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Subestaciones de Distribución
Definición:
Es un conjunto de
instalaciones y
dispositivos
eléctricos que sirven
para transformar los
parámetros de
tensión y corriente.
1
CLASIFICACIÓN
a) Por su forma :
CONVENCIONALES
COMPACTAS
AEREAS
INTERIOR, CASETA
INTEMPERIE
BLINDADAS
PEDESTAL
SUBTERRANEA
MONOPOSTE
BIPOSTE
2
1
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Subestación de distribución SED
Conjunto de instalaciones para
transformación y/ o seccionamiento
que recibe la energía eléctrica de
una red de distribución primaria y
entrega a un sub-sistema de
distribución secundaria, instalaciones
de alumbrado publico, a otra red de
distribución primaria o a usuarios
alimentados
a
tensiones
de
distribución primaria o secundaria.
Comprende
generalmente
el
transformador de potencia y los
equipos de maniobra, protección,
medición y control, tanto en el lado
primario
como
en
el
secundario,eventuales edificaciones
para albergarlos.
Subestación de distribución
Las subestaciones
de distribución por
su
forma
de
instalación pueden
ser:
Interior,
Intemperie, Aérea,
Compacta bóveda,
Compacta pedestal,
Al
interior
de
Edificios.
SE. aérea
SE. convencional de superficie
SE. conpacta pedestal
2
9/02/2022
COMPONENTES
PRINCIPALES :
• Transformador
• Seccionadores
• Interruptores
• Aisladores
• Conductores
• Barras en A.T. y B.T.
• Terminales
etc.
3
9/02/2022
COMPONENTES
SECUNDARIAS :
• Estructura
• Alumbrado
• Ductos
• Cercas
• Pozo de tierra
• Instrumentos de
medición
etc.
DIMENSIONAMIENTO
n
a.- P.I.(Fuerza motriz) =
I.- Estudio de la carga
1) Potencia Instalada(P.I.)
Sumatoria de las
potencias de placa de
las cargas(Motores,
iluminación,etc)
instaladas
en una
planta.

KW
i= 1
i
b.- P.I.(Alumbrado) = A.T.* C.u.
P.I.(Tomacorr.) = 10 a 20%
P.I.(Alumb.)
c.- P.I.(Reserva) = 25% P.I.(F.m.)
P.I.(Planta) = P.I.(F.m.) + P.I.(A y T)
+ P.I.(R)
Cu; Carga unitaria 20W/m2, ver CNE ( Área Techada)
4
9/02/2022
DIMENSIONAMIENTO
2) DEMANDA MAXIMA :
Máximo valor de la
demanda que se presenta
durante un periodo de
determinado(Diario,
Semanal, Mensual o Anual)
a.- M.D.(F.m.) = P.I.(F.m.) * f d * fs
b.- M.D.(A) = P.I.(A) * fd * fs
c.- M.D.(T) = P.I.(T) * f d * fs
M.D.(Planta) = M.D.(F.m.) +
M. D. (A) + M.D.(T)
fdemanda: 0.7
fseguridad: 0.85
Dimensionamiento
II.- Selección de la potencia del transformador
n
f.d.p.promedio 
 (KW  f.d.p. )
i
i
i =1
n
 KW
i
i =1
 M.D.(F.m.) M.D.(A y T) 
S total  

  1,25
 f.d.p.promedio f.d.p.lamparas 
5
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Recomendación
Encontrada la potencia
aparente,
se
puede
seleccionar
dos
transformadores con la
mitad de la potencia
aparente
total.
Por
razones operativa de
confiabilidad
ya que en el peor de los
casos tendremos el 50%
de la planta aunque se
debe
considerar
las
sobrecargas
en
los
transformadores
Sobrecarga admisible dependerá
de las recomendaciones del
fabricante y del régimen de
trabajo del transformador
previo a la sobre carga siempre
que no se dañe la vida útil del
aislamiento y debe considerarse
temperatura
ambiente
e
interna en los arrollamientos
así como la potencia previa al
pico el tipo de refrigeración y el
tiempo de sobrecarga.
Tarea N°2
Se desea proyectar una industria en una zona rural, área de terreno de 500 m2 ,
de la cual el 70% se construye dos pisos de edificios administrativos y talleres .
Las cargas previstas son:
20 motores trifásicos de inducción de 20HP, FP=0.8
50 motores trifásicos de inducción de 7.5HP ,FP=0.7
10 motores monofásicos de inducción de 5.25 HP, FP=0. 85
10 hornos de inducción con una potencia total de 10kW.
El sistema de iluminación debe ser con lámparas incandescentes y La industria
tiene previsto una ampliación futura de una de sus líneas de producción en los
próximos cinco años.
Se pide determinar lo siguiente:
1. Potencia instalada de la industria.
2. La máxima demanda a contratar en la empresa de electricidad.
3. Potencia del transformador en la subestación.
6
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Capacidad de Sobrecarga
7
9/02/2022
Tarea N°3
Sn= 1250 KVA, Spp=750 KVA Refrigeración ONAN, Hallar la carga admisible
durante 4 h a 20 °C.
Selección del Transformador
Datos mínimos :
• Potencia nominal
• Tensión de servicio (A.T.
y B.T.)
• Frecuencia
• Altura de trabajo
• Grupo de conexión
• Tipo de refrigeración
• Tensión de c.c.
• Perdidas en el Fe y Cu
Accesorios :
• Termómetro
• Conmutador de tomas
• Tanque de aceite
• Visor de nivel de aceite
• Borne de conexión a
tierra
etc.
8
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Paralelo de transformadores
Conexión Índice 5 con 11
9
9/02/2022
Repartición de carga en
transformadores en paralelo
Ejemplo:
Si se pone en paralelo 3 trasformadores 100, 250 y 500 kVA con
4,6,4.5% de Ucc respectivamente.
¿Cuanta potencia entrega cada uno?, Ucc del conjunto?, cuanto
se sobrecarga C/u?, cuanto debe ser la potencia máxima del
conjunto sin sobrecargarse c/u ?
Tarea N° 04
Si se pone en paralelo 2 trasformadores 850 y 1200
kVA con 6.3 y 12.5% de Ucc respectivamente.
¿Cuanta potencia entrega cada uno?, Ucc del
conjunto?, cuanto se sobrecarga C/u?, cuanto debe
ser la potencia máxima del conjunto sin
sobrecargarse c/u y en el caso que se desea entregar
la potencia total del conjunto como se soluciona?
10
9/02/2022
Seccionador De Vacío
• Del tipo tripolar o
unipolar para montaje
vertical en interior,
operación en vacío y con
pértiga.
• Se selecciona por:
* Un
* In
* Icc
* Ich
Corriente De Choque
• Es la máxima corriente que presentará un
circuito durante una corriente de falla. Se
calcula del siguiente modo:
I CHOQUE   I CC 2
Donde"  " depende de la relacion
R
x
y se obtiene a partir de curvas
11
9/02/2022
Seccionador De Vacío
Para un ejemplo de S=1600kVA,10kV , Scc=280 MVA , se tiene:
•
In = 92,4 A
•
Icc = 16,16 KA
•
Un = 10 KV
Finalmente la corriente de choque se evaluara para
 = 1,8
Luego : Ich = 1,8 *16,16 * 2
*
Ich  41,2 KA
CORTACIRCUITO FUSIBLE
• Para calcular el fusible
del seccionador
fusible se pueden
utilizar tablas que nos
brindan los
fabricantes, normas
del C.N.E., así como
nomogramas:
• Para un ejemplo:
Sn = 800 KVA, 10 kV
In = 46,2 A
Ucc = 5,5 %
Nomograma
Trafo
Ucc(%)
Primario
In(A)
Fusible
In(A)
5,5
46,2
70
12
9/02/2022
Cortacircuito Fusible
Valores normalizados:
63A, 75A, 100A,etc.
Por lo tanto elegimos:
Ifusible = 75A
Características mínimas:
* Un = 10KV
* In = 46,2A
* Ifusible = 75A
* Icc = 16,16KA
Cortacircuito Fusible
El C.N.E. Nos indica:
“Cuando se usen fusibles deberán ser calibrados a no
más del 150% de la corriente primaria nominal del
transformador”
“Cuando el 150% de la corriente primaria del
transformador no corresponda a la capacidad nominal
del fusible, se permitirá usar el valor nominal próximo
más alto proporcionado por el fabricante”
I FUSIBLE  1,5 I PRIMARIA
¿Cuando ocurre actuación de un fusible en el caso de falla monofásica en
sistemas aterrado, por que debe cambiase los tres fusibles?
13
9/02/2022
Cortacircuito Fusible
• En nuestro caso:
I FUSIBLE  1,5(46,2 A)
I FUSIBLE  69,3 A
• Otra forma de cálculo
es usar las tablas del
fabricante
Tomando el valor más
próximo:
I FUSIBLE  75 A
Corriente De C.C.
• En nuestro ejemplo :
Potencia de c.c.
= 280 MVA
Tensión en barras
= 10 KV
Duración del c.c.
= 20 ms
Scc : MVA
Icc =
Scc
3*U
U : KV
Icc : KA
14
9/02/2022
Corriente De C.C.
• Reemplazando los valores anteriores :
I CC =
s=
280
= 16,165 KA = 16165 A
3 *10
16165* 0,02
= 20,78 mm2  35 mm2
110
Luego; por capacidad de corriente,caída de tensión y
corriente de c.c. seleccionamos :
CABLE ALIMENTADOR NKY 3*35 mm²
Terminales
Se elige de acuerdo al cable alimentador indicando el tipo( interior
o exterior )
De acuerdo al ejemplo se solicita:
• Terminal tipo interior para cable NKY 3*35
• Tensión: 10 KV
• Para barras de tipo rectangular con las siguientes dimensiones: mm2
15
9/02/2022
Terminales
En la actualidad las
botellas terminales
están siendo
reemplazadas por
terminales
preformados (PST
para la marca 3M) en
cables NKY para uso
interior o exterior
Fusibles para sistemas de
Distribución
Leonidas Sayas Poma, Msc, MBA, Ing.
PROFESOR SMART GRID APPLICATIONS‐ESAN
GERENTE DE SUPERVISIÓN DE ELECTRICIDAD‐OSINERGMIN
lsayas@esan.edu.pe , lsayas@osinergmin.gob.pe Cel: 996963438
16
9/02/2022
CLASIFICACION DE LOS FUSIBLES
Para Media Tensión: Por el tipo de operación;
* Tipo expulsión(FE)
* Tipo limitadores de corriente(FLC)
Fusibles de expulsión
CLASES: - De un solo elemento fusible
- De dos elementos fusibles(para bajas corrientes y
longitud corta.
MATERIAL: Puede ser de plata ,Cu,Pb,Estaño o aleaciones.
CLASES POR CAPACIDAD DE INTERRUPCION:
-Expulsión de Potencia(alta capacidad de corte)
-Expulsión tipo listón(baja capacidad de corte)
CONTACTOS
SUPERIORES
AISLADOR
GANCHOS DE
SUJECION
Seccionador
Fusible De
Expulsión Tipo
CUT‐OUT
HERRAJES
DE
COLOCACION
TUBO
PORTAFUSIBLE
CONTACTOS INFERIORES
PERNO DE GIRO
DISPARADOR
17
9/02/2022
Capacidad de los fusibles para distribución
In (KoT)
•
9
8
12
carga
10
15
continua de 150% de su valor
12
18
15
23
20
30
Las temperaturas extremas y
25
38
las
30
45
40
60
50
75
Según
NEMA
pueden
llevar
los
fusibles
una
nominal
•
Icontinua(A)
6
precargas
afectan
las
curvas t-I es necesario tener
presente.
Como se selecciona el calibre de los fusibles
en forma practica ?: 6 con 10, 10 con 15 o 8
con 12.
65
95
80
120
100
150
140
190
200
300
CARACTERISTICA DE RESPUESTA DE
FUSIBLES DE EXPULSIÓN
t(S)
TIEMPO DE INTERRUPSION TOTAL
(TOTAL CLEARING TIME)
TIEMPO MINIMO DE FUSION
(MINIMUM MELTING)
I(A)
TIPOS DE FE LISTON:
-Tipo K respuesta rápida
-Tipo T respuesta lenta
18
9/02/2022
Interruptores Seccionadores inteligentes
CARACTERISTICA
DE RESPUESTA DE
FUSIBLES DE
EXPULSIÓN
Tipo K
19
9/02/2022
Otros tipos
de curva
20
9/02/2022
CARACTERISTICAS
Seccionador Electrónico Restablecible (SER)
•
•
•
•
•
•
•
Dispositivo de protección para redes
aéreas de distribución
Posee un censor electrónico
incorporado
Discrimina una falla temporal de una
falla permanente
Mejora el sistema de coordinación con
reclosers
Es montado en un seccionador
estándar
Abre como un tubo porta fusible Para
dar una indicación visual de una falla
permanente
Después de reparar la falla simplemente
se reestablece
Ventas técnicas y económicas
21
9/02/2022
Aplicaciones
Evolución:
Fusible tipo Link
Cut out
SER = Standard
SER
Modulo
+ electrónico
22
9/02/2022
MEJORA EL SISTEMA DE COORDINACIÓN
SELECIÓN E INSTALACIÓN
•
•
•
•
•
Tensión del sistema
Corriente permanente de carga
Corriente de actuación
Numero de
operaciones(Counts)
Dispositivos ubicados aguas
arriba y aguas a bajo.
23
9/02/2022
SPIN Con modulo de comunicación
Ventas técnicas y económicas
24
9/02/2022
FUSIBLES LIMITADORES DE
CORRIENTE
*Limita la Icc a valores inferiores del valor pico de falla
*El valor pico depende de la característica de la red(X/R)
*Material : alambre sección transversal, cintas, etc. sumergido en
relleno de cuarzo que extingue el arco y absorbe la mayor
cantidad de energía generada
ENERGIA GENERADA POR Icc =
I 2t
*TIPOS DE LIMITADORES DE CORRIENTE (ANSI C37.40)
-Fusible de respaldo
-fusible de aplicación general
-Fusible de rango completo
FUSIBLE
DE MT
LIMITADOR DE
CORRIENTE TIPO
CEF
25
9/02/2022
Fusible de MT
Tipo CEF
Icc=10kA
Inf=63A
6kA
Icclim=6kA
Is=1,8x1,4142x10=25,5kA
Is=25,5kA
I(A)
Icclim=6kA
t(s)
onda antes
de corto
5ms
Consideraciones
• Protección de sobrecarga
• Protección por cortocircuito
• Protección de fallas internas
26
9/02/2022
Consideraciones
•
La NEC (National Electric Code) provee los estándares mínimos
de protección de sobrecorrientes para el ajuste de los dispositivos
de protección de transformadores.
A. Transformadores con tensiones nominales superiores a 600V
•
Si no existe protección secundaria, estos transformadores
requieren como protección primaria un interruptor(CB) o fusible
que disparará a no mas del 300% o 150% de la corriente nominal
del transformador respectivamente.
•
Si existe un interruptor(CB) o fusible en el secundario los
requerimientos de protección dependen de la tensión de
cortocircuito del transformador y voltaje secundario además del
tipo de protección como se resumen en la Tabla No.2.
Consideraciones
Tabla No.2 Máxima Protección de Sobrecorriente en %
Impedancia
nominal del
transformador
Vcc6%
10%Vcc<6%
Lado primario
V prim>600V
I setting
I nom
CB
fusible
600%
300%
400%
200%
Lado secundario
V sec600V
V sec>600V
I setting
I nom
I setting CB
CB
fusible
o Inom fuse
300%
150%
250%
250%
125%
250%
27
9/02/2022
Consideraciones
B. Transformadores con tensiones nominales menores o iguales
a 600V
•
Estos transformadores requieren esencialmente protección
primaria a 125% Inom cuando no se tiene una protección
secundaria, y 250% Inom como máxima protección primaria si
existe una protección secundaria ajustado a no mas de 125%
Inom del transformador.
Consideraciones
•
Los fusibles como protección primaria de los transformadores
deben ser capaces de hacer lo siguiente:
•
(1) Soportar la corriente de energización del transformador
(magnetizing inrush current). En general el inrush current de los
transformadores puede llegar de 8 a 12 veces la corriente nominal
del transformador por un período máximo de 0.1s. Este punto
debe caer debajo de la curva del dispositivo de protección
primario del transformador.
•
(2) Eliminar un cortocircuito franco secundario antes que el
transformador sea dañado. De acuerdo con IEEE Std 462-1973,
los transformadores estándar son diseñados para soportar los
esfuerzos internos causados por cortocircuitos en los terminales
externos dentro de las siguientes limitaciones:
28
9/02/2022
Consideraciones
1.
2.
3.
4.
25.0 veces la corriente base por 2s
20.0 veces la corriente base por 3s
16.6 veces la corriente base por 4s
14.3 veces la corriente base por 5s
Consideraciones
•
•
•
Tener en cuenta es el desplazamiento relativo en el punto
de daño que ocurre en un transformador delta-estrella con el
neutro de la estrella aterrado en el lado de baja tensión. Una
falla monofásica a tierra secundaria de 1pu producirá una
corriente de falla de 1pu en el devanado delta del lado primario,
pero causará solamente una corriente del 57.8% en la línea del
devanado delta donde se encuentra el fusible primario. Por esto
un segundo punto de daño, correspondiente a lo dado por IEEE
Std 462-1973 deberá trazarse a 57.8% del punto normal.
(3) El fusible deberá ser selectivo con los equipos de protección
instalados antes y después y taimen con la curva que determina la
capacidad térmica del transformador.
29
9/02/2022
1
1
R
r
1/ 3
1
S
1:1/3
1/ 3
1
1
s
1/3
T
1
Fig. 1: Falla trifásica
Relación Ifalla por dev anados secundarios/prim arios = 1/1 = 1.00
t
0
1/3
R
r
1/ 3
1:1/3
2/3
0
S
1
1/3
s
1/3
T
1
t
Relación Ifalla por dev anados secundario/prim ario =1/(2/ 3)= 0.866
Fig. 2: Falla bifásica
0
0
R
r
0
0
1:1/3
0
S
0
0
s
0
T
0
t
Fig. 3: Falla m onofásica a tierra
R
1
1/3
r
0
0
S
1:1/3
1/ 3
0
1/3
T
Fig. 4: Falla m onofásica a tierra
s
0
0
t
Relación Ifalla por dev anados secundario/prim ario =1/(1/ 3)= 1.732
30
9/02/2022
Curva de daño térmico
• Las curvas de daño de los equipos y
materiales
son proporcionadas por los
fabricantes sin embargo, para el caso de
transformadores se puede tomar el criterio
establecido en la “Guía
de duración de
corrientes de transformadores”(P784/D4 de la
norma ANSI C 57.12.00 para transformadores
auto enfriados de 1-500kVA:
Límites de Funcionamiento
Límites de sobre excitación
 ANSI
C57.12.00 1985:
* 1,05 Un secundaria a plena carga, sin
exceder limites de calentamiento a frecuencia
nominal
* 1,10 Un secundaria en vacío, sin exceder
limites de calentamiento a frecuencia nominal.

VDE 0532:
* Inducción admisible Bmax =1,05 Bn a fn y
plena carga
* Bmax = 1,3 Bn a fn y t = 5min. Hasta 40 MVA
* Bmax = 1,3 Bn a fn y t = 30 seg. Para Sn > 40
MVA
L.Sayas P.
31
9/02/2022
Límites de Funcionamiento
Límites de Calentamiento
 En
un ciclo normal la I < 1,5 In
t
< 140°c (velocidad de
degradación responde a una
función exponencial de la
temperatura de modo que la
perdida se duplica para cada
incremento de 6°c
L.Sayas P.
Límites de Funcionamiento
Capacidad de resistencia a cortocircuito o
limite térmico según ANSI C.57.109
 Los transformadores se clasifican en
categorías
Categoría
Monofásico
Trifásico
(Kva.)
(Kva.)
I
5 a 500
15 a 500
II
501 a 1667
501 a 5000
III
1668 a 10000 5001 a 30000
IV
> 10000
> 30000
L.Sayas P.
32
9/02/2022
Curva de daño térmico
 Los transformadores se diseñan
para dejar pasar una corriente
máxima de cortocircuito sin sufrir
daños mecánicos y la corriente
máxima de cortocircuito esta
definido por :
 Para la categoría II
De 70 a 100% de Imax
K  I 2 *t
 Para categoría III
Imax=1/Ucc(%)=1/Z(%)p.u. Para
t=2s
De 50 a 100% Imax
K  I 2 *t
Ejemplo:
Ucc=4%
t=2s
Imax=1/0,04=25In
para
Ucc=5%
t=2s
Imax=1/0,05=20In
para
;para Imax por 2s
K=1250 para el resto menor a 70% de Imax
;para Imax por 2s
K=1250 para el resto menor a 50% de Imax
Esto para la categoría I
L.Sayas P.
Ejemplo de aplicación
Para Z=5%, transformador de categoría II
trazar la curva de daño térmico
Imax=1/0,05=20In
t=2s
K  I 2 *t
De 70 a 100% de Imax
100%Imax : 20
80%Imax
K  20 2 * 2  800
K
800

 2s
I2
20 2
K
800
 3,12 s
t 2 
I
16 2
t
: 16
t
70%Imax
De 70% a menos
K=1250
K
1250
 6 , 28 s
t 2 
I
14 2
70%Imax : 14
K
1250
 12 ,5 s
t 2 
I
16 2
50%Imax : 10
K
1250
 50 s
t 2 
I
52
25%Imax : 5
K
800

 4s
I 2 14 2
: 14
L.Sayas P.
33
9/02/2022
• Tiempos máximos admisibles a cortocircuitos en
transformadores.
XT
(%)
IK
IN
tmax.admisible
(s)
4
25,0
2
5
20,0
3
6
16,6
4
7
14,2
5
De la tabla adjunta
se deduce la
necesidad de
introducir
protecciones de
reserva, que eviten
que se superen los
tiempos máximos
admisibles de
sobrecorrientes.
VALORES I-T PARA DEFINIR CURVA DE DAÑO
Tipo de daño
Térmico
Mecánico
N° de veces la
corriente
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
30
40
50
Tiempo en
segundos
2000
300
100
50
35
25
20
15
12.5
5.8
3.3
2
1.5
0.8
0.5
34
9/02/2022
VALORE I-T PARA DEFINIR CURVA DE ENERGIZACION
Corriente
transitoria
INRUSH
Carga fria
N° de veces la
corriente
25
12
6
3
Tiempo en
segundos
0.01
0.10
1.00
10.00
t
SEGUNDOS
CORRIENTE NOMINAL
DEL TRANSFORMADOR
CURVA DE DAÑO DEL
TRANSFORMADOR
CURVA DE DAÑO DE
LOS CONDUCTORES
CURVA DE ENERGIZACIÓN
(INRUSH Y CARGA FRIA)
AMPERIOS
I
35
9/02/2022
Tecnología De Los Fusibles
Ventajas
• Método de protección simple.
•
•
•
•
•
•
Relativamente económico.
Limita la Icc
Extingue el arco aprox en 1/4 de ciclo
Funcionamiento independiente
Amplio rango de poder de corte
Permite coordinar con otros dispositivos
de protección.
• Bajo costo de mantenimiento y reposición.
Fusibles como Protección de
transformadores de distribución
Consideraciones
•In del transformador
•Curva del daño térmico del transf. Dato típico:(20In--2seg.)
•Curva de daño térmico de los conductores(catálogo de fab.)
•Curva de energización del trafo.(Inrush y carga fría) dato típico
(8 a 12In----0.1 seg.) (IEC-76)
36
9/02/2022
Curvas Típicas del Transformador
Curva de daño térmico del
transformador
t
Curva del fusible
2s
MM
TC
Daño térmico del
conductor.
0.1s
Curva de
energización
del transformador
In
20In
8-12 In
CORRIENTE
Comprobación de Las Curvas
en el Transformador
t(S)
PUNTO TERMICO
2S
iNF=63a
0.1S
PUNTO
ENERGIZACION
36.4a
436.8a
728a
i(a)
37
9/02/2022
Aplicación: Elegir el fusible adecuado un transformador de 630kVA.10/0.23
kV, sabiendo que el fusible debe ser limitador de corriente en MT.
Según CNE T IV
Inf =1.5 In trafo
,(si el valor de cálculo no corresponde en el catalogo
se usa el inmediato superior)
Solución:
InT =630/1.73x10 =36.4A
Inf =1.5x36.4=54,6A normalizando según catalogo
Infn=63A
Datos técnicos del fusible:
Tipo : CEF, Limitador de corriente
Un : 12kV tensión asignada
I1
: Imax de fusible de ensayo 50kA
I3
: Mínima corriente de corte 190 A
Pn : Potencia disipada a la In 78W
In=36,4A
437A
628A
38
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Protección de fusibles NH Para BT de Transformadores
VERTICAL
HORIZONTAL
CUADRO No. 04a
FUSIBLES NH LIMITADORES DE CORRIENTE EN B.T. PARA PROTECCION DE CABLES
Base Portafusible
CABLE ALIMENTADOR
Fusible NH
Relación
Seccionador de Potencia
NKY (Mantenimiento)
seleccionado
entre
Capacidad
Sección
Corriente
Capacidad
Tamaño
Inominal
Posición
nominal
Nominal
fusible / cable
(A)
(mm2)
(A)
(A)
(%)
3x6
50
40
80
3 x 10
68
63
93
100
0
3 x 16
90
80
89
3 x 35
143
100
70
3 x 70
209
100
48
3 x 16
90
80
89
3 x 35
143
125
87
250
1
3 x 70
209
160
77
3 x 120
280
250
89
3 x 70
209
160
77
3 x 120
280
250
89
400
2
3 x 185
353
315
89
3 x 300
463
400
86
2(3 x 120)
476
400
84
3 x 185
353
400
113
3 x 300
463
500
108
630
3
2(3 x 120)
476
500
105
2(3 x 185)
600
630
105
NORMA: PE-1-111: Página 1 de 9 (Cuadro 1)
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Consideraciones que debe
tenerse presente al seleccionar
fusibles en MT
• Icc mínimo en el punto de instalación (punto
final del tramo protegido)
• Relación X/R en la impedancia equivalente(Ze)
• Curva de daño de los elementos a
proteger(conductor, transf. Etc)
• Curva de Energización de del
transformador(Inrush y carga fría)
Elección del Fusible en MT
A) Para Proteger Alimentadores
Troncales
k  ICARGA MAXIMA  INOMINAL FUS 025
. ICC MIN
K >/= 1.2
Factor de crecimiento de la carga
considera la Energización
40
9/02/2022
Ejemplo : Seleccionar los fusibles en los puntos indicados del sistema
eléctrico mostrado utilizar fusibles tipo expulsión listón velocidad
lenta los fusibles son de estaño.
F1
ICC = 253 A
F4
30A
F2
F3
45A
ICCmin=246
15A
Iccmin =252
Iccmin =158
31A
F5
23A
Iccmin =163
I Permanente de fusible =1.5(In) para fusible tin
=1.0(In) para fusible silver
Solución: Para F1
30*1.2
36
< F1n <0.25 * 253
< Ipf <
63.5
Iperm. De fus =1.5*25=37.5 por lo tanto se elige In=25A
tipo M25T.
Tarea grupal: calcular el resto de fusibles
41
9/02/2022
Tarea:
Seleccionar los fusibles en los puntos indicados utilizar fusibles de
velocidad rápida y de material plata.
F1
Fy
30A
F4
31A
Fx
ICC = 253 A
F2
F3
45A
ICCmin=246
F5
15A
Iccmin =252
23A
Iccmin =158
Iccmin =163
Capacidad de los fusibles para distribución
In (KoT)
•
9
8
12
carga
10
15
continua de 150% de su valor
12
18
15
23
20
30
Las temperaturas extremas y
25
38
las
30
45
40
60
50
75
Según
NEMA
pueden
llevar
los
fusibles
una
nominal
•
Icontinua(A)
6
precargas
afectan
las
curvas t-I es necesario tener
presente.
Como se selecciona el calibre de los fusibles
en forma practica ?: 6 con 10, 10 con 15 o 8
con 12.
65
95
80
120
100
150
140
190
200
300
42
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Reconectador automático para MT
para derivaciones hasta 25 kV
Secuencia de operación ante falla
Para falla
permanente aísla el
circuito fallado
43
9/02/2022
Manejo del TripSaver
Construcción del TripSaver
44
9/02/2022
Características Técnicas del TripSaver
Seccionador de repetición 3 etapas
45
9/02/2022
Características Técnicas Seccionador de repetición 3
etapas
Dimensionamiento de barras para MT
46
9/02/2022
Selección de Barras MT
Las corrientes de
cortocircuito provocan
esfuerzos
electrodinámicos en las
barras, apoyos,
aisladores de los circuitos
recorridos por estas
corrientes.
El conocimiento de estos
esfuerzos es fundamental
para poder seleccionar y
dimensionar dichos
componentes.
Cortocircuito
F
F: Esfuerzo electrodinámico
Selección de Barras
47
9/02/2022
Selección de Barras
Im =K 1,4142 Iac , K depende de las características de la red la cual
se determina por la relación de K vs R/X
icc = icd + i ac
Coeficiente “K”
K  1,022  0,96899  e
R
3, 0301 
X
Ip  K . 2 .Ia
L.Sayas P.
Ip  Poder de cierre
de los interruptores
48
9/02/2022
Selección de Barras
L
• La fuerza sobre las
barras se calculará del
siguiente modo:
F  2,04. I
F  Kg
Lm
2
CHOQUE
L
d
I CH  KA
d  cm
d
F
d
L: Longitud de la barra entre dos
apoyos
d: Separación entre fases
Selección de Barras
• El tipo de barra mas
usado es la
rectangular
• Las barras
rectangulares se
pueden instalar en
dos posiciones:
a) Horizontal
b) Vertical
b
h
b
h
49
9/02/2022
Selección de Barras
• Las barras se consideran
como vigas sometidas a
una carga
uniformemente
repartida.
• El momento flector (M)
se calcula del siguiente
modo:
M
F. L
16
F  Kg
L  cm
M  Kg. cm
Selección de Barras
• Luego se determina el
momento resistente
necesario,
denominado
momento de cálculo.
• La carga admisible “K”
vale:
Cu: K=1000 a 1200
Kg / cm 2
Al: K=400 a 600
2
Kg / cm
WCALCULO 
M
K
M  Kg. cm
K  Kg / cm2
W  cm3
50
9/02/2022
Selección de Barras
• A continuación
calculamos el
momento resistente
de la barra rectangular
• Debemos tener en
cuenta la posición que
vamos a emplear:
horizontal o vertical
WBARRA
hb 2

6
h  cm
b  cm
Nota: Estos valores los
podemos encontrar en tablas
Selección de Barras
• Para que el valor del
momento resultante
sea correcto, se debe
cumplir la siguiente
condición:
WBARRA  WCALCULO
• Si esto no se cumple
podemos optar por:
a) Aumentar la distancia
entre conductores “d”
b) Disminuir la distancia
entre apoyos “L”
c) Aumentar la sección de
la barra
51
9/02/2022
Selección de Barras
• En nuestro caso:
In=92,4A
Icc=16,16KA
Ich=41,2KA
• Consideramos:
L=1,5m=150cm
d=40cm
F  2,04( 41,2) 2 .
1,5
40
F  129,85Kg
Luego:
129,85 * 150
M
16
M  1217,34 Kg. cm
Selección de Barras
• A continuación:
1217,34
WCALCULO 
1200
WCALCULO  1,014cm3
• En la tabla de barras
seleccionamos barra
pintada en posición
horizontal de 5 * 40mm 2
que transmite 600A
W BARRA
W BARRA
0 ,5 * 4 2

6
 1,33 cm 3
WCALCULO  WBARRA
1,014  1,33
52
9/02/2022
Efecto Térmico
• Debe comprobarse si
el calentamiento
sufrido por las
diferentes partes de la
instalación está dentro
de los límites
establecidos para cada
una de dichas partes.
2
 I CHOQUE 
 T
t  
 I CC 
I CH  A
t  s
I CC  A
CC TRIPOLAR  T  0,3 a 0,15
CCBIPOLAR  T  0,6 a 0,25
Efecto Térmico
• Luego el
calentamiento se
determina por:
k 2
  2 I CC (t  t )
s
 º C
s  mm2
k  Cu: k  0,0058
Al: k  0,0135
I CC  A
ts
t  s
53
9/02/2022
Efecto Térmico
• El valor obtenido debe
ser menor que el
máximo permitido para
cables y las barras de
cobre en 10 KV
  200º C
• Si el valor es mayor se
puede optar por dos
soluciones:
a) Aumentar la sección del
cable (s).
b) Disminuir el tiempo de
desconexión (t) del
disyuntor por ajuste de
los relés de
sobreintensidad
Efecto Térmico
2
• Elegida la barra de
 41,2 
t  
 * 0,4
5 * 40mm 2
 16,16 
verificaremos el efecto
t  2,6s
térmico:
t=20ms=0,02s
0,0058
2


2 (16160) ( 0,02  2 ,6)
T=0,4s(C.C.Bipolar)
200
k=0,0058
  99 ,2 º C
2
s= 200mm
Icc=16,16KA
99 , 2 º C  200 º C
54
9/02/2022
Resonancia
• La oscilación mecánica L  cm
no debe hallarse
E  Cu: 1,25 * 106 Kg / cm2
alrededor del 10% de
Al: 0,72 * 106 Kg / cm2
la frecuencia de la red
(60Hz) o del doble de J  cm4 (momento de inercia )
ella (120Hz)
h. b 3
J
12
112 E . J
g  Kg / cm( peso)
f  2
L
g
Resonancia
• Para nuestro caso:
b=40mm=4cm
h=5mm=0.5cm
40mm
5mm
0,5 * 4 3
J
12
J  2,67cm4
112 1,25 * 106 * 2,67
f 
1502
1,78 * 10  2
f  68,16 Hz
54 Hz  f PELIGROSA  66 Hz
55
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Aisladores
• Los hay de loza y
material sintético
• El esfuerzo de ruptura
en la punta del
aislador está dado
por:
FRUPTURA
F

c. s.
Aisladores
Aislador tipo interior
• Para un coeficiente de
seguridad: c.s.=0,5
FRUPTURA
FRUPTURA
129,85

0,5
 259,7 Kg
• En la tabla de
aisladores tenemos:
AI 12/400
Tensión
nominal
Esfuerzo
de
ruptura
Tensión Nominal: 12 KV
Esfuerzo Ruptura: 400 Kg.
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9/02/2022
Aisladores
Aislador tipo interior
• Para un coeficiente de
seguridad: c.s.=0,5
FRUPTURA
FRUPTURA
129,85

0,5
 259,7 Kg
• En la tabla de
aisladores tenemos:
AI 12/400
Tensión
nominal
Esfuerzo
de
ruptura
Tensión Nominal: 12 KV
Esfuerzo Ruptura: 400 Kg.
Tarea individual
• Se desea diseñar las barras colectoras en el lado de MT de
una subestación de 150MVA de potencia de cortocircuito a
13,8kV con una potencia del transformador de 2 MVA, esta
previsto barra simple rectangulares de cobre desnudos,
empotrado en ambos extremos ,con una longitud de 1,5m,
la constante del material es 0,0058 y el tiempo de
interruptor y relee es de 80ms.
• Para los datos se pide Seleccionar las barras colectoras en
13,8 kV.
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