supervisiÓn de proyectos de construcciÓn...
TRANSCRIPT
SUPERVISIÓN DE PROYECTOS DE CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA ELECTROMECÁNICA DE SUBESTACIONES
ELÉCTRICAS DE POTENCIA
MÓDULO 1
CONSTRUCCIÓN DE LA OBRA ELECTROMECÁNICA DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS DE POTENCIA
UNIDAD 1
REQUISITOS GENERALES PARA LA CONSTUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA Y PRINCIPIOS TEÓRICOS
EN SUBESTACIONES
UNIDAD 1
REQUISITOS GENERALES PARA LA
CONSTRUCCIÓN DE OBRA
ELECTROMECÁNICAY PRINCIPIOS TEÓRICOS EN
SUBESTACIONES
Objetivo
Introducción
Contenido:
1.1 Requisitos generales para construcción de obra electromecánica
1.2 Principios teóricos en subestaciones
1.2.1Subestación eléctrica
1.2.2 Simbología
1.2.3 Buses o barras colectoras
1.2.4 Tipos de arreglos
1.2.5 Nomenclatura
1.2.6 Tipos de planos para construcción
1.2.7 Interpretación de diagramas
1.2.8 Ejemplo de la interpretación de un arreglo normalizado
Conclusión
Fuentes de consulta
01
01
03
03
06
06
12
15
16
35
38
40
51
52
52
Objetivo
Al término de la unidad uno, el participante podrá recono-cer y verificar la documentación, los recursos humanos y materiales (herramientas y equipo de medición), con que el contratista debe contar durante el proceso constructivo de la obra electromecánica de subestaciones eléctricas de potencia convencionales.
Introducción
Durante la construcción de la obra electromecánica de subestaciones eléctricas, se requiere que el supervisor conozca cómo evaluar los requisitos generales indispensa-bles con que debe cumplir el constructor al llevar a cabo el proceso de montaje de los equipos.El supervisor debe tener los conocimientos necesarios para desempeñar con eficiencia su función en el montaje electromecánico de equipos de subestaciones eléctricas convencionales.Es fundamental que el supervisor identifique: los recursos humanos, materiales y la documentación que se requiere durante el proceso, así como la comprensión de los princi-pios teóricos que constituyen la base de este módulo.
01
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
1.1 Requisitos generales para construcción de obra electromecánica
Para la verificación de los conceptos de obra electromecánica, el supervisor debe tomar en cuenta los siguientes as-pectos generales:
Superintendente de construcción
Supervisor
Responsable del sistema de gestión
Residente de obra
Personal especializado
Es la persona que coordina, programa, dirige, controla y evalúa las acciones que permitan cumplir eficientemente con la construcción de la obra electromecánica.
Es el personal en obra que vigila directamente la construcción de cada uno de los conceptos del montaje electromecánico de la obra.
Es la persona cuya función es vigilar el cumplimiento del sistema de calidad, ambiental y seguridad y salud en el trabajo durante el desarrollo del montaje electromecánico de la obra.
Es la persona encargada de llevar directamente el montaje electromecánico de la obra.
Es el personal encargado de realizar una actividad específica requerida durante el desarrollo de la obra; como pueden ser electricistas, montadores, linieros, soldadores, etcétera.
Recursos humanos
02
Recursos humanos
Documentos
Es el documento firmado por voluntad de dos partes (Comisión Federal de Electricidad y el contratista), mediante el cual se crean derechos y obligaciones y en el que se establecen actividades y trabajos a cargo del contratista. Existen dos tipos:
Obra Pública Financiada Obra Pública Presupuestal
Es el instrumento técnico de control de los trabajos legalmente reconocido, que constituye el medio de comunicación entre el contratista y CFE, a través de los representantes designados oficialmente por ambas partes y en el que deberán referirse los asuntos y eventos importantes que se presentan durante la ejecución de las obras públicas y servicios relacionados con las mismas.
Es el documento expedido por una empresa certificadora que avala la calidad de los equipos y/o materiales.
Son los planos ya validados y autorizados para su construcción.
Es el documento en el cual se registran los procesos de la obra.
Contrato de obra
Bitácora de obra
Certificado de calidad
Planos de diseño autorizados para
construcción
Instrucciones de trabajo
03
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Equipos y herramientas
Instructivos de fabricante
Especificaciones de CFE
Son los documentos que describen: el funcionamiento, armado, instalación y mantenimiento de los elementos e incluyen diagramas mecánicos y eléctricos, así como el protocolo de pruebas.
Son los documentos normalizados y aplicables en los cuales se describen los procesos constructivos de una obra.
Torquímetro
Dinamómetro
Empalmadora
Máquina de secado y llenado de aceite, mangue-
ras y conexiones
Equipo de llenado del gas SF 6
Es la herramienta que se utiliza para dar el par de apriete de acuerdo con las características del tipo de material de tornillos y tuercas.
Es la herramienta que se utiliza para medir una tensión aplicada en el tendido de buses.
Es la herramienta que se utiliza principalmente para comprimir los diferentes tipos de herrajes a compresión con los conductores.
Es el equipo que se utiliza para el tratamiento de secado y llenado de aceite de los transforma-dores de potencia.
Es el equipo que se utiliza para realizar el llenado del gas SF6 a los interruptores de potencia.
04
Grúa Es el equipo especial utilizado para levantar, elevar, distribuir y colocar los equipos y materiales en su ubicación definitiva.
05
Equipos de medición
Medidor de resistencia del aislamiento
Factor de potencia
TTR (relación de transformación)
Dúcter
Medidor de rigidez dieléctrica
Medidor de punto de rocío
Es el instrumento estándar para la verificación de la resistencia de aislamiento.
Es el instrumento que se utiliza para detectar las pérdidas dieléctricas de los aislamientos, como son: porcelana y aceite aislante.
Es el instrumento que se utiliza para la medición de la relación de transformación.
Es el instrumento que se utiliza para la medición de la resistencia de contactos principalmente en cuchillas e interruptores.
Es el instrumento que se utiliza para verificar las condiciones de rigidez dieléctrica del aceite aislante.
Es el instrumento que se utiliza para determinar el contenido de humedad de un gas.
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
1.2 Principios teóricos en subestaciones
1.2.1 Subestación eléctrica
Una subestación eléctrica es un conjunto de elementos o dispositivos de los sistemas eléctricos de potencia donde se modifican los parámetros de tensión y corriente, que sirve como punto de interconexión del sistema de generación de energía eléctrica con el de transmisión y distribución, para llevarla a los centros de consumo.Al diseñar una subestación eléctrica se deben considerar cuatro puntos:
1. Tensiones máximas a las que trabajará 2. Nivel de aislamiento admisible del equipo por instalar 3. Corriente máxima de servicio continuo 4. Corriente máxima de falla (corto circuito)
Clasificación de las subestaciones eléctricas
Dependiendo de la función que desempeñan las subestaciones eléctricas se pueden clasificar: por su servicio, por su construcción o por su arreglo de barras, como indica el siguiente cuadro.
06
Medidor de tiempos de operación
Es el instrumento que se utiliza para verificar los tiempos de apertura y cierre del interruptor de potencia.
07
Subestaciones eléctricas elevadoras
Subestaciones eléctricas reductoras
Subestaciones eléctricas de switcheo
Intemperie
Interior
Blindadas
Híbridas (encapsuladas para operar en intemperie)
Barra principal y barra de transferencia con interruptor de transferencia y/o amarre
Interruptor y medio en “I”
Interruptor y medio en “U”
Doble barra principal y barra de transferencia
Doble barra y doble interruptor
Barra principal y barra auxiliar con interruptor de transferencia o amarre
Figura 1. Tipos de subestaciones
Por su servicio
Por su construcción
Por el arreglo de Barras
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
08
POR SU SERVICIO
Subestaciones eléctricas elevadoras Una subestación eléctrica es elevadora cuando tiene ban-co de transformación que aumenta el nivel de tensión de las fuentes de alimentación. Este tipo de subestaciones se usa normalmente en las plantas generadoras, cuando se trata de elevar los volta-jes de generación a valores de voltajes de transmisión; es decir, se modifican los parámetros principales de genera-ción de energía eléctrica por medio de transformadores de potencia, estos equipos elevan el voltaje y reducen la corriente para transmitir grandes cantidades de energía eléctrica a grandes distancias; por medio de líneas de transmisión, con el mínimo de pérdidas.
Figura 2. Subestación elevadora
Subestaciones eléctricas reductorasUna subestación eléctrica es reductora cuando tiene banco de transformación que disminuye el nivel de ten-sión de las fuentes de alimentación. En estas subestaciones, los niveles de voltaje de trans-misión (400kV y 230kV) se reducen a niveles de voltaje de subtransmisión (115kV, 69kV y 34.5kV) y distribución (13.8kV), es decir, se reduce la tensión y se incrementa la corriente por medio de transformadores de potencia. Las subestaciones reductoras se conectan a líneas de trans-misión, subtransmisión o distribución para transmitir la energía eléctrica a distancias medias o cortas y alimentar a las redes de distribución de bajos voltajes para su co-mercialización.Estas subestaciones constituyen el mayor número de sub-estaciones en un sistema eléctrico.
Figura 3. Subestación eléctrica reductora
09
Subestaciones eléctricas de switcheo o maniobras
Una subestación es de switcheo cuando no tiene banco de transformación que modifique el nivel de tensión de las fuentes de alimentación. Se emplea cuando no se requiere cambiar el nivel de tensión de los circuitos y/o fuentes de alimentación, y están destinadas a efectuar sólo operacio-nes de maniobra (conexión y desconexión).
Figura 4. Subestaciones eléctricas de switcheo o maniobras
Figura 5. Diagrama de subestaciones eléctricas por su servicio
Subestaciones eléctricas elevadoras (A)
Subestaciones eléctricas reductoras (B)
Subestaciones eléctricas de switcheo (C)
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
10
POR SU CONSTRUCCIÓN
Subestaciones eléctricas tipo intemperie (AIS) Están diseñadas para operar expuestas a las condicio-nes atmosféricas (lluvia, nieve, viento, etcétera) y ocupan grandes extensiones de terreno. En estas instalaciones se manejan alta y extra alta tensión.
Figura 6. Subestación eléctrica tipo intemperie
Subestaciones eléctricas tipo interior Son subestaciones construidas en el interior de edificios, no son aptas para operar bajo condiciones atmosféricas, actualmente son más utilizadas en la industria, incluyendo la variante de tipo encapsulada.
Figura 7. Subestación eléctrica tipo interior
Subestaciones eléctricas blindadasEn este tipo de subestaciones el equipo está totalmente protegido del medio ambiente. El espacio que ocupan es muy reducido, por lo general, se utilizan en: hospitales, interior de fábricas, auditorios, centros comerciales, luga-res densamente poblados, sitios con alto índice de con-taminación o cualquier otro espacio donde no se cuenta con una extensión grande de terreno para la instalación de una subestación convencional.
11
Figura 8. Subestación eléctrica blindada
Subestaciones eléctricas encapsuladas (GIS)En estas subestaciones, el equipo se encuentra totalmen-te protegido del medio ambiente. El espacio que ocupa es la décima parte de una subestación convencional, todas las partes vivas y equipos que soportan la tensión están contenidos dentro de envolventes metálicos que forman módulos fácilmente conectados entre sí. Estos módulos se encuentran dentro de una atmósfera de gas seco y a presión que en la mayoría de los casos es hexafluoruro de azufre (SF6), que tiene la característica de reducir las dis-tancias de aislamiento y extinción del arco eléctrico, com-parativamente con las del aire. Por lo general, se cons-truyen en lugares donde no se cuenta con una extensión grande de terreno.
Figura 9. Subestación eléctrica encapsulada
Subestaciones eléctricas tipo híbrido (HIS)Este tipo de subestaciones modulares presentan carac-terísticas de las subestaciones convencionales y de las subestaciones encapsuladas. Las barras siguen estando aisladas en aire, pero el equipo viene integrado en un com-partimento aislado en gas. Así se puede compactar una fase de una subestación tipo intemperie aislada en aire en un elemento sencillo y de mucho menor tamaño; una subestación hibrida para su construcción requiere menos de la mitad de espacio que una subestación convencional, de manera que su construcción es muy sencilla, fácil y eco-nómica.
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
12
Figura 10. Subestación eléctrica híbrida
1.2.2 Simbología
Es la representación de un objeto o equipo por medio de dibujos y/o gráficas.Para la simbología de los equipos y dispositivos se em-plea las disposiciones indicadas en la Norma Mexicana de Abreviaturas y Símbolos para diagrama, planos y equipo eléctrico (NMX-J-136-ANCE-2007, ver apartado Anexo de la sección Documentos en plataforma), las cuales son bá-sicamente las siguientes:
Interruptor de potencia
Cuchilla desconectadora (de operación manual)
Cuchilla desconectadora de operación manual con cuchilla de
conexión a tierra
SÍMBOLOSIGNIFICADO
Cuchilla desconectadora de operación manual con cuchilla de
conexión a tierra
Cuchilla desconectadora de operación con motor
Transformador de potencia (dos devanados)
SÍMBOLO SIGNIFICADO
13
Transformador de potencia con devanado terciario
(tres devanados)
Autotransformador de potencia
Autotransformador de potencia
con devanado terciario
Transformador de corriente tipo devanado - TC
Transformador de corriente tipo boquilla - TC
Transformador de potencial inductivo - TP
Transformador de potencial capacitivo
(Dispositivo de potencial) - DP
Apartarrayos de óxido de zinc
Apartarrayos auto valvular
Trampa de onda
SÍMBOLOSIGNIFICADO SÍMBOLO SIGNIFICADO
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
14
Banco de capacitores
Reactor de potencia
Filtro de armónicas (5ª ó 7ª)
Válvula de tiristores
Reactor controlado por tiristores
(TCR Thyristor Controlled Reactor)
Capacitor conmutado por tiristores
(TSC Thyristor Switched Capacitor)
CEV Compensador Estático de Vars
(SVC Static VAr Compensator)
Barra colectora
Punto de conexión
Salida de línea de transmisión
Entrada de alimentador
Salida de alimentador
Futuro o existente (en caso de ampliación)
Figura 11. Simbología de los equipos y dispositivos
SÍMBOLOSIGNIFICADO SÍMBOLO SIGNIFICADO
15
1.2.3 Buses o barras colectoras
Una barra colectara es conductor eléctrico flexible o rígi-do, ubicado en una subestación con la finalidad de servir como conector (nodo) de dos o más circuitos eléctricos que se conectan en la subestación.:
Figura 12. Bus rígido
Figura 13. Bus flexible
Una barra colectara es conductor eléctrico flexible o rígi-do, ubicado en una subestación con la finalidad de servir como conector (nodo) de dos o más circuitos eléctricos que se conectan en la subestación.:
Bus en tensión en 400kV, 230kV y 115kV
Buses de alta y media tensiónDistribución, en compensadores estáticos de VARS y terciarios
Buses de media y baja tensión Generación, Tableros de
servicios propios, tableros blindados o metal Cclad
Bus flexible
Bus tubular
Barra plana
Figura 14. Identificación de zonas de aplicación de las barras.
TIPOS DE BARRAS
IDENTIFICACIÓN DE LAS BARRAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
16
1.2.4 Tipos de arreglo
Barra simple
Figura 16. Diagrama de una barra simple
17
No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación.
Con un interruptor fuera de servicio, el “disparo” o salida de un elemento, ocasiona la pérdida de únicamente el elemento disparado.
Permite realizar arreglos de relieve bajo, ya que sólo se requieren dos niveles de conductor ener-gizado para la conectividad entre equipos por lo que no requiere de una estructura mayor, como consecuencia tiene un menor impacto visual, lo que puede dar como resultado el uso de este tipo de subestaciones en zonas urbanas
El mantenimiento a un interruptor implica la pér-dida del elemento correspondiente.
Una falla en la barra principal ocasiona la pérdi-da de todos los elementos de la subestación.
No permite desenergizar la barra principal sin tener que desconectar todos los elementos de la subestación.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
18
Barra simple con cuchilla de by pass
Figura 17. Diagrama de una barra simple con cuchillas de by-pass
19
El mantenimiento a un interruptor implica la pérdi-da del elemento correspondiente.
Una falla en la barra principal ocasiona la pérdida de todos los elementos de la subestación.
No permite desenergizar la barra principal sin tener que desconectar todos los elementos de la subestación.
No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación.
En sistemas radiales, el uso de la cuchilla de by-pass permite dar mantenimiento al interrup-tor del elemento que se trate, sin la pérdida del mismo.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
A - 3A - 2
A - 4A
- 1
3TC´s 3TC´s
3TC´s 3TC´s
3TC´
s
3TC´
s
3TC´s
3TC´s3TC´s
3TC´s
3TC´
s
3TC´
s
3AP´s
3AD´s 3AP´s
3AD´s
3AP´
s3A
D´s
3AP´s
3AD
´s
3AP´s 3AP´s
AT - 1 AT - 1
20
Anillo
Figura 18. Diagrama de un anillo
21
Desventajas:
Cuando un interruptor está en mantenimiento, el disparo de un elemento puede causar la pérdida de otros elementos.
Existe un alto grado de compromiso entre la ubi-cación física de los elementos y la funcionalidad de la subestación.
La realización de ampliaciones resulta complica-da, ya que es necesario romper el anillo.
El respaldo por falla de interruptor en interrup-tores adyacentes a líneas de transmisión, no es enteramente local. Esta situación resulta inconveniente cuando se tiene transformación o generación compartiendo interruptor con una línea de transmisión.
Permite dar mantenimiento a un interruptor cualquiera sin perder los elementos adyacentes a dicho interruptor.
Pocas maniobras para librar interruptores.
Permite realizar arreglos de relieve bajo, ya que sólo se requieren dos niveles de conductor ener-gizado para la conectividad entre equipos.
Requerimientos mínimos de marcos estructurales.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
22
Arreglo de barra principal y barra de transferencia con interruptor de transferencia y/o amarre
Este arreglo se conforma por una barra principal en la que están conectados todos los alimentadores y un interruptor de transferencia que alimenta a través de su barra y su cuchilla al alimentador por sustituir.
Figura 19. Diagrama de un arreglo de barra principal y barra de transferencia con interruptor de transferencia y/o amarre
23
Desventajas:
Una falla en la barra principal ocasiona la pérdi-da de todos los elementos de la subestación.
Es necesario transferir los disparos de protec-ciones al interruptor de transferencia, cuando éste está en uso.
No permite desenergizar la barra principal sin tener que desconectar todos los elementos de la subestación.
En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras.
Permite dar mantenimiento a los interruptores (uno a la vez) sin perder el elemento a que perte-nezca el interruptor a reparar.
Pocas maniobras para librar interruptores.
No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación, condición que facilita el acomodo ini-cial de elementos y la realización de ampliaciones.
Con un interruptor fuera de servicio (interruptor de transferencia en uso), el “disparo” o salida de un elemento, ocasiona la pérdida de únicamente el elemento disparado.
Con las previsiones adecuadas, puede escalarse al arreglo de barra principal y barra auxiliar, o bien, al arreglo de doble barra y barra de transferencia; en ambos casos, sin reacomodo de equipos.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
24
Arreglo de barra principal y barra auxiliar con interruptor de transferencia o amarre
Este arreglo se conforma por dos barras que pueden operar como barra 1 y barra 2 o barra de transferencia en algunos casos.La carga de los alimentadores regularmente se encuentra conectada a la barra 1 con la posibilidad de transferirla toda a la barra 2, en caso de disturbio o mantenimiento de la barra 1. Cuando ocurre una falla en cualquiera de las barras se interrumpe el flujo de energía. Este arreglo se aplica en subestaciones reductoras.
Figura 20. Diagrama de un arreglo de barra principal y barra auxiliar con interruptor de transferencia o amarre
25
Desventajas:
Se requieren muchas maniobras para usar el in-terruptor de amarre como interruptor de trans-ferencia, ya que es necesario mudar todos los elementos conectados a la barra auxiliar hacia la barra principal.
Es necesario transferir los disparos de protec-ciones al interruptor de transferencia, cuando éste se está usando.
En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras.
En subestaciones con aislamiento en aire, debido a la disposición física del arreglo, es posible la ocurrencia de una falla que afecte simultánea-mente a las dos barras, aunque dicho evento es poco probable.
Permite dar mantenimiento a los interruptores (uno a la vez) sin perder el elemento a que perte-nezca el interruptor a reparar. Durante el funcionamiento normal de la subes-tación, una falla en cualquiera de las dos barras, ocasiona la pérdida de únicamente los elementos conectados a la barra afectada.Permite desenergizar cualquiera de las dos barras para su limpieza o mantenimiento, sin perder ningu-no de los elementos.No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación, condición que facilita el acomodo ini-cial de elementos y la realización de ampliaciones. Con un interruptor fuera de servicio (interruptor de transferencia en uso), el “disparo” o salida de un elemento, ocasiona la pérdida de únicamente el elemento disparado.Permite que la subestación pueda ser operada como dos subestaciones independientes de barra simple, sin limitación en la selección de los elemen-tos de cada barra.Con las previsiones adecuadas, puede escalarse al arreglo de doble barra y barra de transferencia, sin reacomodo de equipos.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
26
Arreglo de doble barra principal y barra de transferencia
Este arreglo se conforma por tres barras: barra 1 y barra 2 unidas por un interruptor de amarre y una barra de transferencia. Lo que permite repartir la carga entre las barras 1 y 2, así como también transferir la carga a una sola barra para mantenimiento de la otra.Además, si se requiere mantenimiento para la bahía del alimentador, éste se sustituye por la bahía de transferencia.En caso de un disturbio este arreglo permite mantener una barra energizada y ocupar la de transferencia al mismo tiempo para un alimentador.
Figura 21. Diagrama de un arreglo de doble barra principal y barra de transferencia
27
Desventajas:
Es necesario transferir los disparos de protec-ciones al interruptor de transferencia, cuando éste está en uso.
En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras.
En subestaciones con aislamiento en aire, debido a la disposición física del arreglo es posible la ocurrencia de una falla que afecte simultánea-mente las dos barras (cadenas de aisladores y cable conductor con trazo en color rojo en el dibujo de corte), aunque dicho evento es muy poco probable.
Pocas maniobras para hacer uso del interruptor de transferencia. Permite dar mantenimiento a los interruptores (uno a la vez) sin perder el elemento a que perte-nezca el interruptor a reparar. La falla de una de las barras ocasiona la pérdida de únicamente los elementos conectados a la barra afectada, aún en el caso en que se esté haciendo uso del interruptor de transferencia. Permite desenergizar cualquiera de las barras para su limpieza o mantenimiento, sin perder ningu-no de los elementos. No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación, condición que facilita el acomodo ini-cial de elementos y la realización de ampliaciones.Con un interruptor fuera de servicio (interruptor de transferencia en uso), el “disparo” o salida de un elemento, ocasiona la pérdida de únicamente el elemento disparado.Permite que la subestación pueda ser operada como dos subestaciones independientes de barra principal y barra de transferencia, sin limitación en la selección de los elementos de cada barra princi-pal.
VENTAJAS DESVENTAJAS
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
28
Arreglo de interruptor y medio en “I”
Está formado por dos barras enlazadas por tres interruptores en serie que conectan a los dos alimentadores en las partes medias, compartiendo así al interruptor central.
Este arreglo ofrece máxima flexibilidad y confiabilidad operativa, ya que permite desenergizar cualquier barra para su mantenimiento, así como también interrumpir el flujo de energía en los alimentadores.
En caso de disturbio se abren los interruptores: principal y medio, dejando en operación las dos barras correspondien-tes y el otro alimentador.
Figura 22. Diagrama de un arreglo de interruptor y medio en “I”
29
Permite dar mantenimiento a un interruptor cualquiera de una rama sin perder los elementos conectados a esa rama, o bien, a más de un inte-rruptor simultáneamente, siempre y cuando en una rama cualquiera no se saque de operación más de un interruptor.
Se realizan pocas maniobras para librar interrup-tores.
En condiciones normales, la pérdida de una barra no ocasiona la pérdida de elementos. En subestaciones que tengan elementos conve-nientemente distribuidos en las ramas, ante la pérdida de las dos barras, se pueden mantener enlaces operativos entre elementos. En subestaciones con aislamiento en aire, y con disposición física del arreglo en “I”, no existe con-tingencia natural verosímil que afecte simultánea-mente a las dos barras.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Cuando un interruptor está en mantenimiento, el disparo de un elemento puede causar la pérdida de otros elementos.
Existe un alto grado de compromiso entre la ubi-cación física de los elementos y la funcionalidad de la subestación.
Absurdo para subestaciones con menos de 3 (tres) ramas ya que resulta en un arreglo de anillo con interruptores en serie (arreglo de inte-rruptor inútil). En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras. El respaldo por falla de interruptor en interrup-tores adyacentes a líneas de transmisión, no es enteramente local. Esta situación resulta incon-veniente cuando se tiene transformación o gene-ración compartiendo interruptor con una línea de transmisión.
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
30
Arreglo de interruptor y medio en “U”
Este arreglo se conforma por dos barras enlazadas por tres interruptores en serie que conectan a los dos alimenta-dores en las partes medias, compartiendo así al interruptor central.Este arreglo ofrece máxima flexibilidad y confiabilidad operativa, ya que permite desenergizar cualquier barra para su mantenimiento, así como también interrumpir el flujo de energía en los alimentadores.En caso de disturbio se abren los interruptores principales y medio, dejando en operación las dos barras correspon-dientes y el otro alimentador.
Figura 23. Diagrama de un arreglo de interruptor y medio en “U”
31
Permite dar mantenimiento a un interruptor cualquiera de una rama sin perder los elementos conectados a esa rama, o bien, a más de un inte-rruptor simultáneamente, siempre y cuando en una rama cualquiera no se saque de operación más de un interruptor.
Pocas maniobras para librar interruptores.
En condiciones normales, la pérdida de una ba-rra no ocasiona la pérdida de elementos. En subestaciones en las que se tengan elemen-tos convenientemente distribuidos en las ramas, ante la pérdida de las dos barras, se pueden mantener enlaces operativos entre elementos.
En subestaciones con aislamiento en aire, y con disposición física del arreglo en “I”, no existe contingencia natural verosímil que afecte simul-táneamente a las dos barras.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Cuando un interruptor está en mantenimiento, el disparo de un elemento puede causar la pérdida de otros elementos. Existe un alto grado de compromiso entre la ubica-ción física de los elementos y la funcionalidad de la subestación. Absurdo para subestaciones con menos de 3 (tres) ramas ya que resulta en un arreglo de anillo con interruptores en serie (arreglo de interruptor inútil). En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras. El respaldo por falla de interruptor en interruptores adyacentes a líneas de transmisión, no es entera-mente local. Esta situación resulta inconveniente cuando se tiene transformación o generación com-partiendo interruptor con una línea de transmisión.En subestaciones con aislamiento en aire, debido a la disposición física del arreglo en “U”, es posible la ocurrencia de una falla que afecte simultáneamen-te a las dos barras (cadenas de aisladores y cable conductor con trazo en color rojo en el dibujo de corte), aunque dicho evento es de muy baja proba-bilidad de ocurrencia.
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
32
Arreglo de doble barra doble interruptor
Se conforma por dos barras que operan como barra 1 y barra 2, cada una con su propio interruptor para un solo alimentador. Así la carga se encuentra repartida en las dos barras y al presentarse un disturbio se mantiene una de ellas y la otra queda disponible para mantenimiento, obteniendo con esto flexibilidad para librar o desenergizar cual-quiera de los dos interruptores de un alimentador conservando el flujo de carga por el otro.
Figura 24. Diagrama de un arreglo de doble barra doble interruptor
33
Permite dar mantenimiento a los interruptores (más de uno a la vez en ramas diferentes) sin perder el elemento a que pertenezca el interruptor a reparar. Pocas maniobras para librar interruptores. En condiciones normales, la pérdida de una barra no ocasiona la pérdida de elementos. Cuando un interruptor está en mantenimiento, el disparo de un elemento no causa la pérdida de otro elemento. Permite desenergizar cualquiera de las barras para su limpieza o mantenimiento, sin perder ninguno de los elementos. No existe compromiso entre la ubicación física de las bahías de los elementos y la funcionalidad de la subestación, condición que facilita el acomodo inicial de elementos y la realización de ampliaciones. Con un interruptor fuera de servicio, el “disparo” o salida de un elemento, ocasiona la pérdida de única-mente el elemento disparado.Permite que la subestación pueda ser operada como dos subestaciones independientes de barra simple, sin limitación en la selección de los elementos de cada barra.En subestaciones con aislamiento en aire, y por la disposición física del arreglo, no existe contingencia natural verosímil que afecte simultáneamente ambas barras.
VENTAJAS DESVENTAJAS
En subestaciones con aislamiento en aire no se pueden realizar arreglos de relieve bajo, ya que requiere tres niveles de conductor energizado para la conectividad entre equipos y barras.
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
34
Arreglo de doble barra doble interruptor
Tabla donde se describen los diferentes arreglos normalizados, así como la aplicación de acuerdo con su nivel de ten-sión.
Figura 25. Nivel de tensión en los arreglos normalizados
Barra simple
Barra simple con cuchilla de “bypass”
Arreglo en anillo
Arreglo de barra principal y barra de transferencia con interruptor de transferencia y/o amarre
Arreglo de barra principal y barra auxiliar con interruptor de transferencia o amarre
Arreglo de doble barra principal y barra de transferencia
Arreglo en I de interruptor y medio
Arreglo en U de interruptor medio
Arreglo de doble barra doble interruptor
Niveles de tensión (KV)DESCRIPCIÓN DEL ARREGLO NORMALIZADO
115 230 400
35
1.2.5 Nomenclatura
Para la segura y adecuada operación, la nomenclatura para identificar voltajes y equipos de una instalación deter-minada, se hará con cinco dígitos, como lo señala el capitulo X del documento Reglas de despacho y operación del sistema eléctrico. Como única excepción de distribución (radiales) en 34.5kV y voltajes inferiores conservarán la nomenclatura de cuatro dígitos en las instalaciones.
El orden que ocuparán los dígitos de acuerdo con su función, se hará de izquierda a derecha.
a) Tensión de operación
Está definido por el primer carácter alfanumérico de acuerdo con lo siguiente.
Tensión de operación
Tipo de equipo
Número asignado al equipo (las combinaciones que resulten) del 0 al 9 para el tercer dígito, combinando del 0 al 9 el cuarto dígito, en el caso de agotar las
combinaciones el tercer dígito será remplazado por letras en orden alfabético.
Tercero y cuarto
Segundo
Primero
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
36
Desde Hasta
Tensión kVNúmero Asignado
7
16.60
44.10
a 16.50
a 44.00
a 70.00
4
5
6
70.10
115.10
161.10
a 115.00
a 161.00
a 230.00
7
8
9
230.10
500.10
a 499.00
a 700.00
A
B
Figura 26. Número asignado a cada tensión
0.00
2.41
4.17
a 2.40
a 4.16
a 6.99
1
2
3
37
b) Tipo de equipoEstá definido por el segundo carácter numérico de acuer-do con lo siguiente.
d) Tipo de dispositivoPara identificarlo se usa el quinto carácter numérico que especifica el tipo de dispositivo de que se trate.
c) Número asignado al equipoEl tercero y cuarto carácter definen el número económico del equipo de que se trate y su combinación permite tener del 00 al Z9.
Número Equipo
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Interruptor
Cuchillas a barra uno
Cuchillas a barra dos
Cuchillas adicionales
Cuchillas fusibles
Interruptor en gabinete blindado (extracción)
Cuchillas de enlace entre alimentadores y/o barras
Cuchillas de puesta a tierra
Cuchillas a transferencia
Cuchillas lado primario (líneas, transformadores, generador, reactor y capacitor)
Número Equipo
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Grupo generador-transformador
Transformadores o auto transformadores
Líneas o alimentadores
Reactores
Capacitores (serie o paralelo)
Equipo especial
Esquema de interruptor de transferencia o comodín
Esquema de interruptor y medio
Esquema de interruptor de amarre de barras
Esquema de doble interruptor lado barra número 2
Figura 27. Número asignado a cada equipo Figura 28. Número asignado a cada dispositivo
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
1.2.6 Tipos de planos para construcción
Arreglo general
En este plano se puede visualizar lo siguiente:
Disposición de equipo (planta y cortes):
En este plano se puede visualizar lo siguiente:En este plano se establecen y señalan la ubicación exacta de los equipos primarios que componen una subestación, como son: distancia entre fases, fase a tierra, altura de seguridad; de parte energizadas y área de maniobras, distan-cias y alturas entre estructuras, altura de conductores y barras, fosa colectora de aceite, edificaciones y subestación de servicios propios.
a) Acometidas y destinos de líneas de transmisión en alta y baja tensión.
Ubicación dentro del predio en estructuras metálicas que conforman el arreglo de la instalación, edificaciones, barras y ejes de equipos, caminos interiores y perimetrales, áreas de servicios propios, torre de comunicación y estacionamiento.
b)
38
Figura 29. Disposición de equipo (planta 115kV)
39
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
40
Figura 30. Disposición de equipo (cortes 115kV)
Isométrico:
Es la forma esquemática de representar una disposición de equipo planta o corte en un plano tridimensional.
41
Figura 31. Plano isométrico
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
1.2.7 Interpretación de diagramas Diagramas:Es la representación por medio de símbolos simplificados e identificados por su respectiva nomenclatura de cada uno de los dispositivos eléctricos que integran una subestación eléctricaDe acuerdo con la función que representan los diagramas se clasifican en:
Unifilares: son aquellos que muestran de manera simplificada mediante una sola línea las conexiones entre disposi-tivos, componentes o partes de un circuito eléctrico o sistema eléctrico representado mediante símbolos.
42Figura 32. Diagrama unifilar
43
Trifilares: Son aquellos que muestran más detalladamente la disposición eléctrica de los componentes con refe-rencia al arreglo físico en las tres fases del circuito incluyendo los arreglos de conexiones de generadores, banco de transformación, transformadores de corriente entre otros.
Figura 33. Diagrama trifilar
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Operación: son diagramas de bloques que muestran las funciones de las partes de un sistema eléctrico de poten-cia.
44
Figura 34. Diagrama operación
Protección: existen dos tipos diferentes, el primero es el diagrama de elementos que muestra en forma sencilla, mediante símbolos, el funcionamiento de un circuito eléctrico, y, el segundo es el diagrama detallado que muestra en forma ordenada, ya sea unifilar o trifilar la ubicación lógica de los esquemas de protección, además de indicar sobre qué equipo opera.
45
Figura 35. Diagrama de protección primaria y de respaldo
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Figura 36. Diagrama de protección primaria y de respaldo
Control: muestra la operación lógica de los disparos de protección y control sobre el equipo primario de una subes-
tación eléctrica.
46
Alambrado: muestra las conexiones y la localización entre los elementos, componentes de un tablero que puede o no incluir las conexiones interiores de los mismos.
Figura 37. Diagrama de alambrado frontal 1
47
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Esquemáticos: muestra la disposición física del equipo sobre un tablero en una subestación eléctrica de potencia e indica las acotaciones en unidades de medidas para considerarlas durante su instalación.
Figura 38. Diagrama esquemático (arreglo físico)
48
Lista de cable de control y fuerza
Para identificar físicamente cada uno de los cables indicados en el diagrama de control se cuenta con un formato es-pecial denominado lista de cables, en el cual se describe el origen y destino de cada uno así como su función, el número de tablilla, puntos de conexión, lógicas de colores de izquierda a derecha, número tanto de cable, como de calibre y de conductores, así como su longitud aproximada.
49
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Figura 39. Diagrama esquemático (arreglo físico)
50
Criterios para el cableado de subestaciones
La siguiente tabla indica los distintos tipos de calibres normalizados que se utilizan en las diferentes conexiones entre equipos de campo y tableros en caseta de control.
51
TIPO DE CABLE APLICACIÓN
4 # 14 AWG. CB * De TPs o DPs a caseta de control
6 # 14 AWG. CB * Interconexiones entre fases de TPs o DPs de 400, 230 y 115kV
4 # 10 AWG. CB * De TCs 400, 230 y 115kV a caseta de control
6 # 10 AWG. CB * Interconexiones entre fases de TCs de 115, 230 y 400kV
2 # 10 AWG Interconexiones en caseta de control (servicios propios)
4 # 10 AWG Cierre y disparo No. 1 interruptores 230kV
Disparo No. 2 interruptores 230 y 115kV
Interconexiones en caseta control
Disparo monopolar bobina No. 1 interruptores 400kV
Disparo monopolar bobina No. 2 interruptores 400kV
Control de cuchillas 230 y 115kV
Interconexiones en caseta de control
6 # 10 AWG
2 # 14 AWG
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Figura 40. Tabla con la aplicación de los diferentes tipos de cable
52
* CB = Cable con pantalla de blindaje
4 # 14 AWG Interconexiones entre fases de bancos
Interconexiones en caseta control
7 # 14 AWG Alarmas y señalización
Control de cuchillas 230 y 115kV
Interconexiones entre fases de bancos
Interconexiones en caseta de control
Interconexiones entre fases de cuchillas e interruptores 230 y 115kV
Interconexiones entre fases de bancos
Interconexiones en caseta de control
10 # 14 AWG
Gabinete centralizador de bancos de potencia a caseta de control
Interconexiones en caseta de control4 # 14 AWG
Interconexiones en caseta de control16 # 18 AWG
Figura 41. Ejemplo de un arreglo normalizado
1.2.8 Ejemplo de la interpretación de un arreglo normalizado
Este arreglo se conforma de dos barras enlazadas por tres interruptores en serie que conectan a los dos alimentado-res en las partes medias, compartiendo así al interruptor central.Este arreglo ofrece máxima flexibilidad y confiabilidad operativa, ya que permite desenergizar cualquier barra para su mantenimiento, así como también interrumpir el flujo de energía en los alimentadores.En caso de disturbio se abren los interruptores principales y medio, dejando en operación las dos barras correspon-dientes y el otro alimentador.
53
CONSTRUCCIÓN DE OBRA ELECTROMECÁNICA
Conclusión
Resulta indispensable para el supervisor de obra comprender en forma conceptual y practica las definiciones básicas, la interpretación de diagramas y planos de proyectos de subestaciones. Ya que el entendimiento de esto facilitará el desarrollo de procesos constructivos en obra electromecánica logrando con ello alcanzar los objetivos y metas progra-madas con calidad a partir de los recursos disponibles en un tiempo predeterminado.
Fuentes de consulta
Comisión Federal de Electricidad. (2005). Reglas de Despacho y Operación del Sistema Eléctrico Nacional. Consultado
Norma NMX-J136-ANCE-2007 “Abreviaturas y símbolos para diagramas, planos y equipos eléctricos”
el 20 de agosto de 2012, de: http://ordenjuridicodemo.segob.gob.mx/Federal/PE/APF/OD/SENER/Avisos/03112005%281%29.pdf
54
55
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICODivisión de Educación Continua y a Distancia
Facultad de Ingeniería
..:: Jefatura de la DivisiónMtro. Víctor Manuel Rivera Romay
E-mail: [email protected]
..:: Secretaría Académica Lic. Anabell Branch Ramos
E-mail: [email protected]
..:: Coordinación de Contenidos Académicos Mtra. Ivett Gutiérrez Peimbert
E-mail: [email protected]
..:: Gestión de Proyecto Lic. Julieta Xiqui Pérez
E-mail: [email protected]
..:: Diseño Instruccional Lic. Sócrates Esteves Austria
E-mail: [email protected]
..:: Diseño Gráfico Lic. Antonio Gómez Fuentes
E-mail: [email protected]
..:: Programación de Plataforma Lic. Christian Emmanuel Nava Basilio
E-mail: [email protected]
COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDADSubdirección de Proyectos y Construcción
Coordinación de Proyectos de Transmisión y Transformación
..:: Coordinación de Proyectos deTransmisión y Transformación
Ing. César Fuentes EstradaE-mail: [email protected]
..:: Coordinador de Esc. Sup. De ObraIng. Elder Ruíz Mendoza
E-mail: [email protected]
..:: Desarrollo de Contenidos y Tutores Ing. Dionicio Mosqueda Medina
E-mail: [email protected]
Ing. Ángel Rosas Pérez E-mail: [email protected]
Ing. Martín Cano Preza E-mail: [email protected]
Ing. Jorge Hernández PeñuñuriE-mail: [email protected]
Ing. Pablo C. de la Rosa Duran E-mail: [email protected]
Ing. Héctor J. Benítez Gutiérrez E-mail: [email protected]
Ing. Juan Pablo Trujillo Flores E-mail: [email protected]
Ing. Silverio Muñoz Dasa E-mail: [email protected]