T-ESPE-039

ÍNDICE

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES………………………………………………………………………………………. 1 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA………………………………………………………………..… 3 1.3 ALCANCE………………………………………………………………………………………..……… 4 1.4 LOCALIZACIÓN Y CONDICIONES AMBIENTALES DEL PROYECTO…………………...……. 4 1.5 INFRAESTRUCTURA ACTUAL……………………………………………………….…………...…. 6 1.5.1 Centrales de Generación Secoya y Wartsila…………………………………………...……… 7 1.5.2 Sala de Control…………………………………………………………………………...……….. 8 1.5.3 Subestación Secoya………………………………………………………………………...……. 9 1.6 FUNCIONAMIENTO ACTUAL DE LA SUBESTACIÓN……………………………….………......11 1.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONTROLADORES DE EQUIPOS DE PATIO………….….....12

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL 2.1 SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA……………………………………………………………. 13 2.1.1 Generación…………………………………………………………………………..…………... 13 2.1.2 Líneas de transmisión…………………………………………………………………………... 14 2.1.3 Sistemas de Distribución……………………………………………………………………….. 15 2.2 SUBESTACIONES ELÉCTRICAS………………………………………………………………….. 18 2.2.1 Definición………………………………………………………………………………………… 18 2.2.2 Clasificación……………………………………………………………………………………… 18 2.2.3 Componentes y equipo que conforman una subestación eléctrica……………………….. 19 2.3 AUTOMATIZACIÓN DE SUBESTACIONES ELÉCTRICAS……………………………………... 21 2.3.1 Introducción……………………………………………………………………………………… 21 2.3.2 Estructura general de los sistemas de control de subestaciones…………………………. 22 2.3.3 Estructura de los Sistemas Convencionales…………………………………………………. 23 2.3.4 Características de los Sistemas de Control Convencional…………………………………. 24 2.3.5 Estructura de los sistemas de control numéricos……………………………………. 27 2.3.6 Características de los Sistemas de Control Numérico……………………………………… 34 2.4 SISTEMAS SCADA…………………………………………………………………………………… 36 2.4.1 Definición………………………………………………………………………………………… 36 2.4.2 Diferencias típicas entre sistemas SCADA y DCS………………………………………….. 37 2.4.3 Flujo de información en los sistemas SCADA……………………………………………….. 37 2.4.4 Necesidad de un sistema SCADA…………………………………………………………….. 38 2.4.5 Funciones de un sistema SCADA…………………………………………………………….. 39

ÍNDICE

CAPÍTULO III HARDWARE DEL SISTEMA 3.1 ARQUITECTURA DEL SISTEMA…………………………………………………………………… 41 3.2 FUNCIONALIDAD DEL SISTEMA………………………...………………………………………... 44 3.2.1 Nivel de Campo………………………………………………….……………………………… 44 3.2.2 Nivel de Control de Bahía………………………………………………..…………………….. 44 3.2.3 Nivel de Control de Subestación………………………………………………….…………... 48 3.3 LISTADO DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA…………………………………………….. 48 3.3.1 Equipos de Patio………………………………………………………………………………....49 3.3.2 Equipos de Sala de Control……………………………………………………………………. 50 3.4 INTERCONEXIÓN DE EQUIPOS DE PATIO CON TABLERO SUBSUC…………………..….. 51

CAPÍTULO IV SOFTWARE DEL SISTEMA 4.1 PLATAFORMAS DE DESARROLLO ......................................................................................... 58 4.1.1 Microsoft Windows XP ....................................................................................................... 58 4.1.2 Concept 2.5 SR2 ................................................................................................................ 58 4.1.3 InTouch 9.5 ........................................................................................................................ 59 4.1.4 I/O Server ........................................................................................................................... 60 4.2 PROGRAMACIÓN DEL PLC QUANTUM .................................................................................. 60 4.2.1 Condiciones de Diseño ...................................................................................................... 60 4.2.2 Programación en Concept 2.5 ........................................................................................... 61 4.2.3 Lista de variables utilizadas ............................................................................................... 67 4.3 DESARROLLO DE LAS INTERFACES HMI ............................................................................. 74 4.3.1 Condiciones de diseño ....................................................................................................... 74 4.3.2 Programación en InTouch 9.5 ............................................................................................ 75 4.3.3 Lista de tags utilizados ....................................................................................................... 81

CAPÍTULO V SUBSISTEMA DE COMUNICACIÓN 5.1 ARQUITECTURA DEL SUBSISTEMA……………………………………………….…….…….… 89 5.2 COMUNICACIÓN DISPOSITIVOS DE CAMPO → PLC………………………………..…….….. 92 5.3 COMUNICACIÓN PLC → HMI DE OPERACIÓN………………………………………….…..…. 93 5.3.1 Configuración Modbus……………..………………………………………………………...… 93 5.4 COMUNICACIÓN HMI DE OPERACIÓN → HMI MONITOREO REMOTO………………........ 95

ÍNDICE

CAPÍTULO VI PRUEBAS Y RESULTADOS 6.1 PRUEBAS Y RESULTADOS A NIVEL DE LABORATORIO DEL SCADA SUBSUC…………. 99 6.1.1 Chequeo de conexiones en el tablero de control………………………………………...…. 99 6.1.2 Simulación en Concept del programa para el PLC Quantum…………................................100 6.1.3 Simulación en InTouch de las HMIs para las Workstation………………….............…….100 6.1.4 Chequeo total del SCADA SUBSUC…………………………………………………...…… 101 6.2 PRUEBAS Y RESULTADOS DE PUESTA EN MARCHA DEL SCADA SUBSUC……….......103

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES………………………………………………...……………………………………....111 RECOMENDACIONES……………………………………………...…………………………………...113

ANEXOS A: Mapa Físico del Campo Libertador……………………….…………………….....…………………114 B1: Levantamiento planimetrito del Campo Libertador………………………………………………..115 B2: Levantamiento planimetrito de la Subestación Secoya……………………..……………….......116 C1: Diagrama unificar de la Subestación Secoya……………………………………...……………...117 C2: Diagrama unificar del estado actual de operación de la Subestación Secoya……...…………118 D: Plano de construcción del Tablero SUBSUC………………………………....…………………….119 E: Diseño del Backplane del PLC…………………………………………………………........…….…120 F: Diseño de entradas discretas al PLC……………………………………………………….......…...121 G: Diseño de salidas discretas al PLC…………………….…..........................................................122 H: Diseño de entradas analógicas al PLC…………………………………………………….……......123 I: Diseño de regletas y borneras del tablero de control SUBSUC…………….......……….....……..124 J: Interconexión de: señales de patio con el tablero SUBSUC………………………….……….......125 K1: Data Sheet Reconectador COOPER......................................................................................126 K2: Data Sheet Seccionador Motorizado S&C...............................................................................127 K3: Data Sheet Interruptor ABB……………………………………………………………………….…128 K4: Data Sheet PLC QUANTUM…………………………………………………………………..........129 K5: Data Sheet Transductores ABB…………………………………………………………….…........130 L: Manual de usuario HMI SUBSUC V0.1......................................................................................131

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS..............................................................................................132

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES La empresa Estatal Petróleos del Ecuador [1] PETROECUADOR, se creó con el objetivo de explorar y explotar los yacimientos hidrocarburíferos que se encuentren en el territorio nacional, incluido el mar territorial, de acuerdo a la de Hidrocarburos vigente. PETROECUADOR es la matriz ejecutiva de un grupo formado por tres empresas filiales que son:

PETROPRODUCCIÓN encargada de la exploración y explotación de hidrocarburos.

PETROINDUSTRIAL cuyo objetivo es efectuar los procesos de refinación.

PETROCOMERCIAL dedicada al transporte y comercialización de los productos refinados, para el mercado interno.

La filial

PETROPRODUCCIÓN opera los campos hidrocarburíferos

asignados a PETROECUADOR y transporta el petróleo y gas hasta centros de almacenamiento, donde las otras filiales se hacen cargo. Mantiene 5 áreas de producción, definidas como tales a conjuntos de campos, conformados por un grande del que toma el nombre y otros generalmente menores.

Lago Agrio.- Ubicado en la provincia de Sucumbíos. Con los campos Lago Agrio, Charapa y Guanta. Libertador.- Ubicado en la provincia de Sucumbíos. Mantiene los campos: Libertador, Atacapi, Parahuacu, Víctor Hugo Ruales, Sansahuari, Cuyabeno,

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

2

Frontera, Tapi, Tetete, Shushuqui, Shuara, Pichincha, Secoya, Singue, Peña Blanca y Ocano.

Sacha.- Ubicado en la provincia de Orellana. Engloba los campos: Sacha, Pucuna, Payamino, Paraíso, Biguno, Huachito, Mauro Dávalos Cordero y Coca.

Shushufindi.- Ubicado en la provincia de Sucumbíos. Posee los campos: Shushufindi, Aguarico y Limoncocha.

Auca.- Ubicado en la provincia de Napo, Orellana y Paztaza. Contiene los campos: Auca, Cononaco, Culebra, Armadillo, Yuca, Culebra, Anaconda, Palanda, Pindo, Auca Este, Tiguino y Yuca Sur 1.

PETROPRODUCCIÓN para realizar sus trabajos tanto de exploración como de explotación de los hidrocarburos requiere de energía eléctrica, la misma que la genera en cada área de producción, la generación de energía aproximada que se tiene en cada área se muestra en la tabla 1.1: Tabla. 1.1. Generación de energía de las áreas de producción ÁREA

SITIO

# DE GENERADORES

POTENCIA NOMINAL

Campo Lago

Lago Central

3

5000 KW

Agrio

Guanta

3

5000 KW

Campo

Shushufindi Central

6

12750 KW

Campo

Central Sucumbíos

6

4255 KW

Libertador

Central Wartsila

2

15225 KW

Campo Sacha

Sacha Central

2

4000 KW

Campo Auca

Yuca

3

2400 KW

Auca Sur

4

2770 KW

Cononaco

7

3900 KW

Shushufindi

En la actualidad el Campo Libertador dispone de una Subestación de Distribución de energía eléctrica, denominada Sucumbíos.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

3

La función de esta subestación es distribuir la energía eléctrica hacia los alimentadores de los campos correspondientes a Secoya, Shuara y Pichincha; en donde se realiza la explotación de hidrocarburos.

El nivel de distribución de esta subestación es de 13.8 KV, y para ello se utiliza la energía generada por dos centrales térmicas: Secoya y Wartsila.

Esta subestación se encuentra operando en forma manual y carece de un sistema de monitoreo, supervisión y control.

1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA La industria energética ha tenido un gran apogeo en los últimos años en lo que a automatización se refiere, con el aparecimiento de modernos centros de control que han facilitado considerablemente la supervisión de subestaciones.

Las actuales necesidades como son: estabilidad y seguridad del sistema eléctrico, la posibilidad de tener un diagnóstico de lo que ocurre en la red en tiempo real disminuyendo considerablemente los costos operacionales de un sistema, la disponibilidad de la información y la identificación de posibles fallas en la red eléctrica son situaciones que hacen imprescindible optar por la automatización de subestaciones.

PETROPRODUCCIÓN en su afán de incrementar su producción, no ha escapado esta tendencia y ha iniciado un agresivo plan de automatización, dentro del cual se contempla la subestación Secoya.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

4

1.3 ALCANCE

Partiendo de las señales eléctricas las cuales son generadas por los dispositivos de campo y que se encuentran cableadas desde la subestación hacia la sala de control, el presente proyecto contempló:

El diseño de conexiones y funcionamiento general del Sistema.

La elaboración de

planos, esquemas y manual de operación del

Sistema.

La programación del PLC de acuerdo a la lógica de funcionamiento de los equipos de campo, desarrollada en Concept.

La Aplicación HMI desarrollada en InTouch, la cual involucra: despliegues dinámicos que muestren valores de corrientes, voltajes; que permitan realizar monitoreo de los equipos y observar en forma dinámica con movimientos y cambio de colores los estados de los equipos de patio.

1.4 LOCALIZACIÓN Y CONDICIONES AMBIENTALES DEL PROYECTO El proyecto se desarrolló en el área de producción denominada Libertador, operado por PETROPRODUCCIÓN. Este campo está localizado en el Oriente Ecuatoriano en la provincia de Sucumbíos, específicamente a 40 kilómetros al sureste de la ciudad de Nueva Loja (Lago Agrio), aproximadamente a 50 minutos vía terrestre; en la figura 1.1 se puede observar detalladamente la localización del área del proyecto.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

5

ÁREA DEL PROYECTO

Figura. 1.1. Localización del área del proyecto

El campo Libertador se encuentra en una región de selva tropical impactada, y las condiciones ambientales de esta área según los registros metereológicos de IGM son:

- Altura sobre el nivel del mar:

255 m

- Temperatura máxima:

40 °C

- Humedad relativa:

85% a 90%

- Pluviosidad:

300 – 400 mm/mes

- Vientos:

2.7 m/s

- Nivel sísmico:

2ª

La extracción de petróleo en un gran porcentaje depende de la energía eléctrica generada por las centrales y centros de generación individual, ubicadas

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

6

en todo el distrito amazónico; una de estas es la Central de Generación Secoya en donde la subestación Sucumbíos es la responsable de la distribución de electricidad hacia los sitios de explotación en los campos de: Pichincha, Shuara y Secoya.

En el anexo A se indica el mapa de vías, pozos, carreteras y líneas correspondiente al campo Libertador.

1.5 INFRAESTRUCTURA ACTUAL

El sistema eléctrico de PETROPRODUCCIÓN está formado por dos grandes grupos: -

El Sistema Eléctrico Interconectado de Potencia (SEIP).

-

Los Sistemas centralizados Independientes (SCI)

El SEIP es el sistema más grande de generación. Se halla conectado entre sí por una línea de transmisión de 69 KV, y abarca los campos de: Lago Agrio, Sacha, Shushufindi y Libertador.

Dentro del campo Libertador la infraestructura física [2] del área del proyecto contempló las siguientes secciones:

- Centrales de Generación Secoya y Wartsila. - Sala de Control. - Subestación Secoya.

Siendo estas 2 últimas las implicadas directamente en el desarrollo del mismo.

En el anexo B.1 se muestra el levantamiento planimétrico de la infraestructura física correspondiente al campo Libertador, mientras que en el anexo B.2 se hace referencia específicamente a la infraestructura del área en donde se desarrolló el proyecto.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

7

1.5.1 Centrales de Generación Secoya y Wartsila

Corresponden a la infraestructura encargada de producir y entregar electricidad a la subestación Secoya para su posterior distribución. Estas centrales de generación son del tipo térmicas de combustión.

La central de generación Secoya es local a la subestación de distribución, su potencia instalada es de 4.46 MW, posee 6 grupos electrógenos de acoplamiento de motores de combustión interna con generadores.

Desde G1 hasta G4 son motores marca Waukesha con generadores marca Kato, el grupo G5 es de marca Caterpillar tanto el motor como el generador y el grupo G6 tiene su motor marca Caterpillar y su generador marca Kato; este último es el único que funciona a diesel mientras que los demás usan gas como combustible a una presión de entrada de 30 psi. El nivel de generación es a baja tensión (480 VAC).

La central de generación Wartsila esta distante a 5 km de la subestación de distribución Secoya, su potencia instalada es de 11.4 MW, posee 2 grupos electrógenos

de

acoplamiento

de

motores

de

combustión

interna

con

generadores.

Tanto en G1 como G2 los motores son marca Wartsila y los generadores son marca ABB, pueden funcionar con gas o crudo, aunque preferentemente se combustiona con gas a una presión de entrada de 342 bares. El nivel de generación es a alta tensión (13800 VAC).

En la figura 1.2 se presenta una foto de la vista frontal de la Central de Generación Secoya, mientras que en la tabla 1.2 se detalla lo expuesto anteriormente para cada central de generación.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

8

Figura. 1.2. Central de Generación Secoya

Tabla. 1.2. Potencia generada por las centrales Secoya y Wartsila Central de Generación Secoya Grupo

Combustible

Voltaje

Factor de Potencia

Potencia Generada

G1

Gas

480 VAC

0.8

775 KW

G2

Gas

480 VAC

0.8

770 KW

G3

Gas

480 VAC

0.8

770 KW

G4

Gas

480 VAC

0.8

770 KW

G5

Gas

480 VAC

0.8

570 KW

G6

Diesel

480 VAC

0.8

800 KW

Central de Generación Wartsila Grupo

Combustible

Voltaje

Factor de Potencia

Potencia Generada

G1

Gas / Crudo

13800 VAC

0.8

5700 KW

G2

Gas / Crudo

13800 VAC

0.8

5700 KW

1.5.2 Sala de Control

Su infraestructura comprende un área de 49 m2 de construcción de hormigón y tiene una altura de 4m. Está sección esta destinada al control operacional de la subestación, aquí se hallan los tableros de control correspondientes a la central de generación Secoya, así como también el mecanismo de control para la

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

9

sincronización de esta con la central de generación Wartsila. En la figura 1.3 se presenta una foto de la fachada frontal de la Sala de Control.

Figura. 1.3. Sala de Control

A esta sala llega un cableado desde el patio por medio de un ducto subterráneo, esto se muestra en el plano del área de trabajo adjunto en el anexo B.2. Este cableado contempla señales análogas de CT’s y PT’s, señales de contactos mecánicos que indican el estado de cada equipo, señales para realizar cierre y apertura de equipos remotamente y señales de contactos que indican estados de alarma de equipos.

1.5.3 Subestación Secoya Esta sección abarca toda la infraestructura destinada para la distribución de la electricidad, su área se encuentra a la intemperie, posee una superficie plana de 98m2, el perímetro está cercado con malla de acero a una altura de 2m y para esta función aquí se encuentra instalado un sistema aéreo de distribución de

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

10

energía. En la figura 1.4 se presenta una foto de la vista frontal de la subestación Secoya, en donde se puede apreciar claramente lo expuesto anteriormente.

Figura. 1.4. Subestación Secoya

En esta subestación existen dos transformadores trifásicos, los cuales elevan el voltaje de generación al nivel de distribución (480/13800VAC), los datos de estos transformadores se indican en la tabla 1.3 Tabla. 1.3. Datos Nominales de Transformadores

Características Relación Potencia Frecuencia Conexión Tipo Refrigerante Fabricante Año

Transformador 1 480/13800 VAC 1500 KVA 60Hz Ydn5 OA Ecuatran 1997

Transformador 2 480/13800 VAC 1500 KVA 60Hz Ydn5 OA Ecuatran 1997

En el anexo C1 se muestra el diagrama unifilar de la subestación de distribución, donde se puede apreciar: la conexión y arreglo de todos los equipos eléctricos, es decir: barras, puntos de conexión, transformadores de potencia, acoplamiento entre barras, etc.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

11

En resumen esta subestación de distribución posee un esquema de conmutación del tipo doble barra con barra de transferencia, su diseño de arreglo físico es un convencional para intemperie de 7 bahías, cada una de ellas con 3 interruptores automáticos (seccionadores motorizados y reconectador) y su estructura es de acero con cimientos de concreto y soporte para anclaje.

1.6 FUNCIONAMIENTO ACTUAL DE LA SUBESTACIÓN

El operador, para poder abrir o cerrar un equipo, tiene que dirigirse al patio y actuar directamente en el equipo accionando la manija de control (Trip - Close), para registrar los valores de corriente de bahía también tiene que hacerlo desde el equipo, operando el panel del mismo a través de códigos de visualización para corrientes de fase. Este trabajo resulta muy tedioso y puede tornarse peligroso cuando lo tenga que realizar en días lluviosos.

La única maniobra referente a la subestación que se puede realizar desde la sala de control es la sincronización de la energía proveniente de Wartsila con la energía de generación local de Secoya.

En el patio se cuenta con bloqueos electromecánicos entre equipos de bahía, para respaldar una maniobra incorrecta del operador sobre un equipo, esto debido a que los únicos equipos que pueden cerrarse con carga son los reconectadotes.

Las condiciones de estos bloqueos son las siguientes:

No se puede cerrar un reconectador sin haber cerrado previamente cualquier seccionador motorizado correspondiente a la bahía sobre la cual se está operando.

Se puede abrir un seccionador motorizado si se encuentra abierto el reconectador o si el seccionador motorizado opuesto está cerrado.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

12

En el anexo C2 se presenta el diagrama unificar del estado actual de operación de la subestación Sucumbíos.

1.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONTROLADORES DE EQUIPOS DE PATIO

A continuación en las tablas 1.4 y 1.5 se detallan las principales especificaciones técnicas de los controladores para los equipos de patio que intervinieron en el control remoto del sistema. Tabla. 1.4. Controladores para Seccionadores Motorizados

Alduti-Rupter de S&C— Modelo AS-1A Tensión Nominal de dispositivo de alta tensión Tensión del motor y de mando Tiempo máximo de accionamiento Par mínimo con rotor bloqueado a la tensión nominal Intensidad de aceleración

7.2 hasta 46 KV 115 V 60 Hz 0.75 s 20000 Nm 46 A

Tabla. 1.5. Controladores para Reconectadores

Para una mayor información a cerca de los controladores de los equipos de patio consulte sus correspondientes hojas técnicas, y sus respectivos diagramas y esquemas los cuales se adjuntan en el anexo K1, K2 y K3.

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

13 CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES .................................................................................................................... 1 1.2 JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA ........................................................................................ 3 1.3 ALCANCE ................................................................................................................................ 4 1.4 LOCALIZACIÓN Y CONDICIONES AMBIENTALES DEL PROYECTO ................................ 4 1.5 INFRAESTRUCTURA ACTUAL .............................................................................................. 6 1.5.1 Centrales de Generación Secoya y Wartsila .................................................................... 7 1.5.2 Sala de Control ................................................................................................................. 8 1.5.3 Subestación Secoya ......................................................................................................... 9 1.6 FUNCIONAMIENTO ACTUAL DE LA SUBESTACIÓN......................................................... 11 1.7 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONTROLADORES DE EQUIPOS DE PATIO ................... 12

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL 2.1 SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP), es el conjunto de centrales generadoras, de líneas de transmisión interconectadas entre sí y de sistemas de distribución esenciales para el consumo de energía eléctrica. [3]

El Sistema Eléctrico de Potencia está formado por tres partes principales: generación, transmisión y distribución.

2.1.1 Generación Es donde se produce la energía eléctrica, por medio de las centrales generadoras, las que representan el centro de producción, y dependiendo de la fuente primaria de energía, se pueden clasificar en:

- centrales hidroeléctricas - centrales termoeléctricas - centrales geotermoeléctricas - centrales nucleoeléctricas - centrales de ciclo combinado - centrales de turbo-gas - centrales eólicas - centrales solares

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

14

Las centrales generadoras se construyen de tal forma, que por las características del terreno se adaptan para su mejor funcionamiento, rendimiento y rentabilidad.

En régimen normal, todas las unidades generadoras del sistema se encuentran en sincronismo, es decir, mantienen ángulos de cargas constantes.

En este régimen, la frecuencia debe ser nominal (60 Hz.) o muy cercana a ésta. Los voltajes de generación varían de 2.4 a 24 KV, dependiendo del tipo de central.

Las características de las centrales eléctricas se relacionan con la subestación y la línea de transmisión en función de la potencia, la distancia a que se transmite y al área por servir.

2.1.2 Líneas de transmisión Son los elementos encargados de transmitir la energía eléctrica, desde los centros de generación a los centros de consumo, a través de distintas etapas de transformación de voltaje; las cuales también se interconectan con el sistema eléctrico de potencia.

Los voltajes de transmisión utilizados son: 115, 230 ,400 y 13.8 KV.

Una de las formas de clasificar las líneas de transmisión, es de acuerdo a su longitud, siendo:

- Línea corta de menos de 80 Km. - Línea media de entre 80 y 240 Km. - Línea larga de 240 Km. y más

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

15

2.1.3 Sistemas de Distribución Es el conjunto de instalaciones desde 120 V hasta tensiones de 34.5 KV encargadas de entregar la energía eléctrica a los usuarios a los niveles de tensión normalizados y en las condiciones de seguridad exigidas por los reglamentos.

En el nivel de baja tensión por lo general hay confusiones con las instalaciones internas o cableados de predios comerciales o grandes industrias y en tensiones mayores de los 34.5 KV como es el caso de cables de subtransmisión de 85 KV que se traslapan con tensiones mayores, especialmente en países industrializados en que la población urbana es alta, y se consideran estas tensiones como de distribución.

Los sistemas de distribución, ya sea que pertenezcan a empresas privadas o estatales,

deben

proyectarse

de

modo

que

puedan

ser

ampliados

progresivamente, con escasos cambios en las construcciones existentes tomando en cuenta ciertos principios económicos, con el fin de asegurar un servicio adecuado y continuo para la carga presente y futura al mínimo costo de operación.

En función de su construcción estos se pueden clasificar en:

- Sistemas aéreos. - Sistemas subterráneos. • Sistemas aéreos Estos sistemas por su construcción se caracterizan por su sencillez y economía, razón por la cual su utilización está muy generalizada. Se emplean principalmente para:

- Zonas urbanas con:

o carga residencial

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

16

o carga comercial o carga industrial

- Zonas rurales con:

o carga doméstica o carga de pequeñas industrias (bombas de agua, molinos, etc.)

Los sistemas aéreos están constituidos por transformadores, cuchillas, apartarrayos, cortacircuitos fusibles, cables desnudos, etc.: los que se instalan en postes o estructuras de distintos materiales.

La configuración mas sencilla para los sistemas aéreos es del tipo arbolar, la cual consiste en conductores desnudos de calibre grueso en el principio de la línea y de menor calibre en las derivaciones a servicios o al final de la línea. Cuando se requiere una mayor flexibilidad y continuidad del servicio es posible utilizar configuraciones más elaboradas.

Los movimientos de carga se llevan a cabo con juegos de cuchillas de operación con carga, que son instaladas de manera conveniente para efectuar maniobras tales como: trabajos de emergencia, ampliaciones del sistema, conexión de nuevos servicios, etc.

En servicios importantes tales como: hospitales, edificios públicos, fábricas que por la naturaleza de su proceso de producción no permiten la falta de energía eléctrica en ningún momento; se instalan dos circuitos aéreos, los cuales pueden pertenecer a la misma subestación de distribución, o de diferentes subestaciones, esto se realiza independientemente a que la mayoría de estos servicios cuentan con plantas de emergencia con capacidad suficiente para alimentar sus áreas más importantes.

En éste tipo de sistema se encuentra muy generalizado el empleo de seccionadores, como protección de la línea aérea, para eliminar la salida de todo

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

17

el circuito cuando hay una falla transitoria. • Sistemas subterráneos Estos sistemas se construyen en zonas urbanas con alta densidad de carga y fuertes tendencias de crecimiento, debido a la confiabilidad de servicio y la limpieza que estas instalaciones proporcionan al paisaje. Naturalmente, este aumento en la confiabilidad y en la estética involucra un incremento en el costo de las instalaciones y en la especialización del personal encargado de construir y operar este tipo de sistema.

Están constituidos por transformadores tipo interior o sumergible, cajas de conexión, interruptores de seccionamiento, interruptores de seccionamiento y protección, cables aislados, etc.: los que se instalan en locales en interior de edificios o en bóvedas, registros y pozos construidos en banquetas.

Los principales factores que se deben analizar al diseñar un sistema subterráneo son:

- Densidad de carga - Costo de la instalación - Grado de confiabilidad - Facilidad de operación - Seguridad - Sistemas mixtos

Este sistema es muy parecido al sistema aéreo, siendo diferente únicamente en que los cables desnudos sufren una transición a cables aislados. Dicha transición se realiza en la parte alta del poste y el cable aislado es alojado en el interior de ductos para bajar del poste hacia un registro o pozo y conectarse con el servicio requerido.

En este tipo de sistema, se tiene la ventaja de eliminar una gran cantidad de

CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO REFERENCIAL

18

conductores, favoreciendo la estética del conjunto, disminuyendo notablemente el número de fallas en el sistema de distribución y por ende aumentando la confiabilidad del mismo.

2.2 SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

2.2.1 Definición Se da el nombre de Subestación Eléctrica [4] al conjunto de elementos que sirven para alimentar el servicio eléctrico de alta tensión a un local con una demanda grande de energía para obtener

luz, fuerza, calefacción, y otros

servicios

2.2.2 Clasificación En función a su diseño son las encargadas en interconectar líneas de transmisión de distintas centrales generadoras, transformar los niveles de voltajes para su transmisión o consumo. Las subestaciones se clasifican de acuerdo a su nivel de tensión, de acuerdo a su configuración, de acuerdo a su función y de acuerdo a su tipo de servicio.

De acuerdo al Nivel de Tensión:

- Ultra Alta tensión (Un>800 KV.) - Extra Alta Tensión (300 KV