Subestaciones eléctricas altos y extra altos voltajes, configuraciones, maniobrabilidad y protecciones pasivas

Agradecimientos 23
Motivación 25
Presentación 27
Introducción 31
El proceso de generación-transmisión-conversión-distribución 31
Los sistemas interconectados internacional nacional y regional 32
Sistema normativo: leyes y regulación aplicables 33
Capítulo 1. 35
Generalidades de las subestaciones eléctricas 35
Definiciones y funciones 35
Tipos y clasificación 35
Por su función 36
Por el medio aislante 36
Características de calidad del servicio 39
Daño 39
Interrupción programada 39
Daño propio y falla del sistema 39
Confiabilidad, flexibilidad y seguridad 40
Elementos que conforman una subestación 42
Configuraciones modulares y formas de los equipos 44
Módulo de línea 45
Módulo de transformación 45
Configuración por módulos 46
Niveles de voltaje 47
Selección del nivel de voltaje 47
Niveles de voltaje de utilización diferentes normas 47
Información de los equipos de potencia 48
Interruptor de potencia 49
Transformador de voltaje 50
Descargador de sobretensión 52
Transformador de corriente 53
El seccionador 54
El transformador de potencia 56
Ensamble de la subestación 60
Tamaño de la subestación 61
Tamaño en potencia 61
Tamaño físico 63
Cuestionario 64
Referencias 65
Capítulo 2. 67
Configuraciones de las barras 67
Introducción 67
Barra sencilla 68
Barra sencilla seccionada 69
Barra principal con transferencia 70
Doble juego de barras o juego de barras principal y juego de barras auxiliar 72
Doble juego de barras y duplicación de interruptores 73
Doble barra y bypass o paso directo o de cinco seccionadores 74
Doble barra y bypass o paso directo a una barra y cuatro seccionadores 76
Triple barra: doble barra más barra de transferencia 77
Arreglo de interruptores: anillo 79
Arreglo de interruptores: interruptor y medio 80
Cuestionario 81
Referencias 82
Capítulo 3. 83
Disposiciones constructivas 83
Introducción 83
Exigencias prácticas 83
Aspectos del diseño 84
Concepción de las disposiciones físicas 85
Disposición de las barras y conexiones internas al módulo 85
Tipos de barras 86
Selección de las barras 86
Tipos y dimensiones de los conductores 87
Conexiones entre equipos de los módulos 88
Disposiciones de los seccionadores 88
Tipos de seccionadores y su utilización 89
Según su ubicación 91
Disposición de los interruptores 93
Arreglos constructivos típicos 94
Barraje sencillo 94
Barraje doble 97
Barras altas y barras bajas 97
Conexiones típicas al transformador 102
Desarrollo de un esquema unifilar simple 119
Cuestionario 120
Referencias 122
Capítulo 4. 123
Maniobrabilidad 123
Fundamentos 123
Definiciones 123
Principios esenciales para las maniobras 124
Convenciones para los esquemas y dibujos 125
La seguridad del personal: las reglas de oro 125
Ejecución de maniobras 126
Maniobra en configuración de barra sencilla 127
Maniobra en configuración de barra con transferencia 130
Maniobra en configuración de barra doble 133
Maniobra en configuración de tres barras: doble barra y transferencia 136
Maniobra en doble barra con paso directo: instalación de cinco seccionadores 138
Maniobras en configuraciones de anillo e interruptor y medio 140
Maniobras con equipos híbridos 140
Cuestionario 142
Referencias 143
Parte 2. 145
Las protecciones pasivas 147
Ante quién protegerse 147
Propósito 148
Las protecciones pasivas y su cubrimiento 149
Capítulo 5. 151
Las sobretensiones 151
Definición general de sobrevoltaje y clasificación 151
Por su forma 151
Por su origen en relación con la ubicación de la fuente en internas o externas 152
Forma de onda de las sobretensiones 153
Forma de onda para ensayos 156
Sobretensiones de tipo externo 156
Fenómeno de la descarga de rayo 157
Sobretensiones del tipo interno 164
Temporales o dinámicas 165
Sobrevoltaje por falla fase-tierra 165
Sobretensiones transitorias por maniobras 169
Las tensiones de soportabilidad, bil, bsl y 60 Hz 179
Sobrevoltaje a 60 Hz y el bil 180
bil y bsl 181
Sobrevoltaje crítico de flameo 183
Coordinación del aislamiento 183
Cuestionario 184
Referencias 184
Capítulo 6. 187
Control de las sobretensiones 187
Introducción 187
Apantallamiento 188
La descarga y el método de la esfera rodante 188
Cables de guarda y el método electro geométrico 190
Puntas o pararrayos 194
Mástiles 196
Método de los ángulos fijos 196
El descargador de sobrevoltaje 200
Descargadores de om 203
Operación de los dps 206
Aplicaciones 216
Coordinación del aislamiento-márgenes de protección 219
Cuestionario 220
Referencias 221
Capítulo 7. 223
Distancias de aislamiento y dimensiones de la subestación 223
Distancias eléctricas 223
Distancias de aislamiento 224
Normalización 224
El modelo 225
Correcciones por condiciones anormales del aire 225
Rangos de sobretensiones para aplicar las distancias mínimas 226
Selección de las distancias para diseño 228
Ancho de barras 228
Ancho de campo 230
Altura de campo 232
Longitud de campo 233
Distancia entre equipos 236
Distancias para la seguridad del personal 236
Zona de seguridad 237
Distancia de seguridad 238
Demarcación de las zonas de circulación 240
Resumen de distancias básicas de aislamiento y seguridad 240
Referencias 242
Capítulo 8. 243
Las puestas a tierra 243
Fundamentos para el desarrollo de una malla de tierra 243
Protección para las personas 243
Presentación de la malla de tierra 246
Funciones de las mallas de tierra 247
Tensiones desarrolladas entre la malla y su entorno 248
Tensiones de paso y de contacto 248
Tensión de malla 252
Tensión gpr 252
Tensión transferida 252
Terminología empleada 252
Parámetros para la formulación de las mallas de tierra 253
Determinación de la corriente máxima de la malla (I G) 254
Selección del conductor y las uniones 263
Tamaño de los conductores de la malla 263
Selección de las uniones 264
Condiciones de resistividad del suelo 265
Suelos homogéneos y no homogéneos 265
Factores que afectan la resistividad del suelo 266
Medida de la resistividad 267
Rango de valores para resistividad del suelo 269
La resistencia de la puesta a tierra Rg 269
Características y formulación 269
Valores de norma para Rg 271
El diseño de la malla de tierra 272
Tensiones desarrolladas por la configuración de malla 272
Método iterativo de diseño 274
Recomendaciones para facilitar y ajustar el diseño de la malla 275
Aplicaciones 276
Ejemplo de cálculo 276
Ejemplo de simulación con programa Comsol 280
Resultados 282
Cuestionario 284
Referencias 285
Índice temático 287