
38 Carga promedio en amperios de los circuitos de salida en13,8 kV. Subestacin Tocoron
160
39 Medicin de resistencia Rx Subestacin Los Tanques 161
40 Medicin de resistencia Rx Subestacin Tocoron 162
xiv
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TABLA
LISTA DE TABLAS
CONTENIDO PP
41 Las caractersticas de los pararrayos de 34,5kV. 163
42 Parmetros de aislamientos para la seleccin de losdescargadores de sobretensiones
165
43 Parmetros elctricos de los pararrayos de sobretensionesdeterminados en la investigacin
166
44 Caractersticas de los Pararrayos marca Cooper-VariSTAR 167
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FIGURA LISTAS DE FGURASCONTENIDO
PP
1 Estructura Organizativa CORPOELEC 10
2 Procedimiento empleado durante la investigacin 28
3 Estructura de un sistema de potencia 38
4 Esquema de distribucin radial 40
5 Esquema de Distribucin en Anillo 41
6 Sistema de Distribucin Mallado 41
7 Fenmenos de perturbaciones electromagnticas 47
8 Rayo producido por una nube cargada 48
9 Tormenta elctrica 49
10 Nube de tormenta 50
11 Sensor de imgenes de rayos 52
12 Asignacin de nivel cerunico a una currcula de superficie 53
13 Das de tormenta para el Estado Aragua 54
14 Induccin electrosttica 55
15 Picos de voltaje o corriente de corta duracin 56
16 Forma de onda de una sobretensin 58
17 Principales caractersticas de una sobretensin 58
18 Forma de onda de las sobretensiones temporales 58
19 Forma de onda de las sobretensiones de maniobra 60
20 Sobretensiones de motivacin atmosfrica 60
21Secuencias de descargas en un rayo de descargas dedescargas mltiples
64
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FIGURA LISTAS DE FGURASCONTENIDO
PP
22 Tensin de choque 65
23Circuito para anlisis de la puesta a tierra de sistema depotencia
67
24 Diferentes esquemas de conexin a tierra 68
25Variacin de la resistividad del suelo respecto a la humedada diferentes frecuencias
71
26Comparacin de la resistencia e impedancia; curvas de lneadiscontinua, escala derecha; curvas de lnea continua, escalaizquierda
72
27 Partes de Pararrayo autovlvula de xido de Zinc (ZnO) 75
28 Partes de pararrayo de silicio carbnico (SiC) 77
29 Caractersticas de los pararrayos ZnO y SiC 78
30Distancia mnima recomendada para la instalacin delpararrayo
82
31 Puntos de transicin: Propagacin, incidencia y reflexin 94
32 Nodo de transicin 95
33 Nodo de transicin con resistencia en serie 96
34 Nodo de transicin con resistencia en derivacin 97
35 Nodo de transicin con condensador en derivacin 98
36 Nodo de transicin con inductancia en serie 99
37 Nodo de transicin con condensador en serie 100
38 Nodo de transicin oscilatorio 101
39 Diagrama de Lattice 101
40 Representacin matemtica del Diagrama de Laticce 102
41 Coordinacin de aislamiento en tres niveles para 34,5 kV. 113
42 Definicin del conjunto de variables 118
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FIGURA LISTAS DE FGURASCONTENIDO
PP
43 Conjunto de variables cargadas en el programa 12044 Diagrama unifilar de las subestaciones Los Tanques y
Tocoron121
45 Barra 4 en 34,5 kV de la subestacin Villa de Cura 122
46 Barra principal en 34,5 kV de la subestacin Los Tanques 123
47 Barra principal en 34,5 kV de la subestacin Tocoron 124
48 Efectos de las sobretensiones en cada barra de 44,5 kV 125
49 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/S
Tocoron
126
50 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/STocoron
127
51 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura
128
52 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura
128
53 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/STocoron
129
54 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/S
Villa de Cura130
55 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/STocoron
131
56 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura
131
57 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SLos Tanques
132
58 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura
133
59Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura 134
60 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SLos Tanques
134
61 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/STocoron
135
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FIGURA LISTAS DE FGURASCONTENIDO
PP
62 Configuracin del pararrayo marca Cooper modelo VariSTAR 13663 Curva caracterstica del pararrayo marca Cooper modelo
VariSTAR137
64 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SVilla de Cura
138
65 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/SLos Tanques
138
66 Efecto producido en la barra principal en 34,5 kV de la E/STocoron
139
67 Diagrama unifilar de los circuitos Camejo y Pen 143
68 Vista panormica #1 recorrido de los circuitos Camejo yPen
144
69 Vista panormica #2 recorrido de los circuitos Camejo yPen
167
xix
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INTRODUCCIN
La Electricidad es una fuerza invisible que forma parte de la naturaleza, es
una de las principales fuentes de energa usadas en el mundo actual,
constituye una forma de uso permanente en el estilo de vida moderno, donde
el manejo de artefactos elctricos, medios de comunicacin, entre otros, son
imprescindibles en el quehacer diario del hombre actual; adems es insumo
en la totalidad de los procesos industriales de produccin.
En los ltimos aos debidos al crecimiento poblacional de la nacin la
Empresa CORPOELEC distribuidora de energa elctrica ha profundizado en
la expansin y adecuacin del Sistema Elctrico Nacional con la puesta en
marcha de nuevos proyectos de ampliacin en las areas de Generacin,
Transmisin y Distribucin requerido para satisfacer adecuadamente las
necesidades cada vez ms crecientes del consumo elctrico.
Ahora bien, el contexto estratgico de Distribucin es reducir las prdidastcnicas y no tcnicas mediante el diseo, construccin y operacin de una
red de distribucin segura, robusta y confiable e implementar planes de
adecuacin y mantenimiento para asegurar los niveles de calidad de servicio,
elaborar y ejecutar planes de ampliacin y mejora para satisfacer el
crecimiento de la demanda elctrica con el fin de contribuir al desarrollo
social.
As mismo, la red de distribucin de la energa elctrica es la parte del
sistema de suministro elctrico cuya funcin es el abastecimiento de energa
desde la subestacin de distribucin hasta los usuarios finales (medidor del
cliente). Esta misin debe asegurar el suministro del servicio de electricidad
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mediante una operacin estable en los niveles de tensin y continua en la
prestacin del servicio, lo cual debe traducirse en alta eficiencia y bajo costo.
La energa elctrica al ser un bien de consumo, debe mantener una
determinada calidad, ya que de lo contrario, afectara a todos los
equipamientos que dependieran de un modo directo o indirecto de sta.
Los sistemas elctricos de distribucin pueden ser susceptibles de
perturbaciones en la estabilidad del sistema a causa de una falla producida
en las redes elctricas debido a la presencia de fenmenos transitorios,
dando lugar a interrupciones del servicio de energa elctrica y causando una
serie de inconvenientes que perturban a los usuarios del servicio.
El origen de las perturbaciones que ocurren en las redes elctricas de
distribucin usualmente es de carcter transitorio o impulsos, distorsiones
armnicas, variaciones o deformaciones de frecuencia y picos de tensin.
Las variables correspondientes a carcter transitorio y picos de tensin
ocurren de forma instantnea dando lugar a sobretensiones.
Las sobretensiones transitorias se refieren a variaciones en la forma de
onda de tensin que dan como resultado condiciones de sobretensin
durante una fraccin de ciclo de la frecuencia fundamental. Las fuentes
comunes de estos transitorios son los rayos (Descargas atmosfricas),
operacin de los dispositivos de apertura o cierre de los sistemas elctricos y
el arqueo de conexiones flojas o fallas intermitentes.
Los sistemas de proteccin tienen como funcin principal salvaguardar a
las instalaciones elctricas y al personal que labore en ella, de los efectos
destructivos que se presentan en condiciones anormales en los sistemas
elctricos, tales como sobrecargas, cortocircuito, sobre temperatura y/o
perdidas de fase.
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http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bien_de_consumohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bien_de_consumohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica -
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Por lo tanto, el objetivo del presente estudio, es proporcionar a la
empresa CORPOELEC encargada de la distribucin y comercializacin del
servicio elctrico en el Estado Aragua, la solucin a la problemtica
presentada en las redes de 34,5 Kv. de los circuitos elctricos Pen y
Camejo pertenecientes a la Subestacin Villa de Cura I; las cuales
presentan interrupciones del servicio en las comunidades de la zona
industrial Los Tanques y as como en la poblacin rural de Tocoron.
El presente trabajo de investigacin est constituido por 3 captulos
expuestos de forma secuencial segn el avance de los objetivos delproyecto:
Captulo I, Plantea la problemtica existente en los circuitos Pen y
Camejo pertenecientes a la subestacin Villa de Cura I, se formula el objetivo
general y los especficos, se argumenta la justificacin del problema y se
describe el plan de accin y el cronograma de actividades. Captulo II,
Describe la metodologa de la investigacin y se indica la modalidad y la
lnea de investigacin, se exponen las tcnicas de recoleccin y
procesamiento de la informacin, fundamentacin terica, diseo, clculos y
validacin terica, ensamblaje, plan de pruebas e implementacin. Captulo
III, Presenta la exposicin de los resultados de la investigacin y sus
respectivos anlisis, muestra la valoracin del producto obtenido en la
investigacin. Finalmente se exponen las Conclusiones, Recomendaciones,
Anexos y Referencias Bibliogrficas.
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CAPITULO I
EL DIAGNSTICO
1.1 Caracterizacin de la Organizacin
Nombre de la Organizacin
Corporacin Elctrica Nacional CORPOELEC
Descripcin de la actividad que realiza
La Corporacin Elctrica Nacional (CORPOELEC), es una empresa
Elctrica Socialista, adscrita al Ministerio del Poder Popular para la Energa
Elctrica, es una operadora estatal encargada de realizar las actividades de
generacin, transmisin, distribucin y comercializacin de potencia y
energa elctrica. As mismo, es una institucin que nace con la visin de
reorganizar y unificar, en una empresa nica, al sector elctrico venezolano,
a fin de garantizar la prestacin de un servicio confiable, de calidad, eficiente,
no excluyente y con sentido social.
El parque de generacin del Sistema Elctrico Nacional, asciende a unos24.000 megavatios (MW) de capacidad instalada y est conformado por un
significativo nmero de infraestructuras, donde funcionan los complejos
hidroelctricos que ofrecen ms del 62% del potencial elctrico.Otro 35% de
la generacin de electricidad proviene de plantas termoelctricas, y casi un
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3% corresponde al sistema de generacin distribuida, conformada por grupos
electrgenos.
Por otra parte, CORPOELEC posee la ms extendida red elctrica del
pas, con un total de 18 mil kilmetros de lneas en 400, 230 y 115 kilovoltios;
180 Subestaciones y una capacidad de transformacin de ms de 24 mil
MVA. Adems de ello, CORPOELEC ha incorporado nuevas lneas de
transmisin que para el 2013 sumaron 214 kilmetros ms, y acometido el
reforzamiento del Sistema Elctrico Nacional, SEN con la construccin y
puesta en servicio de infraestructuras, adems posee una compensacin
capacitiva que alcanz los 167MVAR.
Para alimentar todo el sistema de distribucin, CORPOELEC cuenta con
742 subestaciones a escala nacional, de las cuales 398 corresponden a
subestaciones de Distribucin y 344 estn bajo la responsabilidad de
Transmisin. En esas 742 subestaciones se ubican 1.447 trasformadores de
potencia con una capacidad instalada de 28.314 MVA. Lo conforman 4.709
circuitos en los diferentes niveles de voltaje, con un recorrido total de 129.299
km. A lo largo de esta red de circuitos se encuentran instalados 668.912
transformadores de distribucin, los cuales totalizan una capacidad instalada
de 29.410 MVA.
Resea histrica
La Compaa Annima de Administracin y Fomento Elctrico (CADAFE)
fue una de las empresas ms grande del pas que suministr servicio
elctrico a toda la poblacin del territorio venezolano, fue creada en el 1958
con la finalidad de optimizar la administracin y operacin de las empresas
de electricidad dependiente del Estado venezolano que se encontraban
distribuidas en todo el pas.
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Siendo as, para el ao 1990 CADAFE enmarcado en el proceso de
reorganizacin y descentralizacin crea cinco (05) empresas filiales:
Compaa Annima Electricidad de Los Andes (CADELA), Compaa
Annima Electricidad de Oriente (ELEORIENTE),Compaa Annima
Electricidad del Centro (ELECENTRO),Compaa Annima del Desarrollo
Uribante Caparo (DESURCA) y en el 1998 la Compaa Annima Sistema
Elctrico de Monagas Y Delta Amacuro (SEMDA).
En esta orden de ideas, CADAFE a finales del 2007 se convierte en Filial
de la Corporacin Elctrica Nacional, el Ejecutivo Nacional a travs delMinisterio del Poder Popular para la Energa y Petrleo (MENPET) resolvi
reorganizar el territorio nacional en seis (06) regiones para el ejercicio de la
actividad de distribucin de potencia y energa elctrica, quedando
establecido en la publicacin de la Resolucin 190 del MENPET, en la
Gaceta Oficial N 38.785 del da 8 de octubre de 2007. Donde se establecen
las siguientes regiones:
1) Regin Noroeste que comprende los estados Zulia, Falcn, Lara y
Yaracuy.
2) Regin Norcentral integrada por los estados Carabobo, Aragua, Miranda
Vargas y Distrito Capital.
3) Regin Oriental conformada por los estados Anzotegui, Monagas, Sucre,Nueva Esparta y Delta Amacuro.
4) Regin Central que comprende los estados Gurico, Cojedes,
Portuguesa, Barinas y Apure.
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5) Regin Andina compuesta por los estados Mrida, Trujillo y Tchira.
6) Regin Sur integrada por los estados Bolvar y Amazonas.
Con la creacin de estas regiones se prev respuestas ms rpidas a los
problemas de servicio donde se pueda organizar mejor el crecimiento de la
infraestructura en funcin de los requerimientos del servicio y sobretodo del
pueblo de la Repblica Bolivariana de Venezuela que merece ser iluminado
con una Energa ptima que responda a sus intereses y necesidades.
Ante esto, la Corporacin Elctrica Nacional (CORPOELEC) creada el 31de julio de 2007, mediante el Decreto Presidencial N 5.330 que orden la
reorganizacin del Sector Elctrico Nacional con la finalidad de mejorar este
servicio en todo el pas.
El 21 de octubre de 2009, mediante Decreto N 6.991 publicado en la
Gaceta Oficial 39.294 del 28/10/2009, el Ejecutivo Nacional crea el Ministerio
del Poder Popular para la Energa Elctrica, MPPEE, al cual se adscribe a
CORPOELEC; Decreto ste que posteriormente fue reformado en la Ley de
Reforma Parcial de agosto de 2010 (Gaceta Oficial N 39.493).
Como hecho pblico el Decreto contempla que, todas las empresas
existentes en el sector, provenientes de los mbitos pblicos y privado
(EDELCA, EDC, ENELVEN, ENELCO, ENELBAR, CADAFE, GENEVAPCA,
ELEBOL, ELEVAL, SENECA, ENAGEN, CALEY, CALIFE Y TURBOVEN)
trabajaron en pro del avance del proceso de fusin, y facilitar la transicin
armoniosa del sector.
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Localizacin Geogrfica
Las actividades estratgicas, tcnicas y administrativas de CORPOELEC
estn centralizadas en la Oficina Principal ubicada en la ciudad de Caracas,
mientras que las actividades operativas de Generacin, Transmisin,
Comercializacin y Distribucin de Energa Elctrica, se encuentran ubicadas
geogrficamente en diecinueve(19) Estados del interior del pas servidos por
CORPOELC, los cuales reciben lineamientos y asesoramiento en los
aspectos tcnicos y administrativos de las diferentes Unidades Organizativas
de la Oficina Principal.
Misin
Desarrollar, proporcionar y garantizar un servicio elctrico de calidad,
eficiente, confiable, con sentido social y sostenibilidad en todo el territorio
nacional a travs de la utilizacin de tecnologa de vanguardia en la
ejecucin de los procesos de generacin, transmisin, distribucin y
comercializacin del Sistema Elctrico Nacional integrando a la comunidad
organizada, proveedores y trabajadores calificados, motivados y
comprometidos con valores ticos socialistas para contribuir con el desarrollo
poltico, social y econmico del pas.
Visin
Ser una Corporacin con tica y de carcter socialista, modelo en la
prestacin de servicio pblico, garante del suministro de energa elctrica con
eficiencia, confiabilidad y sostenibilidad financiera. Con un talento humano
capacitado, que promueva la participacin de las comunidades organizadas
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en la gestin de la Corporacin, en concordancia con las polticas del Estado
para apalancar el desarrollo y el progreso del pas, asegurando con ello una
buena calidad de vida para todo el pueblo venezolano.
Estructura Organizativa
La organizacin de CORPOELEC est basada en la teora Organizacional
LINEOFUNCIONAL Y DIVISIONAL, en la cual se destacan las lneas de
autoridad y responsabilidad as como las de comunicacin, indicando la
variedad de actividades que se realizan para alcanzar los objetivos de laEmpresa, de acuerdo con el Acta Constitutiva Estatutos y disposiciones
existentes.
La Direccin y administracin sern ejercidas por una Junta Directiva
integrada por un (1) Presidente y seis (6) Directores Principales, designados
de la siguiente manera: El Presidente y cuatro (4) Directores Principales, los
cuales son asignados por la Asamblea General de Accionistas, y dos (2)
Directores Principales Laborales, designados de conformidad con lo previsto
en la ley y dems disposiciones normativas que rigen la materia. El
Presidente de la Junta Directiva ser a la vez Presidente de la Compaa.
Las actividades administrativas, tcnicas y operativas de la Empresa, son
ejecutadas bajo la direccin de la Presidencia apoyndose en la Consultora
Jurdica y la Vicepresidencia Ejecutiva de Planificacin Estratgica y dos (2)
Unidades de Lnea denominadas Vicepresidencias Generales. La
Vicepresidencia General Tcnica agrupa las reas medulares de la Empresa
a travs de cuatro (4) Vicepresidencias Ejecutivas (Generacin, Transmisin,
Comercializacin/Distribucin y ATIT). As mismo, cuenta con la
Vicepresidencia General Administrativa que agrupa las reas de soporte y
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apoyo de la gestin de la Empresa, compuesta por dos (2) Vicepresidencias
Ejecutivas, (Finanzas y Gestin Humana) y dos (2) Direcciones Ejecutivas
(Logstica y Contrataciones).
Figura 1. Estructura Organizativa CORPOELEC
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La Corporacin Elctrica Nacional CORPOELEC, debe garantizar un
servicio elctrico en todo el territorio nacional, eficiente, con calidad, y sentido
social, sostenible, y en equilibrio ecolgico, que promueva el desarrollo del
pas.
Actualmente, el proceso de distribucin de la energa elctrica generada y
transmitida por CORPOELEC es posible gracias a 572 subestaciones
distribuidas en todo el territorio nacional, con una capacidad de
transformacin de 9.200 megavoltamperios, MVA y una red de distribucin
conformada por 88 mil kilmetros de longitud.
Problematizacin
Descripc in del abordaje inicial del proyecto
En la actualidad las subestaciones no atendidas de las poblaciones del
Sur de Aragua en particular Subestacin Los Tanques y Subestacin
Tocoron, disponen de unos equipos de proteccin para los circuitos elctricos
que gobiernan a los reconectadores instalados, estos equipos contiene una
variedad de funciones que deberan brindar un suministro de energa
elctrica de manera permanente y continuo, ya que este servicio constituye la
principal fuente que apunta al desarrollo econmico y social de esta
comunidad.
Ahora bien, en los ltimos aos se ha presentado con mucha frecuencia la
interrupcin del suministro elctrico de los circuitos Pen y Camejo
derivados de la Subestacin Villa de Cura I, con la irregularidad que
descargas atmosfricas y maniobras de apertura o cierre de seccionamiento
en las lneas por labores de mantenimiento originan la explosin interna de
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los descargadores y en consecuencia el disparo de los circuitos de
proteccin en la subestacin.
Es por esto, la necesidad de hacer los anlisis de fallas, estudios de
sobretensiones y clculos correspondientes que permitan mejorar el
funcionamiento en el despeje de fallas del sistema de proteccin de los
circuitos Pen y Camejo y as ofrecer un mejor servicio a la comunidad
afectada.
Con ello se quiere significar, que es necesaria una evaluacin del
fenmeno descrito y realizar los cambios necesarios en la configuracin delsistema de proteccin, para as, ofrecer una solucin a las recurrentes
interrupciones del servicio elctrico en los referidos sectores y velar por el
suministro de manera confiable y segura, garantizando un servicio
ininterrumpido a los usuarios; por parte de las empresas prestadoras del
servicio de electricidad.
Cabe considerar, dentro de la complejidad de un sistema elctrico de
potencia, las incidencias de descargas de origen atmosfrico, las maniobras
de mantenimiento por aperturas o cierres de circuitos, la existencia de
transitorios de frecuencia industrial y las descargas electrostticas;
representan la mayor causa de interrupciones momentneas o prolongadas
del suministro de energa elctrica en las redes de media tensin.
Por otra parte, las descargas atmosfricas en lneas de distribucin son
mucho ms crticas que en las lneas de transmisin, debido a que su nivel
de aislamiento es mucho menor, los daos generados por descargas
atmosfricas en lneas de distribucin, son debidos a descargas directas
sobre los conductores de fase o neutros, as como a descargas indirectas
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que no impactan directamente en la lnea pero alteran el campo
electromagntico a su alrededor, induciendo sobretensiones en la misma.
Es evidente el hecho de que el suministro de energa elctrica es una
funcin vital en la vida moderna, especialmente en las zonas urbanas de alta
densidad de poblacin, por cuanto que de esa energa depende el
funcionamiento de otros servicios bsicos.
Cabe acotar pues, que el abastecimiento de energa elctrica en esta
regin lo efecta la Gerencia de Distribucin CORPOELEC Aragua,
mediante el sistema de distribucin en el nivel de tensin de 34,5 kV. El
suministro de esta energa elctrica requiere de subestaciones de
distribucin y muchos kilmetros de lneas para entregar el fluido elctrico a
los usuarios: industriales, comerciales, agrcolas y residenciales.
Listas de problemas
La imposibilidad de utilizar cualquier artefacto elctrico por parte de los
usuarios del servicio elctrico, acarrea serias molestias y perjuicios a los
mismos; en materia econmica el impacto se manifiesta en los sectores
comerciales e industriales con prdidas de produccin y mercanca; a la
poblacin en general les afecta por eventuales interrupciones que involucren
a centros de atencin de salud, instalaciones educacionales, y en general en
materia de seguridad.
Por otra parte, la situacin que se presenta en los circuitos elctricos
Pen y Camejo de 34,5 kV, origina averas o daos a los equipos
conectados a las redes de distribucin como: transformadores,
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cortacorrientes, fusibles y descargadores de sobretensin entre otros,
adicionalmente esta falla pueden transferir impulsos a la red secundaria
debido a la capacitancia entre devanados de los transformadores, afectando
los equipos de los usuarios conectados a los circuitos de baja tensin tales
como contadores de energa elctrica, artefactos de uso domstico y
maquinaria de uso industrial; lo cual trae como consecuencia grandes costos,
tanto por el reemplazo de los equipos como por el mantenimiento correctivo a
que deben ser sometidos.
En tal sentido, se evidencia que los usuarios del sector sufren lasconsecuencias de las deficiencias e imperfecciones de las redes locales del
sistema de distribucin de energa elctrica, y frecuentemente se ven
afectados por la falta de continuidad del fluido elctrico; lo cual se deriva de
las condiciones en que se encuentran los circuitos: El Pen y Camejo de
34,5 kV, que alimentan a las Subestaciones (No atendidas) Los Tanques y
Tocoron, respectivamente.
Descripc in del problema
El desarrollo de una investigacin implica fundamentalmente conocer con
precisin, identificar y delimitar los aspectos comunitarios relacionados con
las dificultades de la comunidad, de all se desprende que, para efectuar el
levantamiento de la situacin actual de la problemtica en el sector obliga
entender que sus componentes de investigacin no se encuentran aislados;sino que siempre guardan relacin con el entorno, el cual en la mayora de
los casos determina el diagnostico.
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Por lo anteriormente planteado, la finalidad de las subestaciones dentro de
los sistemas elctricos de distribucin es transformar los niveles de tensin y
el objeto principal de las lneas es transportar el fluido elctrico hasta los
puntos de suministro de los usuarios, tanto las subestaciones como las lneas
de distribucin poseen dispositivos de proteccin para evitar la destruccin
de equipos o instalaciones por causa de una falla en el sistema elctrico.
Cabe destacar, que con la presencia de lluvias acompaadas de
descargas atmosfricas se observa la ruptura de los descargadores de
sobretensin que se encuentran instalados en los circuitos alimentadoresPen y Camejo de 34,5 Kv. lo cual origina el disparo del interruptor principal
de la Subestacin de distribucin Villa de Cura I transfirindola a la condicin
de fuera de servicio, dando lugar a la suspensin temporal del suministro de
energa en los sectores Los Tanques y Tocorn.
De igual forma, por razones de maniobras de apertura o cierre de
seccionamiento en las lneas por labores de mantenimiento, ocurren daos
en los descargadores valvulares que se encuentran ubicados en los prticos
de las subestaciones no atendidas, lo que implica la interrupcin del servicio
elctrico en el sector.
Finalmente, se aprecia que la problemtica referida a las redes de
distribucin de los circuitos Pen y Camejo de 34,5 kV, asociados a la
subestacin Villa de Cura I Zona Aragua, CORPOELC, que alimentan a las
Subestaciones no atendidas Los Tanque y Tocoron estn sometidas a
interrupciones que causan la suspensin del servicio elctrico en forma
recurrente.
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Declaracin del problema
El sistema de protecciones elctricas contra descargas atmosfricas est
ligado directamente con la confiabilidad y continuidad del suministro de
energa, razn por la cual cada equipo de los sistemas de distribucin de
energa elctrica que se encuentre dentro de un esquema de proteccin se
debe adaptar a una tcnica especfica de proteccin.
Ahora bien, resulta inevitable la ocurrencia de una falla en el sistema
elctrico y es por ello que se debe disponer apropiadamente delequipamiento necesario cuando se presentan las mismas para solucionar de
manera oportuna e inequvoca la falla. Las empresas elctricas tienen la
responsabilidad de acometer con prontitud la solucin de las fallas, por lo
tanto es importante que estas empresas acrecienten su capacidad de accin
a travs de la incorporacin de elementos que fortalezcan las herramientas
existentes y descubran las que se requieran incorporar.
En otra palabras, las interrupciones del servicio elctrico que se presentan
en los sectores los Tanque y Tocoron del Municipio Zamora en el Estado
Aragua, se encuentran relacionadas con el sistema de proteccincontra
sobretensiones en las redes elctricas de distribucin que abarcan las
caractersticas de aislamiento del sistema elctrico y los descargadores de
sobretensin.
Fundamentacin del problema
Las sobretensiones destruyen a menudo instalaciones y aparatos
elctricos y electrnicos. Los daos no solo se limitan a las instalaciones del
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sistema elctrico de potencia sino que tambin se extienden hasta los
aparatos de uso residencial, comercial e industrial.
Es por esto, que sin ninguna medida de proteccin eficaz contra
sobretensiones hay que acarrear altos costos de reparacin o adquisicin
nueva de los dispositivos afectados. Por lo tanto, es comprensible que las
medidas de proteccin para evitar destrucciones debidas a sobretensiones
resulten importantes, tanto para las empresas distribuidoras de energa como
para los usuarios del servicio elctrico.
Cabe sealar, que el sistema de proteccin contra sobretensiones esta
enmarcada dentro de las reglamentaciones contenidas en las Normas
Internacionales como IEEE, IEC; as como en la normativa nacional Cdigo
Elctrico Nacional CEN y las Normas COVENIN.
En este sentido, se comprende la Resolucin N 235, emitida por el
Ministerio de Energa y Minas en la Gaceta Oficial N 5.730 de fecha
23/09/2004, donde se dictan las Normas de Calidad del Servicio de
Distribucin de Electricidad; observando en el artculo 21que la Calidad del
Servicio Tcnico prestado se evaluar considerando indicadores que reflejen
la frecuencia y la duracin total de las interrupciones del servicio de
electricidad.
Todo esto lleva implcito la responsabilidad de CORPOELEC de ofrecer un
servicio elctrico de alta calidad a un costo econmicamente razonable.
Conllevando de esta manera a un anlisis de la falla, clculos y estudio del
sistema de proteccin contra sobretensiones necesaria para corregir las
causas que originan la explosin interna de los descargadores y en
consecuencia el disparo de los circuitos de proteccin en la subestacin,
adicionalmente se amerita determinar la reconfiguracin del punto de
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ubicacin fsica de la instalacin de los descargadores de sobretensiones en
los circuitos Pen y Camejo asociados a la subestacin Villa de Cura I, de
CORPOELEC Zona Aragua.
Por ltimo, se incluye la situacin de las comunidades del sector, quienes
se ven seriamente afectados por las recurrentes interrupciones a las que se
ven sometidos.
Formulacin
Objetivo General
Proponer una alternativa para mejorar el sistema de proteccin contra
sobretensiones en las lneas de distribucin de 34,5 kV. de los circuitos
Pen y Camejo pertenecientes a la Subestacin Villa de Cura Ide
CORPOELEC Zona Aragua.
Objetivos Especficos
1. Diagnosticar el sistema de proteccin contra sobretensiones de la red de
distribucin area de 34,5 kV.de los circuitos Pen y Camejo pertenecientes
a la subestacin Villa de cura I.
2. Identificar las fallas presentadas en las lneas de distribucin de 34,5 Kv.
segn las incidencias de sobretensiones en los circuitos Pen y Camejo.
3. Evaluar el sistema de puesta a tierra de las lneas de distribucin de 34,5 kV.
existente en los circuitos Pen y Camejo.
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4. Proponer soluciones tcnicas econmicamente factibles, para mejorar el
desempeo actual del sistema de proteccin contra sobretensiones en las
lneas de distribucin de 34,5 kV. de los circuitos Pen y Camejo.
Justificacin
Las protecciones constituyen un factor ineludible para la vida humana, de
igual manera es, para los equipos instalados en una subestacin o lneas de
distribucin del sistema elctrico de potencia. El suministro del servicio
elctrico en forma continua y segura, se obtiene delineando un sistema deproteccin que asegure la accin inmediata ante fallas o perturbaciones que
pongan en riesgo el producto final que requiere del uso de la energa
elctrica.
En este sentido, el estudio para mejorar el sistema de proteccin contra
sobretensiones en las lneas de distribucin de 34,5 kV, de los circuitos
Pen y Camejo, elaborado en esta investigacin es de suma importancia
para la empresa CORPOELEC, debido a las innumerables interrupciones
que se presentan en estos circuitos elctricos y al dao que le causan las
mismas a los equipos asociados al sistema, as como la reduccin de las
molestias que causan estas interrupciones a la comunidad.
De manera que, la presente investigacin establece la necesidad de
determinar las causas que intervienen en las fallas tcnicas que presentan
los descargadores de sobretensiones y en consecuencia proponer una
alternativa que permita solventar la problemtica existente.
Para ello, el aspecto ms relevante para justificar esta investigacin es
eliminar los contratiempos que le causa las interrupciones del servicio
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elctrico a la comunidad, mediante la correccin de la anomala presente en
el sistema de proteccin contra sobretensiones en las lneas de distribucin
de 34,5 Kv. de los circuitos el Pen y Camejo asociados a la subestacin de
distribucin Villa de Cura I.
As mismo, se pretende lograr un sistema elctrico cnsono con las
necesidades de la poblacin del sector, fundamental para su desarrollo y
contribuir con una mejor calidad de vida, por lo que CORPOELEC, tiene la
responsabilidad de brindar un servicio eficiente de energa elctrica, tal como
lo dispone el artculo 36 de la Ley Orgnica del Servicio Elctrico (LOSE).
Finalmente, el desarrollo de la presente investigacin permitira a la
empresa CORPOELEC, lograr la reduccin del nmero de interrupciones; y
en consecuencia minimizarlas prdidas econmicas por concepto de gastos
de reparaciones, adquisicin de equipos y personal en mantenimientos
correctivos; as como tambin disminuirlas molestias causadas a los usuarios
del servicio por la recurrencia de interrupciones del suministro de fluido
elctrico y adicionalmente minimizar las prdidas econmicas por los daos
ocurridos a los artefactos electrodomsticos e industriales.
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Plan de Accin (Tabla n 1)
Objetivos Metas Activ idades Responsables RecursosDiagnosticar el sistema deproteccin contrasobretensiones de la red dedistribucin area 34,5b kV delos circuitos El Pen y Camejopertenecientes a la SubestacinS/E Villa de Cura I.
Realizar un diagnstico delsistema de proteccin contrasobretensiones de la red dedistribucin
Determinar las Caractersticas de :
- Ubicacin geogrfica de lossectores Los Tanques y Tocoron.
- Tendido elctrico de los circuitos.
- Equipos instalados en lassubestaciones.- Caractersticas delos equipos.
- Estudiantes de la UPT-Aragua- Personal encargado deSubestacin S/E Villa deCura I
Humanos:- Estudiantes de la UPT-Aragua.- Personal encargado deSubestacin S/E Villa de Cura.
Materiales:Libretas de registrosLpicesCmarasOtras.
Identificar las fallas presentadasen las lneas de distribucin de34,5 Kv. segn las incidenciasde sobretensiones en loscircuitos El Pen y Camejo.
Detectar las fallas que sepresentan en las lneas dedistribucin, atendiendo a lasrecurrencias de lassobretensiones en los circuitosPen y Camejo.
- Revisar las estadificas de las fallasregistradas en los aos 2012 y 2013,asociadas a los circuitos Pen yCamejo.
- Registrar y anotar en hojas blancasla cantidad de fallas asociadas adescargas atmosfricas que incidensobre los circuitos.
- Estudiantes de la UPT-Aragua.
- Personal encargado deSubestacin S/E Villa deCura I.
Humanos:
- Estudiantes de la UPT-Aragua.- Personal encargado deSubestacin S/E Villa de Cura.
Materiales:Libretas de registrosLpicesCmarasOtras
Evaluar el sistema de puesta atierra de las lneas dedistribucin de 34,5 kV.existentes en los circuitosPen y Camejo.
- Evaluacin del sistema actualde la puesta a tierra.
- Evaluacin del sistema actualde proteccin contrasobretensiones.
- Medicin de la puesta de losequipos de los circuitos Pen yCamejo.
- Verificacin de las caractersticasde los descargadores desobretensiones.
- Estudiantes de la UPT-Aragua.
- Personal encargado deSubestacin S/E Villa deCura I.
Humanos:- Estudiantes de la UPT-Aragua.
- Personal encargado deSubestacin S/E Villa de Cura.
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Plan de Accin (Tabla n 1) (Cont.)
Objetivos Metas Activ idades Responsables Recursos- Realizar Clculos de los mrgenesde proteccin que proporcionan losdescargadores de sobretensiones alos equipos del sistema elctrico depotencia
Materiales:Libretas de registrosLpicesCmarasCalculadoraHojas blancasOtras.
Proponer soluciones tcnicaseconmicamente factibles, paramejorar el desempeo actualdel sistema de proteccin
contra sobretensiones en laslneas de distribucin de 34,5kV. de los circuitos Pen yCamejo
- Revisin de los dispositivos deproteccin contrasobretensiones existentes en elmercado
- Estudio tcnico de lossistemas de proteccin contrasobretensiones propuesto.
- Estudio econmico de lossistemas de proteccin contrasobretensiones propuesto
Revisar las caractersticas de losdiferentes tipos de dispositivos deproteccin contra sobretensiones- Evaluacin del modelo de
descargador de sobretensiones.
- Evaluacin econmica de lasdiferentes opciones de proteccin.
- Proponer alternativas para elmejoramiento de los mrgenes deproteccin.
Estudiantes de la UPT-Aragua
- Personal encargado de
Subestacin S/E Villa deCura
Humanos:- Estudiantes de la UPT-Aragua- Personal encargado deSubestacin S/E Villa de Cura
Materiales:Libretas de registrosLpicesCmarasCalculadoraHojas blancasOtras.
Fuente:Autores de la Investigacin (2014)
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Cronograma de actividades (Tabla n 2).
Actividades/Semanas
Agosto Sept iembre Octubre Noviembre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Ubicacin geogrficade los sectores.
Caractersticas deltendido elctrico delos circuitos.
Caractersticas delos equiposinstalados en lassubestaciones.
Caractersticas delos equiposinstalados.
Anlisis de lasestadsticas de fallas(Ao 2012 y 2013).
Cantidad de fallasasociadas adescargas
atmosfricas queinciden sobre loscircuitos.
Evaluacin alsistema de puestade los circuitos.
Evaluacin delascaractersticas de losdescargadores desobretensiones
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Cronograma de actividades (Tabla n 2)(Cont.)
Actividades/
Semanas
Agosto Sept iembre Octubre Noviembre
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Caracterstica de losdescargadores desobretensiones
Realizar Clculos delos mrgenes deproteccin queproporcionan losdescargadores desobretensiones a losequipos del sistemaelctrico de potencia
Revisar lascaractersticas de losdiferentes tipos dedispositivos deproteccin contrasobretensiones
Proponeralternativasa evaluarpara el mejoramientode los mrgenes deproteccin.
Plantear evaluacindel esquema de
proteccinRealizar evaluacineconmica delsistema de puesta atierra
Evaluacin delmodelo dedescargador.
Evaluacineconmica de lasopciones deproteccin.
Fuente:Elaborado por los Autores de la Investigacin Segn Diagrama deGantt. (2014)
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CAPITULO II
LA PLANIFICACIN
Metodologa de investigacin
Modalidad de investigacin
De acuerdo a las caractersticas del proyecto de investigacin que se
realizar, referido al mejoramiento del Sistema de Proteccin contra
sobretensiones referente a las lneas de distribucin de 34,5 KV de los
circuitos Peon y Camejo asociados a la subestacin no atendida Villa de
Cura I de CORPOELEC zona Aragua, la investigacin se encuentra dentro
de la modalidad de proyecto factible, que en la opinin de Balestrini (2002)
consiste en la investigacin, elaboracin y desarrollo de una propuesta de un
modelo operativo viable para solucionar problemas, requerimientos o
necesidades de organizaciones o grupos sociales; puede referirse a laformulacin de polticas, programas, tecnologas, mtodos o procesos (p.
131), Es decir, una vez realizados los estudios relacionados sobre
aislamiento elctrico, proteccin contra sobretensiones y la coordinacin de
protecciones elctricas se presentarn propuestas de soluciones para la
problemtica planteada de los cuales determinaran condiciones ms
operativas y viables al sistema de potencia.
Al mismo tiempo es una investigacin de campo que se apoya en una
investigacin documental segn el Manual de Trabajos de Grado de
Especializacin y Maestra y Tesis Doctorales de la Universidad Pedaggica
Experimental Libertador (UPEL, 2006) establece:
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El anlisis sistemtico de problemas de la realidad, con el propsitobien sea de describirlo, interpretarlos, entender su naturaleza y factores
constituyentes, explicar sus causas y efectos, o predecir su ocurrencia,haciendo uso de mtodos caractersticos de cualquier paradigma oenfoque de investigacin conocidos o en desarrollo (p.18)
Los datos de inters son recogidos en forma directa de la realidad; en este
sentido se trata de investigaciones a partir de datos originales o primarios.
Lnea de investigacin
Segn las particularidades del proyecto se encuentra ubicado en la lnea
de investigacin de ingeniera elctrica con nfasis en el sistema de
proteccin, por cuanto que se trata de abordar un problema circunscrito en
un Sistema Elctrico de Potencia referido al resguardo del mismo a travs del
mejoramiento del sistema de proteccin contra sobretensiones elctricas que
sern implementadas mediante la aplicacin que resulte del anlisis que se
realice y esto nos permitir comprobar y demostrar que los acoplamientos
resultantes sern las apropiadas al sistema y cumplirn con el resguardo delsistema elctrico deseado.
Mtodos, tcnicas e instrumentos de recoleccin y procesamiento dela informacin
Mtodo de Investigacin
Establecido la modalidad de investigacin y por las caractersticas propias
del objeto de estudio se adecua a un mtodo de investigacin noexperimental, al respecto Hurtado y Toro (1997) define al mtodo como un
conjunto de tcnicas, tcticas estrategias y procedimientos que utiliza el
investigador para dar respuesta al problema planteado y donde se explica
cada uno de los pasos que envuelve el proceso investigativo.(9)
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Ante esto, el estudio propuesto se adecua a los propsitos de un mtodo
de investigacin no experimental descriptivo, los mismos autores sostienen
que en la son aquellos que intentan describir un fenmeno dado, analizando
su estructura y explorando las asociaciones relativamente estables de las
caractersticas que lo definen (p.87). Es decir, en este mtodo de
investigacin no experimental, el investigador no construye ninguna
situacin, sino que observa situaciones ya existentes, las variables
independientes ya han ocurridos y no pueden ser manipuladas ni influir sobre
ellas porque ya sucedieron.
Es por eso que la metodologa empleada fue desarrollada en cuatro fases,
estas fueron diseadas para mantener una secuencia de acuerdo a los
objetivos planteados, familiarizacin con el sistema de distribucin de
CORPOELEC y un conjunto de conocimientos previos, una prctica en la
que se utiliza el software de simulacin y la incorporacin de anlisis y
posibles soluciones al problema planteado.
Cabe destacar que, esta investigacin se bas en un conjunto de
simulaciones realizadas a partir del software de sistemas de potencia
DIgSILENT-Power Factory.
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La metodologa empleada puede ser observada fcilmente segn el
esquema siguiente:
Figura 2. Procedimiento empleado durante la investigacin
A continuacin se enumeran y se explican brevemente las diferentes
etapas de investigacin:
Fases de la Investigacin
Fase1. Familiarizacin e investigacin terica
En primer lugar se toma en cuenta la investigacin terica efectuada, se
analiz gran parte de documentacin relacionada con el tema tratado. As
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como tambin la consideracin de las normas internas de CORPOELEC, que
tienen relacin con la materia.
De tal manera, el estudio bsico del sistema de distribucin de
CORPOELEC en la regin del sur de Aragua, se convierte en inicio de la
fase 1, esto nicamente alcanz criterios tcnicos y de operacin del
sistema, tales como, niveles de tensin, cantidad de subestaciones,
clasificacin y configuracin de stas, as como la longitud de los circuitos el
Pen y Camejo. Cabe destacar, que en esta fase se efectuaron visitas a las
subestaciones asociadas al sistema local.
Fase 2. Casos de estudio
Esta fase cubre un cmulo de actividades relacionadas con el anlisis de
los reportes de falla, consideradas para la eleccin de los distintos casos de
estudio y la recoleccin de datos especficos de los sistemas seleccionados,
esto comprende el comportamiento de las subestaciones y circuitos;igualmente la caracterizacin de otros sistemas asociados al sistema
principal de estudio.
Por lo tanto, en esta fase de seleccin fue pertinente la participacin de la
Coordinacin de Distribucin CORPOELEC-Aragua perteneciente a la
Gerencia de Distribucin, conjuntamente con el Centro de Operaciones de
Distribucin Aragua (C.O.D.A.) ubicado en Maracay Estado Aragua.
La eleccin se bas en los siguientes aspectos:
Reportes de fallas que maneja elCentro de Operaciones de
Distribucin Aragua (C.O.D.A.)
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Informes de la Coordinacin de Distribucin CORPOELEC-Aragua
Fase 3. Simulaciones
En esta fase fue necesario el adiestramiento del software de simulacin,
seguidamente, tomada la informacin de la fase anterior se comenz a
recolectar la data requerida para conformar los casos formulados en el
programa de simulacin. De este modo se realizaron simulaciones de flujos
de carga y contingencias de fallas con los datos ya conocidos del
comportamiento del sistema elctrico de potencia.
De all que, despus de la conformacin de estos casos se procedi a las
diversas simulaciones, obteniendo los resultados de las mismas de acuerdo
a los exploraciones de los casos estudiados.
Fase 4. Anlisis y posibles soluciones
El anlisis de los resultados obtenidos en la fase 3 de la investigacin,
habida cuenta de las posibles soluciones a los problemas planteados, se
fundamentaran basados en la fase 1 correspondiente a la investigacin
terica.
Por ltimo, es conveniente expresar que esta fase comprende igual forma
las conclusiones y recomendaciones presentadas al final de la investigacin.
Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de Datos
Las tcnicas de recoleccin de datos son las distintas formas o maneras
de obtener la informacin, apoyados en los instrumentos materiales que se
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emplearn para recoger y almacenar la informacin. Es decir, medios o
procedimientos para alcanzar los objetivos de la investigacin.
Por consiguiente, la tcnica a utilizar es la observacin directa que en la
opinin Palella y Martins (2003) consiste en observar atentamente el
fenmeno, hecho o caso, tomar informacin y registrarla para su posterior
anlisis. La observacin es un elemento fundamental de todo proceso
investigativo; en ella se apoya el investigador para obtener el mayor nmero
de datos (p. 265). Es decir, con la observacin se podr obtener los datos
cuando se realicen las visita a las SS/EE Villa de Cura I, SS/EE Los Tanquesy SS/EE Tocoron, y realizar inventario de los equipos que la configuran, y los
datos registrados en las fechas predeterminadas. Esto datos sern tomados
para el estudio de la investigacin que dan lugar a los eventos y fallas que
ocurren en el sistema.
Por otra parte se utilizar como instrumentos:
- Libreta de anotaciones para registras las informaciones pertinentes al
objeto de estudio.
- Revisin de informacin tcnica y documental la cualconsistir en
revisar y recolectar informacin tcnica pertenecientes a CORPOELEC tales
como planos, instructivos, protocolos de prueba, manuales sobre el manejo
de equipos, registros de ocurrencia de fallas en las SS/EE, entre otros; einformacin sobre normas nacionales e internacionales publicadas por
institutos y empresas tales como COVENIN, CADAFE, CORPOELEC Y
IEEE.
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- Entrevistas con informantes claves por cuanto que constituye parte
esencial para la investigacin debido a que se consultar al personal de las
empresas acerca de interrogantes que se presentan en el desarrollo de la
investigacin, as como tambin la recoleccin de informacin y
consideraciones necesarias para obtener las caractersticas, uso y manejo
de los equipos y del funcionamiento general de las subestaciones no
atendidas. Se realizarn consultas al departamento de Distribucin,
Operaciones y Coordinacin de Ingeniera de la empresa CORPOELEC
regin Aragua del funcionamiento de los equipos de medicin o supervisin,
control o mando y proteccin o seguridad.
Procesamiento de la investigacin
Una vez determinado el objeto de estudio se registran los datos producto
de la observacin cuidadosa y crticamente, se procede a anotar los datos
observados para luego ser analizado, interpretado e intervenir en la
bsqueda de soluciones al problema planteado, y luego, elaborarconclusiones. Finalmente se proceder a la elaboracin del informe escrito
de donde se incluir los resultados obtenidos en todo el proceso
investigativo.
Antecedentes de la Investigac in
Los antecedentes de la investigacin se refieren a los estudios previos
relacionados con el problema planteado, es decir, investigaciones realizadas
anteriormente y que guardan alguna vinculacin con el problema en estudio.
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Por lo tanto, en este punto se seala, adems de los autores y el ao en
que se realizaron los estudios, los objetivos y principales hallazgos de los
mismos, se mostrarn diversos estudios que guardaron relacin con el tema.
Gmez, P. (2010). Estudio de coordinacin de aislamiento para la
lnea area en 34,5 kv Planta Estacin Principal Morichal Puerto La
Cruz, presentado como Trabajo Especial de Grado para optar al Ttulo de
Ingeniero Electricista, en la Universidad de Oriente.
El autor expuso el comportamiento de la lnea area en 34,5 kV ante
sobretensiones ocasionadas por descargas atmosfricas y comprob las
distancias mnimas requeridas, utilizando el software PSCAD V4.1PRO/EE
para simular los efectos transitorios que las mismas generan. Se modelaron
todos los parmetros de la lnea en el software y se realiz el estudio para
descargas directas en estructuras metlicas, en el cable de guarda y en el
conductor de fase.
Robert Borges. (2010) Optimizacin del uso de pararrayos y Cables
de guarda en lneas areas de Distribucin de 13,5 kv. Maturn,
presentado como Trabajo Especial de Grado para optar al Ttulo de Ingeniero
Electricista, en la Universidad de Oriente.
En el estudio se formul el clculo de sobretensiones por descargas
directas se hizo de dos formas: tericamente, a travs de ecuaciones
utilizadas en los modelos de lneas y de acoplamiento de lneas que incluyenuna metodologa recomendada por el IEEE Working Group on Lightning
Performance of Distribution Lines y por medio de la simulacin, utilizando el
software ATP (Alternative Transients Program). Las sobretensiones debidas
a descargas indirectas se calculan a travs de dos mtodos algortmicos:
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mtodo de Rusck y mtodo de Prez. El clculo de la tasa de
contorneamientos se hace por medio de un mtodo sistemtico propuesto
por Chowdhuri basado en el modelo electrogeomtrico.
Cedeo L. (2009). Estudio de los mtodos utilizados en el diseo de
puesta a tierra en las subestaciones elctricas y lneas de transmisin
para los niveles de tensin de 400kv, 230kv, 115kv y 34.5kv en CADAFE
- Barcelona, presentado como Trabajo Especial de Grado para optar al
Ttulo de Ingeniero Electricista, en la Universidad de Oriente.
El autor present la descripcin de las normas utilizadas por CADAFE
para sus diseos de puesta a tierra, as como tambin, clculos basados en
normas internacionales para verificar su vialidad tcnica; definicin de los
conceptos ms importantes en el diseo de la puesta a tierra, como lo son la
resistencia de puesta a tierra, las mallas de puesta a tierra, voltajes de paso
y toque, mximo alza de potencial, el espaciamiento entre conductores y la
profundidad de enterramiento de una malla.
Gmez J. (2009). Estudio de los sistemas de proteccin contra
descargas atmosfricas y puesta a tierra de la lnea San Gernimo A
Santa Teresa N 2 a 400kV - Barcelona, presentado como Trabajo
Especial de Grado para optar al Ttulo de Ingeniero Electricista, en la
Universidad de Oriente.
El autor se propone implementar el uso del ATP/EMTP (Alternative
Transients Program / Electrical Magnetic Transients Program), para observar
las sobretensiones de origen atmosfrico de la lnea San Gernimo A
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Santa Teresa N 2 a 400kV, y as realizar el diseo del sistema de puesta a
tierra.
Prez, V. (2008). Anlisis de sobretensiones a frecuencia industrial
en el sistema de transmisin de CADAFE Caracas, presentado como
Trabajo Especial de Grado para optar al Ttulo de Ingeniero Electricista, en
la Universidad Central de Venezuela.
El autor plantea realizar un anlisis de las sobretensiones que presentan
un sector importante del sistema elctrico nacional al momento de la
ocurrencia de fallas y su vinculacin con el sistema de puesta a tierra del
neutro. Este sistema fue simulado mediante el software de simulacin
DIgSILENT-Power Factory. Los casos planteados son tres tipos de fallas en
las barras del sistema bajo estudio, monofsico, bifsico y bifsico a tierra.
DA SILVA Y LAFFONT (2000). Herramientas para el clculo de
sobretensiones inducidas en lneas areas, cons iderando la resistividad
de la tierra . Presentado como trabajo especial de grado para optar al Ttulo
de Ingeniero Electricista, en la Universidad Simn Bolvar.
El autor en su estudio plantea el mtodo de clculo en el dominio de la
frecuencia que permite evaluar las sobretensiones utilizando transformadas
discretas de Fourier, logrando disminuir satisfactoriamente el tiempo
computacional y tomando en consideracin las perdidas en el terreno.
Presenta adems, una solucin matricial generalizada para el sistema de
ecuaciones diferenciales en una lnea multiconductora asistida por un campo
elctrico incidente.
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Bases tericas
Hernndez, Fernndez y Baptista (1998), sealan: Las bases tericascomprenden un conjunto de conceptos y proposiciones que constituyen un
punto de vista o enfoque determinado, dirigido a explicar el fenmeno o
problema planteado. Esta seccin puede dividirse en funcin de los tpicos
que integran la temtica tratada o de las variables que sern
analizadas. (p.50)
En efecto, el fenmeno transitorio de un sistema sea cual fuere su modelo
se suscita como consecuencia de una conmutacin en el escenario de una
operacin o en la configuracin del sistema, estos fenmenos son originados
por descargas atmosfricas, maniobras de seccionamiento, fallas ocurridas
en el sistema o variaciones en la demanda de energa.
Motivo por el cual, para alcanzar una adecuada proteccin en las contra
fenmenos transitorios los cuales provocan sobretensiones en el sistema
elctrico se requiere tener conocimiento del propio fenmeno y de lasimplicaciones ms adversas que se puedan presentar; de all que el presente
trabajo se relaciona con varias teoras que le dan forma y soporte al estudio
planteado, a continuacin se presentan las bases tericas que sustentan la
investigacin:
Sistema elctrico de potencia
Jos Valderrama (1997), Un sistema Elctrico de Potencia debe cumplir
con ciertas condiciones de funcionamiento, que permitan un suministro
confiable y de buena calidad, en la evaluacin del servicio se destacan los
siguientes parmetros:
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- La continuidad del servicio, medible mediante el nmero y duracin
de las interrupciones del suministro en un periodo de tiempo.
- La regulacin del voltaje y la frecuencia del suministro, con
variaciones dentro de rangos permisibles.
- La calidad en la forma de onda del voltaje con un mnimo de
distorsin tal que no influyan negativamente en la operacin de los
equipos conectados a la red elctrica.
De tal manera, se puede definir como el conjunto de elementos queconstituyen la red elctrica de potencia siendo su funcin; generar, transmitir
y distribuir, la energa elctrica hasta los usuarios bajo ciertas condiciones y
requerimientos.
Desde este punto de vista, se entiende como una red formada por
unidades generadoras elctricas, cargas y/o lneas de transmisin de
potencia, incluyendo el equipo asociado, conectado elctrica o
mecnicamente a la red. As mismo cada una de estas instalaciones dispone
a su vez de diferentes equipos o dispositivos, cuyas funciones son muy
amplias.
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Figura 3. Estructura de un sistema de potencia.
Sistemas elctricos de Distribucin
Los sistemas de distribucin estn conformados por subestaciones
elctricas, transformadores, lneas, que operan en diferentes niveles de
voltaje; estos sistemas elctricos se encargan de entregar la energa electica
a los centros de consumo una vez que sta ha sido generada en las
centrales o plantas elctricas y transmitidas al sistema elctrico de potencia.
Subestacin de Distribucin
La subestacin de distribucin es aquella que realiza la transformacin
reductora del nivel de alta o muy alta tensin a niveles de media tensin. Los
niveles de tensin primaria del transformador comprende: 230 kV - 115 kV.
As como los niveles de tensin secundaria comprende: 6 kV. - 34,5 kV.
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Redes Elctricas de Distribucin
Las redes elctricas de distribucin de energa constituyen la parte delsistema encargada del suministro elctrico cuya funcin se efecta desde la
subestacin de distribucin hasta los usuarios finales.
Cabe considerar, que ests redes que integran los circuitos elctricos de
distribucin estn formados por: Conjunto de soportes, conductores,
transformadores, aisladores y accesorios utilizados para la distribucin de la
energa elctrica.
Esquemas de redes de Distribucin
Los esquemas bsicos de distribucin estn conformados por tres tipos:
Radial, anillo y mallado; estos tipos de esquemas, son los ms comnmente
utilizados, los mismos estarn sujetos inevitablemente a un buen nmero de
variables, tanto tcnicas como econmicas, de lo cual ser importante
considerar la variable econmica para la seleccin ya que los sistemas de
distribucin no implican una uniformidad obligatoria en su configuracin por
lo tanto pueden ser una combinacin de estos esquemas:
.- Sistema radial: Es aquel que cuenta con una trayectoria entre la fuente y la
carga, proporcionando el servicio de energa elctrica sin regreso circulando
la corriente mediante un camino nico, desde la subestacin hasta los
usuarios distribuyndose en forma de rama, como se ve en la siguiente
figura:
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Figura 4. Esquema de Distribucin radial.
.- Sistema en anillo: Es aquel que cuenta con ms de una trayectoria
entre la fuente o fuentes y la carga para proporcionar el servicio de
energa elctrica.
Este sistema comienza en la estacin central o subestacin y haceun ciclo completo por el rea a abastecer y regresa al punto de donde
parti. Lo cual provoca que el rea sea abastecida de ambos extremos,
permitiendo aislar ciertas secciones en caso de alguna falla.
Este sistema es ms utilizado para abastecer grandes masas de
carga, desde pequeas plantas industriales, medianas o grandes
construcciones comerciales donde es de gran importancia la
continuidad en el servicio, como se ve en la siguiente figura:
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Figura 5. Esquema de Distribucin en Anil lo.
.- Sistema mallado: Una forma de subtransmisin en red o en malla
provee una mayor confiabilidad en el servicio que las formas de
distribucin radial o en anillo ya que se le da alimentacin al sistema
desde dos plantas y le permite a la potencia alimentar de cualquier
planta de poder a cualquier subestacin de distribucin, como se ve en
la siguiente figura:
Figura 6. Sistema de Distribucin Mallado.
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Subestaciones de Distribucin no atendidas
Son subestaciones de distribucin de energa elctrica que no cuentancon personal de operaciones para realizar las distintas tareas que
ameritan realizarse en ellas, en este tipo de subestaciones el control y la
supervisin de la misma se realiza directamente desde dispositivos
electrnicos inteligentes (DEI) de control, ubicados en el patio de la
subestacin, por lo tanto en caso de detectar alguna falla estos
dispositivos se encargan de activar las protecciones necesarias y producir
algunas alarmas de las distintas variables elctricas de operacin, estas
alarmas quedan grabadas en los mdulos de registros de los DEI hasta
tanto el personal de mantenimiento se dirija a la subestacin y descarga la
data almacenada para fines de anlisis posterior.
Equipos de proteccin de las subestaciones no atendidas
Disyuntor o Interruptor de Potencia:
El interruptor de potencia es el equipo encargado de proteger las lneas,
equipos y/o circuitos en los cuales se realicen maniobras o mantenimiento,
de corrientes de falla, la conexin o desconexin realizada por el
interruptor es realizada en un tiempo corto para evitar para no afectar el
sincronismo del sistema. As mismo este equipo es capaz de establecer,
conducir e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito; y
tambin de establecer, conducir por un tiempo determinado, e interrumpir
corrientes en determinadas condiciones anormales como las de
cortocircuito.
Reconectador:
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El reconectador es un dispositivo de interrupcin de carga elctrica, con
posibilidad de cierre automtico ajustable, supervisin y operacin
telemandada, posee un mecanismo actuador magntico de bobina simple
para operar independientemente de la media tensin del circuito principal,
estn diseados para utilizarse en aplicaciones, tales como, lneas de
distribucin y sub-estaciones con voltajes de 15kV y 27kV
respectivamente.
Seccionador:
El seccionador, llamado tambin separadores o desconectadores, son
dispositivos de interrupcin de carga elctrica, que sirven para conectar y
desconectar diversas partes de una instalacin elctrica, y efectuar
maniobras de operacin o bien de mantenimiento, estos aparatos permiten
aislar tramos de circuitos de una forma visible.
Precisando antes que nada, que los circuitos que debe interrumpir los
seccionadores deben hallarse libres de corriente, o dicho de otra forma,debe maniobrar en vaco. No obstante, debe ser capaz de soportar
corrientes nominales, sobreintensidades y corrientes de cortocircuito
durante un tiempo especificado.
Descargadores de sobretensiones o Pararrayo:
El descargador de sobretensin es el dispositivo encargado de proteger
el transformador de sobretensiones externas que surgen por descargas
atmosfricas con un impulso de 1,2/50mseg o las sobretensiones por
maniobra presentadas con la operacin de los interruptores de potencia
con un impulso de 250/2.500mseg; el descargador de sobretensiones
limita la tensin que llega a los bornes del transformador o a las redes
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elctricas enviando a tierra la sobretensin, se conecta en paralelo con el
equipo a proteger y entra en funcionamiento cuando se aplica en l una
tensin superior a la nominal e inferior a la tensin que soporta el equipo
q