UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ESTUDIO DE LA RED PRIMARIA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA DE SANTA CRUZ DE MORA. POR: ÁNGEL EDUARDO GÓMEZ SERENO. PROYECTO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICÍSTA Sartenejas, Marzo de 2006 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÌVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ESTUDIO DE LA RED PRIMARIA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA DE SANTA CRUZ DE MORA. POR ÁNGEL EDUARDO GÓMEZ SERENO. TUTOR PROF: AMINTA VILLEGAS DE OLIVERA PROYECTO DE GRADO PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD SIMON BOLIVAR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO ELECTRICISTA Sartenejas, Marzo de 2006 ESTUDIO DE LA RED PRIMARIA DE DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA DE SANTA CRUZ DE MORA. POR: ÁNGEL EDUARDO GÓMEZ SERENO. RESUMEN El trabajo contempló un estudio del estado de la red primaria del sistema de distribución eléctrica de la población de Santa Cruz de Mora con la finalidad de plantear algunas recomendaciones para su mejora. En principio se realizó la investigación de todos los aspectos que conforman un proyecto de distribución eléctrica. Se estudió como se encuentra estructurado el sistema y se describen algunos de sus componentes más importantes. También se analizaron los criterios que deben guiar al proyectista en el diseño de una red de distribución. Tomando en cuenta los factores que influyen en la calidad del servicio eléctrico se realizaron los cálculos de caída de tensión y de capacidad térmica del circuito, además de la evaluación del estado de la red actual con respecto a las normas de diseño para líneas de alimentación y redes de distribución de la compañía anónima de administración y fomento eléctrico (CADAFE). Luego de verificadas las características de la red en comparación con la normativa establecida por CADAFE, se plantearon una serie de recomendaciones para mejorar aspectos como la calidad del servicio, la confiabilidad y la seguridad de la red de distribución. iv DEDICATORIA A mi familia y amigos, porque la vida me ha enseñado que por encima de todo lo más importante para encontrar la felicidad es saber que siempre se puede contar con su apoyo. v AGRADECIMEINTOS Y RECONOCIMIENTOS A Dios por regalarme la satisfacción de cumplir otra de mis metas. A mis padres, abuelos y familiares, ya que sin su apoyo y sacrificio el objetivo habría sido muy difícil de alcanzar. A todos mis amigos y compañeros que hicieron ameno el transcurso de estos años en la universidad. A los Profesores por haber guiado los deseos de aprender de mis compañeros y el mío propio. A mi tutora Prof. Aminta Villegas de Olivera por haber confiado en mí y brindar sus conocimientos para la culminación de mis estudios. A la familia Chacón, en especial a las señoras Amalia y Marilú por brindar su apoyo sin ningún tipo de condiciones y haber aligerado la permanencia en un ambiente nuevo para mí. A mi compañero de oficina Roberto Di Conza por haber compartido durante estos meses sus conocimientos y confianza para contribuir con el trabajo realizado. Y finalmente a todas aquellas personas que en algún momento contribuyeron con el proyecto que lleve a cabo durante estos últimos años. vi ÍNDICE GENERAL ÍNDICE GENERAL.................................................................................................................................VII ÍNDICE DE FIGURAS............................................................................................................................. IX ÍNDICE DE TABLAS.................................................................................................................................X LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ....................................................................................... XI CAPÍTULO 1................................................................................................................................................1 1. INTRODUCCIÓN................................................................................................................................1 1.1 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA ................................................................................................1 1.2 OBJETIVOS .........................................................................................................................................2 CAPÍTULO 2................................................................................................................................................5 MARCO TEÓRICO. ...................................................................................................................................5 2.1 CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO.....................................................................................................5 2.1.1 CRITERIOS DE SEGURIDAD .....................................................................................................................5 2.1.2 CALIDAD DE SERVICIO ...........................................................................................................................6 2.1.3 CONFIABILIDAD .....................................................................................................................................6 2.1.4 ECONOMÍA .............................................................................................................................................7 2.1.5 FLEXIBILIDAD ........................................................................................................................................7 2.1.6 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ............................................................................................................7 2.1.7 NORMAS Y CÓDIGOS DE EMPRESAS DE SERVICIO ..................................................................................7 2.1.8 CRITERIOS DE RESERVA .........................................................................................................................8 2.2 ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE POTENCIA. ...............................................................................9 2.3 CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN. ....................................9 2.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SUBSISTEMAS Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN.........................................................................................................................................11 2.4.1 SISTEMA DE SUBTRANSMISIÓN. ...........................................................................................................11 2.4.2 LA SUBESTACIÓN DE DISTRIBUCIÓN ..................................................................................................11 2.4.3 EL SISTEMA PRIMARIO ........................................................................................................................12 2.5 CÁLCULO DEL PERFIL DE TENSIÓN............................................................................................15 2.5.1 FÓRMULAS SIMPLIFICADAS PARA EL CÁLCULO DE LA CAÍDA DE TENSIÓN. ........................................15 2.5.2 CÁLCULO DE LA REACTANCIA INDUCTIVA..........................................................................................17 2.6 CAPACIDAD DE CARGA EN LÍNEAS AÉREAS. .........................................................................17 CAPÍTULO 3..............................................................................................................................................19 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO...........................................................................................19 vii 3.1 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA.........................................................................................................19 3.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO. .................................................................................21 CAPÍTULO 4..............................................................................................................................................22 LEVANTAMIENTO EN CAMPO ...........................................................................................................22 CAPÍTULO 5..............................................................................................................................................29 ANALISIS DEL ESTADO DE LA RED SEGÚN LA NORMA DE CADAFE. ...................................29 5.1 NIVELES DE TENSIÓN......................................................................................................................29 5.2 PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTE..........................................................................32 5.2.1 PROTECCIÓN PRIMARIA. ......................................................................................................................32 5.2.2 PROTECCIÓN DE LOS TRANSFORMADORES. .........................................................................................34 5.3 PROTECCIONES CONTRA SOBRETENSIÓN. ..............................................................................36 5.3.1 PROTECCIÓN DE LOS EQUIPOS. ............................................................................................................36 5.4 SECCIONAMIENTO DE BLOQUES DE CARGA DE LA RED. ....................................................38 5.5 NORMALIZACIÓN DE CALIBRES. ................................................................................................41 5.6 CAPACIDAD TÉRMICA....................................................................................................................43 5.7 DISTANCIAS Y SEPARACIONES MÍNIMAS. ...............................................................................45 5.8 COMPARACIÓN CON OTRAS NORMATIVAS DE CADAFE. ..................................................46 5.9 ESTADO ACTUAL DE LOS POSTES................................................................................................48 CAPITULO 6..............................................................................................................................................51 APORTE AL PROGRAMA DE CÁLCULO DE COMPUTOS MÉTRICOS. ....................................51 CAPITULO 7..............................................................................................................................................53 CONCLUSIONES......................................................................................................................................53 CAPÍTULO 8..............................................................................................................................................55 RECOMENDACIONES............................................................................................................................55 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ....................................................................................................57 ANEXOS .....................................................................................................................................................58 viii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1-Diagrama fasorial para caída de tensión de circuitos trifásicos...................................... 15 Figura 2-Diagrama Fasorial para Caída de Tensión de Circuitos Bifásicos.................................. 16 Figura 3 – Mapa del Estado Mérida. ............................................................................................. 20 Figura 4 – Mapa del Municipio Antonio Pinto Salinas. ................................................................ 20 Figura 5- S/E Santa Cruz de Mora. ............................................................................................... 22 Figura 6- Transformador de la S/E Santa cruz. ............................................................................. 23 Figura 7- Salida del circuito 1 ....................................................................................................... 23 Figura 8- Salida del circuito 2. ...................................................................................................... 24 Figura 9- Salida del circuito 3 ....................................................................................................... 24 Figura 10- Salida del circuito 4 ..................................................................................................... 25 Figura 11-Diagrama de Caídas de Tensión. .................................................................................. 30 Figura 12-Protecciones de la S/E Santa Cruz de Mora ................................................................. 33 Figura 13- Ilustración de cortacorrientes para protección de transformadores. ............................ 36 Figura 14-Ilustración de descargadores de sobretensión............................................................... 37 Figura 15- Cortacorrientes para seccionamiento ........................................................................... 41 Figura 16- Cortacorrientes para seccionamiento 2 ........................................................................ 41 Figura 17-Estado del Conductor de cobre. .................................................................................... 42 Figura 18-Diagrama de Distribución de Corrientes en el Circuito Centro-Guayabal ................... 45 Figura 19-Separación entre el circuito y las edificaciones. ........................................................... 46 Figura 20-Poste en mal estado....................................................................................................... 49 Figura 21-Poste en mal estado 2.................................................................................................... 49 Figura 22-Poste en mal estado 3.................................................................................................... 50 Figura 23-oxidación en postes....................................................................................................... 50 Figura 24-Vista de la pantalla del programa en Excel................................................................... 51 Figura 25-Dibujo en AutoCAD del montaje unitario.................................................................... 52 ix ÍNDICE DE TABLAS. Tabla I- Formato de planillas para levantamiento de postes. ........................................................ 27 Tabla II-Caída de Tensión hasta el final de la zona recorrida (Urb. A. Rossi). ............................ 30 Tabla III – Fusibles para bancos trifásicos en postes. ................................................................... 35 Tabla IV – Fusibles para bancos monofásicos en postes............................................................... 35 Tabla V- Capacidad térmica de los conductores según Norma de CADAFE. .............................. 43 Tabla VI- Capacidad de carga de conductores según formula 2 del marco teórico. ..................... 43 Tabla VII-Cálculo de carga del circuito Centro-Guayabal............................................................ 44 Tabla VIII- Caída de tensión Hasta Poste Urb. A. Rossi con conductor propuesto...................... 55 x LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS Kv: kilo Voltios MVA: Mega volt ampere S/E: Sub-estación Msnm: Metros sobre el nivel del mar Km: Kilómetros kVA: kilo volt ampere CADAFE: Compañía anónima de Administración y Fomento eléctrico. CADELA: Compañía anónima de Electricidad de los Andes. Arv: Arvidal. xi CAPÍTULO 1 1. INTRODUCCIÓN La realización de un proyecto de un sistema de distribución eléctrico es un aspecto fundamental que debe dominar un profesional del campo. Este trabajo permite al estudiante o profesional de la materia desarrollarse en un área que es de vital importancia para la sociedad de hoy en día. El desarrollo del proyecto conlleva a la familiarización con una serie de criterios y normas que representan una guía por la cual se puede llegar a los objetivos planteados. Es por esto que el desarrollo de un proyecto de distribución le permite al estudiante fijar los conocimientos adquiridos en el aula y enfrentar problemas y limitaciones reales y encontrar las soluciones correspondientes. En esta oportunidad el trabajo consiste, más que en el desarrollo del proyecto, en un estudio del estado actual de la red luego de varios años de funcionamiento y de modificaciones en su configuración y verificar si con estos cambios se encuentra cubierto el crecimiento de la carga debido al aumento de la población, tomando en cuenta las normas que rigen el funcionamiento de una red de distribución. 1.1 JUSTIFICACIÓN DEL PROBLEMA A raíz de la tragedia ocurrida en el mes de febrero del año 2005, ocasionada por el desbordamiento del río Mocotíes debido a las fuertes lluvias que azotaron la zona donde se encuentra ubicada la población de Santa Cruz de Mora, la población se vio afectada en parte de su infraestructura (vialidad y servicios) y algunas edificaciones. Por esta razón surge la necesidad de generar proyectos para la recuperación de las estructuras y servicios afectados. 1 2 El Instituto de Estudios Regionales y Urbanos (IERU), que es un instituto de la Universidad Simón Bolívar cuyo propósito es desarrollar proyectos de investigación y consultoría en áreas de desarrollo regional y urbano, prestó sus servicios para ayudar a reestructurar las zonas afectadas por el desastre natural a través de un proyecto integral que incluye el estudio de la vialidad, servicio eléctrico y edificaciones entre otros. El financiamiento del proyecto corresponde al Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo (PNUD), que tiene como misión ayudar a los países a elaborar y compartir soluciones para enfrentar retos como los siguientes: La Gobernabilidad Democrática, La Reducción de la Pobreza, La prevención y Recuperación Después de Desastres Naturales, La Energía y el Medio Ambiente, La Tecnología de la Información y Comunicación para el Desarrollo y El VIH-SIDA entre otras actividades. (11) El trabajo presentado a continuación forma parte del estudio que se realiza del servicio de electricidad prestado en la zona, el cual representa un aspecto importante en el mejoramiento de la calidad de vida de la población. 1.2 OBJETIVOS En este punto hay que hacer la salvedad de que los objetivos originales del trabajo fueron modificados por varias razones. En primer lugar el retraso de la aprobación del presupuesto del proyecto por parte del PNUD que todavía se encuentra en proceso, lo que limitó en gran medida el desplazamiento hasta el lugar y la permanencia de las personas involucradas en el mismo. Otro de los motivos que conllevó a un cambio de objetivos fue que al momento de la visita al lugar de estudio se observó que el tamaño del circuito dificultaba enormemente el recorrido del mismo en su totalidad, teniendo en cuenta que no se contaba con el apoyo 3 operativo de ninguna organización, además de la inaccesibilidad de algunos sectores por donde se distribuía la red. Los objetivos específicos planteados al principio del proyecto fueron los siguientes: • Conocer la normativa existente para este tipo de proyecto: Revisar las normas de diseño y construcción de CADELA y otros proyectos similares. • Hacer uso de AutoCAD y access: Familiarización con estas herramientas computacionales. • Recopilación de planos e información relacionada con el área afectada: Visita al área de estudio y visita a CADELA. • Diseño tentativo de las redes: En base a las propuestas formuladas por el proyecto de urbanismo. • Verificación en sitio del anteproyecto de la red eléctrica elaborado. • Proyecto eléctrico definitivo. En definitiva los objetivos cumplidos se describen a continuación: • Familiarización con las normas de diseño para líneas de alimentación y redes de distribución de CADAFE. • Manejo de AutoCAD para la actualización de los planos recopilados. • Visita a la zona. • Recopilación de planos e información relacionada a la red eléctrica actual del lugar de estudio, lo cual se consiguió con el levantamiento en campo y la visita a CADELA. • Basados en las normas antes mencionadas se produjo una lista de recomendaciones cuyo propósito es la adecuación de la red para un mejor servicio. 4 • Aporte al programa de cálculo de cómputos métricos a través de ilustraciones en AutoCAD. CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO. 2.1 CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO. (1) En todo proyecto eléctrico, incluyendo las redes de distribución, lo primero que debe fijar el proyectista son las metas y objetivos que se deben alcanzar para satisfacer las necesidades de los usuarios. Para dicho objetivo es necesario guiarse por ciertos criterios que van a restringir las decisiones a tomar. Los factores de diseño que van a guiar todo proyecto eléctrico son los siguientes: 1) Seguridad 2) Calidad y confiabilidad del servicio 3) Normas y códigos de empresas de servicio eléctrico 4) Economía 5) Flexibilidad 6) Reserva 7) Operación y mantenimiento. Con excepción de la seguridad y la calidad de servicio el orden de importancia de los criterios depende en particular de cada proyecto. 2.1.1 Criterios de seguridad Este criterio tiene prioridad absoluta sobre los demás, ya que se debe garantizar tanto la seguridad de las personas como de las propiedades. Existen diferentes normas que pueden garantizar la seguridad como por ejemplo el código eléctrico de seguridad. 5 6 2.1.2 Calidad de servicio Algunos de los aspectos más importantes referentes al tema son: - Frecuencia: Esta no debe violar cierto rango alrededor de un valor establecido para el correcto funcionamiento de los equipos que constituyen la carga. - Límites aceptables de tensión: También se establece un rango de operación, dependiendo de la empresa eléctrica, que es recomendable respetar para no afectar en gran medida a los consumidores. - Límites de fluctuación: Las normativas de las empresas eléctricas generalmente en sus diseños plantean que no se recomienda sobrepasar cierto número de fluctuaciones en un intervalo de tiempo determinado. - Desbalance de tensiones: Esta tiene que ver con los sistemas trifásicos, como consecuencia también puede producir un mal funcionamiento en los equipos eléctricos y se dificulta mantener lar tensiones en el rango de voltaje permitido. Se puede mencionar que el control de frecuencia es ajeno al sistema de distribución y que los límites de tensión son una responsabilidad de varios de los niveles que conforman el sistema de potencia. 2.1.3 Confiabilidad Este aspecto se refiere a la frecuencia con que ocurren las fallas y a la duración del restablecimiento de las mismas. La confiabilidad es también una responsabilidad compartida entre el sistema de distribución y el resto del sistema de potencia. 7 2.1.4 Economía La economía es un aspecto muy importante en el proyecto de distribución ya que el costo del mismo puede alcanzar hasta un 40% del total del sistema de potencia y este a su vez depende del tipo de construcción que se requiera. Este aspecto en muchos casos está fuera del criterio del proyectista ya que el tipo de construcción esta regido por el ordenamiento urbano o por requerimientos del propio usuario. En general el costo del sistema es mayor en lugares donde existe una alta densidad de población. 2.1.5 Flexibilidad La flexibilidad se refiere a la facilidad con que se adapta el sistema a los cambios que se puedan presentar, estos pueden ser por cambios en la demanda, en el uso de la energía o en la distribución geográfica de las cargas. En estos casos la flexibilidad es un factor importante y está representada a través de previsiones tales como la reserva y muchas otras. Este aspecto influye directamente en el costo del proyecto. 2.1.6 Operación y mantenimiento Este es un aspecto muy importante a la hora de elegir los equipos, los tipos de construcción y esquemas a utilizar, así como también al momento de elegir al personal que será el encargado de mantener la red en funcionamiento. 2.1.7 Normas y códigos de empresas de servicio El proyectista está en la obligación de estudiar las normas que rigen a la empresa que presta el servicio eléctrico en la zona donde se desarrolla el proyecto, ya que en muchos casos estas representan restricciones a la hora de cumplir los requerimientos que el proyectista desea 8 conseguir. Muchas veces dichos requerimientos son económicamente o funcionalmente inalcanzables por la empresa eléctrica. 2.1.8 Criterios de reserva En la mayoría de los proyectos de distribución eléctrica, salvo excepciones, el proyectista debe considerar la reserva en el diseño para prever los cambios en la demanda que en la mayoría de los casos se presenta. Se debe tener especial cuidado a la hora de estimar la magnitud de la reserva ya que si el criterio utilizado nos lleva a una reserva exagerada estos son gastos exagerados que se deben evitar, si por el contrario el criterio nos lleva a subestimar la carga esto conlleva a una inversión extra para suplir los requerimientos que se le exigen al sistema. En general existen 3 formas de garantizar un margen de reserva, que pueden presentarse por separado o conjuntamente: a) Reserva en capacidad: Se refiere a la reserva en capacidad de carga que debe proveerse según la credibilidad de las estimaciones de demanda con las que se cuente. Esta se encuentra ligada a la reserva en canalización o de espacio físico cuando se tiene previsto nuevas etapas de desarrollo del sistema. b) Reserva en canalización: Para las redes subterráneas esta reserva se puede interpretar de dos formas. La primera consiste en sobredimensionar las líneas de canalización para poder sustituir conductores por otros de mayor calibre o colocar conductores adicionales si se produce un aumento de la carga. La otra consiste en instalar ductos adicionales para la instalación de nuevos circuitos. c) Reserva en espacio físico: Este tipo de reserva se utiliza generalmente para puntos de transformación o subestaciones, donde se prevé la instalación de una nueva unidad. También 9 se puede interpretar para líneas aéreas como el espacio requerido para la instalación de un nuevo circuito. 2.2 ESTRUCTURA DEL SISTEMA DE POTENCIA. - Generación: Las centrales eléctricas son instalaciones donde se utilizan fuentes de energía primarias para producir energía eléctrica. En una estación de generación la energía cinética del vapor de agua o de las caídas de agua por ejemplo, es transferida a turbinas de vapor o agua respectivamente que a su vez le dan movimiento a un generador eléctrico para producir energía eléctrica a través de inducción electromagnética. - Transmisión: La constituyen los elementos necesarios para el transporte, a través de grandes distancias, de la energía desde el punto de generación hasta los puntos de utilización. Con este fin los volúmenes de energía generados se transforman elevando su tensión en las subestaciones de transmisión disminuyendo la corriente para una potencia determinada, con ello se reducen la pérdidas por efecto joule. Dicha energía es transportada por las líneas de alta tensión cuyos voltajes se encuentran por el orden de 115 KV o superiores. - Red de Distribución: Estas se encuentran en las zonas rurales o urbanas donde se consume la energía, pueden ser aéreas o subterráneas. La red de distribución esta conformada por la red de media tensión (entre 6000 y 23000 voltios) y la red de baja tensión (hasta 600 voltios). 2.3 CRITERIOS BÁSICOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN. (1) Los principales factores que se deben tomar en cuenta al momento del diseño son: suministrar la magnitud de voltaje adecuado y garantizar la continuidad del servicio. Otros factores presentes en el servicio son ajenos al control del sistema de distribución. Control de voltaje 10 El voltaje que se suministra debe estar entre unos límites establecidos para que los equipos funcionen de manera correcta. Estos límites varían según el usuario que se este sirviendo ya que estos pueden tener necesidades diferentes. Se puede establecer un control de voltaje en el sistema de distribución a través de un diseño del circuito donde los porcentajes máximos de regulación estén limitados, o por medio de dispositivos de regulación automática. Existen otras medidas de la calidad del servicio como lo son los porcentajes de fluctuación de voltaje el cual es regulado a través de un adecuado diseño. Confiabilidad del servicio Como ya se ha mencionado antes éste es el segundo factor en importancia en una red de distribución eléctrica. La continuidad del servicio eléctrico puede verse afectada por daños en los elementos debido a causas naturales o accidentes, o a interrupciones programadas para el mantenimiento de algunos elementos de la red. Estas interrupciones afectan de diferente forma a los usuarios ya que estos se pueden ver afectados en mayor o menor medida por la interrupción del servicio dependiendo del uso que se le este dando a la energía. Duplicación del sistema como base de la seguridad del servicio. Para poder respaldar la continuidad del servicio la única forma es con una fuente alternativa que puede provenir del mismo sistema de potencia o de una fuente de generación local. En los sistemas de generación y transmisión es común duplicar los elementos ya que en estos sistemas se manejan grandes bloques de energía, es en el sistema de distribución donde hay que estudiar con mayor detenimiento la necesidad de duplicar algún elemento. Existen varios grados de duplicación en un sistema de distribución, la cual puede llegar hasta la subtransmisión o hasta el mismo punto de consumo, y este grado depende de factores 11 como la magnitud de la carga que se maneje, la exposición ante fallas o a la importancia de la continuidad del servicio para el consumidor. 2.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS SUBSISTEMAS Y COMPONENTES DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN. (1) 2.4.1 Sistema de subtransmisión. Está constituido por las líneas de subtransmisión que son las que se alimentan de las subestaciones de transmisión y distribuyen la energía a las subestaciones de distribución. Los voltajes típicos para este nivel del sistema están comprendidos entre 34,5 kV. y 13,8 kV. los cuales responden a análisis económicos basados en la magnitud de la carga. Los esquemas más frecuentes en el nivel de subtransmisión son: - Radiales - Anillo - Mallado. Estos serán explicados posteriormente en los esquemas típicos de las redes primarias de distribución. 2.4.2 La subestación de distribución Es el lugar donde se realiza la transformación del sistema de subtransmisión al sistema de distribución primario. La subestación de distribución comprende además de los transformadores, los elementos de protección, elementos de control y servicios auxiliares. Tipos de construcción Las subestaciones de distribución están constituidas por tres elementos en general: 12 - Sección de entrada, que es la que comprende los elementos desde la línea de subtransmisión hasta los terminales del transformador. - Sección de transformación, que comprende al transformador con todos sus accesorios. - Sección de protección secundaria, que contiene los interruptores de los circuitos primarios junto con los equipos de protección y control. Según el tipo de construcción las subestaciones suelen ser de tipo descubiertas o blindadas. Las primeras se utilizan en lugares donde hay poca densidad de carga y sus líneas de entrada y salida suelen ser aéreas. En este caso las barras de AT y BT están al descubierto. En general el número de circuitos no es mayor a 4 por razones de espacio, son de poca capacidad y casi siempre de tipo radial. Las segundas tienen las partes con tensión bajo cubiertas metálicas, se usan generalmente en zonas urbanas donde las líneas son subterráneas, son de alta capacidad y un gran número de circuitos primarios. 2.4.3 El sistema primario En el sistema de distribución se conoce con el nombre de sistema primario a los niveles de tensiones inmediatamente superiores a los de utilización o secundarias. Los alimentadores del sistema primario parten de las subestaciones de distribución y sirven a un buen número de transformadores esparcidos en un área relativamente grande. Componentes del sistema primario La ruta troncal es la cadena de nodos por donde se sirve el flujo de potencia mayor del circuito en condiciones normales o de emergencia cuando se transfieren cargas a este. En esta 13 ruta por lo general ocurre la mayor caída de tensión y posee el conductor con el mayor calibre del circuito. El sistema lateral lo componen el resto de los circuitos en donde se encuentran conectados casi siempre la mayor cantidad de transformadores de distribución. Tipos de construcción Hay dos tipos básicos: Líneas aéreas: Consisten en conductores desnudos, y en casos especiales aislados, suspendidos en el aíre soportados por postes generalmente. Las líneas primarias aéreas suelen compartir las mismas estructuras de apoyo del sistema secundario en zonas urbanas. Estos ofrecen muchas variantes en cuanto a la disposición de los conductores y a los materiales usados en los soportes. En general son conflictivas cuando se necesitan pasar varios circuitos por la misma zona. En cuanto a seguridad también ofrecen problemas a la hora de mantener las distancias reglamentarias entre los circuitos y las edificaciones. Económicamente su inversión inicial es aproximadamente 10 veces menor que la subterránea. Tienen una confiabilidad menor ya que son más vulnerables y la superficie de los aisladores se ve afectada por la contaminación ambiental. Líneas subterráneas: Constituidas por conductores aislados ubicados en ductos enterrados. Las construcciones subterráneas presentan ventajas en zonas de alta densidad de población que necesitan grandes flujos de potencia por una misma ruta. Las líneas subterráneas son más recomendables si se tiene en cuenta la estética, también son más confiables ya que son menos vulnerables y no se ven afectadas por la contaminación ambiental. Arreglos típicos de circuitos primarios Las variantes más aceptadas en la práctica son: 14 • Primario radial: Consiste en crear un eje de distribución que se denomina troncal, por donde fluye el mayor volumen de potencia, y tramos de menor sección de conductor que se denominan ramales o laterales que son los que se distribuyen dependiendo de la ubicación de las cargas. Los sistemas radiales operan generalmente desde una fuente de suministro pero es recomendable hacer interconexiones con otros circuitos para suministrar energía en caso de una falla en algún sector o interrupciones por mantenimiento. Estas interconexiones se hacen a través de interruptores normalmente abiertos que soporten las corrientes de carga al momento de efectuar la transferencia.(1) Entre las ventajas que presentan este tipo de sistemas están la simplicidad de funcionamiento, y un bajo costo de inversión inicial relativamente. La desventaja que presenta es la falta de continuidad del servicio ante fallas, que puede mejorarse con recierres automáticos ya que el 80% de las fallas en líneas aéreas son temporales. (7) Este tipo de sistema se recomienda emplear en redes aéreas y subterráneas en áreas de alta y media densidad de carga. (2) • Primario en anillo: Lo conforman dos circuitos primarios troncales interconectados por un interruptor o seccionalizador normalmente abierto. Está configuración se realiza para que cuando ocurra una falla la carga pueda ser suplida por uno de los extremos donde se encuentra la alimentación. (1) La ventaja que presenta este esquema es que es más fiable que el anterior ya que las interconexiones permiten suplir la carga de cualquier ramal en donde exista una falla. Como desventaja se puede mencionar que conlleva a una inversión mayor en los equipos de maniobras. 15 Este tipo de sistema es el llamado a utilizarse en zonas de media y alta densidad de carga. (2) • Primarios mallados: Este sistema esta formado por mallas que son alimentadas por un grupo de transformadores. Un interruptor es conectado entre el transformador y la malla y es controlado por reconectadotes que operan con la corriente en sentido inverso a la normal. (7) Este esquema presenta dificultades operativas y de coordinación de protecciones y es uno de los más costosos. Este es el sistema de distribución más confiable y de mejores características de regulación de voltaje. (1) (7) Se usa exclusivamente en zonas de alta densidad de carga y generalmente redes subterráneas. 2.5 CÁLCULO DEL PERFIL DE TENSIÓN. (1) 2.5.1 Fórmulas simplificadas para el cálculo de la caída de tensión. En el sistema de distribución está justificado, generalmente, realizar los cálculos de caída de tensión con el modelo de las líneas cortas, es decir, despreciando el efecto de las capacitancias de las líneas. De esta manera la caída de voltaje se puede calcular con el auxilio del diagrama fasorial para líneas cortas de la figura 1. ES IZ IX α θ ER IR IR Figura 1-Diagrama fasorial para caída de tensión de circuitos trifásicos. Es = ((ER + IR ⋅ Cosθ + IX ⋅ Senθ ) 2 + (IX ⋅ Cosθ − IR ⋅ Senθ ) 2 ) 16 En esta ecuación se puede despreciar la componente reactiva de Es cuando los valores de IR e IX no exceden un 10 %, como sucede usualmente, entonces resulta: Δv = ES − ER = IR ⋅ Cosθ + IX ⋅ Senθ y esta expresada en forma porcentual queda: - circuitos monofásicos: %V = - 2 ⋅ kVA ⋅ (R ⋅ Cosθ + IX ⋅ Senθ ) 10 ⋅ kV 2 circuitos trifásicos: %V = kVA ⋅ (R ⋅ Cosθ + IX ⋅ Senθ ) 10 ⋅ kV 2 (1) Para los circuitos bifásicos cuando la carga se encuentra alimentada entre dos fases se tiene el diagrama de la figura 2. ER AB Asumiendo cosθ=0,9 θ=25,84º θ+β=30º β=4,16º α=180º-120º-4,16º=55,84º Es A θ IR IX IZ β IR ER A E SA E SC I E RA IR β Carga (R) E SB α -IR E RB ER B Figura 2-Diagrama Fasorial para Caída de Tensión de Circuitos Bifásicos. De donde resultan: ΔVa = I * [(r ⋅ cos β + x ⋅ senβ )] y ΔVb = I * [(r ⋅ cos α + x ⋅ senα )] ER A 17 Y en definitiva resulta: %ΔVa = KVA ⋅ (r ⋅ cos β + x ⋅ senβ ) 2 3 ⋅ KV ff ⋅10 (2) %ΔVb = KVA ⋅ (r ⋅ cos α + x ⋅ senα ) 2 3 ⋅ KV ff ⋅10 (3) 2.5.2 Cálculo de la reactancia Inductiva. Para el cálculo de la reactancia inductiva se utilizó la fórmula presentada en las normas de diseño de la Electricidad de Caracas: X L = 0,1447 ⋅ ⎛ DMG ⎞ f ⎟⎟ ⋅ Log ⎜⎜ 50 D S ⎠ ⎝ (4) En donde: DMG = Distancia media geométrica Ds = Radio Medio Geométrico f = Frecuencia. 2.6 CAPACIDAD DE CARGA EN LÍNEAS AÉREAS. (1) En el caso de un conductor aéreo desnudo, el factor determinante para el cálculo de la capacidad de carga es también la temperatura que puede alcanzar el conductor. Pero a diferencia de conductores aislados en los cuales los límites están impuestos por la capa de aislamiento, en los conductores desnudos este límite lo dictan las características mecánicas del metal utilizado. El calor generado por las pérdidas I2R en este caso es disipado de 2 maneras: por radiación y por convección. I 2 ⋅ Rac = A ⋅ (Wr + Wc ) => I= A ⋅ (Wr + Wc ) (2) Rac 18 en donde A es la superficie exterior por unidad de longitud y Rac la resistencia a corriente alterna. Y a su vez: Wc = 0.0128 P ⋅ V ⋅ ⋅ (Tc − To ) D Ta 0.123 En la cual: V = Velocidad del viento en pies/seg. To = Temperatura ambiente Tc = Temperatura del conductor Ta = Temperatura promedio del aire y del conductor D = Diámetro del conductor P = Presión en atmósferas Nota: Las temperaturas están en grados Kelvin. ( ) Wr = 36.8 ⋅ E ⋅ Tc 4 − To 4 ⋅ 10 −12 En la cual: E = Emisividad relativa de la superficie. Estas fórmulas se pueden adaptar para el uso práctico en los cálculos de las líneas de distribución basándose en algunas premisas como: P=1 V = 2 pies/seg. E = 0.5 (para cobre o aluminio) Tc = 75 ºC (para cobre o aluminio) Con esto se llega a las siguientes expresiones: Wc = 0.00448 ⋅ (75 − Ta ) (310.5 + 0.5 ⋅ Ta )0.123 ⋅ D Wr = 0.1426 ⋅ 10 −3 (75 − Ta ) 1.19 ⋅ (1 + 1.1 ⋅ Ta / 100) CAPÍTULO 3 DESCRIPCIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO. 3.1 DESCRIPCIÓN GEOGRÁFICA. (4) Santa Cruz de Mora se localiza en la región de los Andes Venezolanos, ubicada en la sección media baja del valle del río Mocotíes, se encuentra localizada geográficamente entre los paralelos 08°22´58" y 08°25´22" de latitud Norte y los meridianos 71°40´04" y 71°40´21" de longitud Oeste; administrativamente pertenece a la jurisdicción del Municipio Antonio Pinto Salinas siendo la capital del mismo y representando un 8% de la superficie del Municipio, posee una altura aproximada de 622 msnm. Limita por el Norte con los cerros Cumbre Peña y Cumbre Pinto que pertenecen al cordón desprendido del Páramo de La Negra y culmina en el medio de la hoya hidrográfica de los ríos Mocotíes y Chama. Hacia el Sureste, lo rodean los cerros de La Macana, Santa Marta y Paiva, los cuales pertenecen a la cadena principal de la Cordillera de Los Andes. En las figuras 3 y 4 se encuentran los mapas del estado Mérida y el municipio Antonio Pinto Salinas para mostrar la ubicación de la población. 19 20 Municipio Antonio Pinto Salinas Figura 3 – Mapa del Estado Mérida. Santa Cruz de Mora (Capital) Figura 4 – Mapa del Municipio Antonio Pinto Salinas. 21 3.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO. La empresa encargada del funcionamiento de la red eléctrica de la zona es la Compañía anónima de Electricidad de los Andes (CADELA) que es la responsable de la transmisión, distribución y comercialización de la energía eléctrica en los estados Táchira, Mérida, Trujillo y Barinas. Con ayuda del atlas eléctrico de la zona de Mérida realizado por CADELA en el año 2000, se puede describir el sistema de la manera siguiente: La S/E Tovar está conformada por 2 unidades de transformación de 20 MVA cada una, de las cuales una de ellas transforma de 115 a 13,8 kV. para alimentar los circuitos de las poblaciones aledañas, y la otra unidad que transforma de 115 a 34,5 kV. sirve a los circuitos que alimentan a las subestaciones de GUARAQUE, EL MOLINO, CANAGUA, SANTA TERESA y SANTA CRUZ DE MORA, siendo esta última la que atiende el área de estudio del proyecto. La S/E dispone de un transformador de 5 MVA y se derivan 4 circuitos en 13,8 kV. Para el año 2000 el número de suscriptores era de 2748. CAPÍTULO 4 LEVANTAMIENTO EN CAMPO Una vez ubicados en la zona de trabajo comenzó la búsqueda de información que pudiera ser de utilidad para la realización del proyecto. En primer lugar se visitó la sede de CADELA en la ciudad de Mérida de donde se obtuvieron: El plano geográfico con los circuitos de salida de la S/E Santa Cruz de Mora actualizado en el año 2003, mediciones de las salidas de los circuitos de septiembre de 2005 cuando se encontraba reestablecida la carga en su totalidad y el diagrama unifilar del estado Mérida para el año 2005 Con la ayuda de la información recopilada y una vez situados en la población de Santa Cruz de Mora se procedió a la visita de la subestación para verificar su estado. Figura 5- S/E Santa Cruz de Mora. 22 23 La S/E de Santa Cruz de Mora es de tipo abierta, como se aprecia en la figura 5, y está ubicada a 44 Km. aproximadamente de la S/E Tovar. El calibre del conductor del circuito de subtransmisión en 34,5 kV que las une es 4/0 de tipo Arvidal. La subestación dispone de un transformador de 5 MVA como se mencionó anteriormente gracias a la ayuda del atlas eléctrico y se puede apreciar en la figura 6. Figura 6- Transformador de la S/E Santa cruz. Los circuitos de salida de la subestación son los siguientes: - Circuito 1: CENTRO. GUAYABAL Figura 7- Salida del circuito 1 24 Este circuito tiene una longitud aproximada de 54 Km. con cargas de tipo rural y urbana. La demanda máxima para septiembre de 2005, luego de reestablecida la carga que se perdió a raíz del desastre, es de 61,3 amperios según una medición suministrada por la coordinación de transmisión de CADELA (Mérida). - Circuito 2: SAN FELIPE Figura 8- Salida del circuito 2. La longitud de este circuito es de 78 Km. aproximadamente y su carga es de tipo rural, su demanda máxima según las mediciones de septiembre de 2005 es de 77,33 amperios. - Circuito 3: El PORTÓN Figura 9- Salida del circuito 3 25 Tiene una longitud aproximada de 44Km. La carga presente es de tipo rural y su demanda máxima de 19,33 amperios según la información recibida de CADELA. - Circuito 4: PAIVA Figura 10- Salida del circuito 4 Su longitud aproximada es de 8 Km. y la carga que sirve es de tipo rural e industrial con una demanda máxima registrada en septiembre de 2005 de 12 amperios. Todos los circuitos antes mencionados presentan las características típicas de un circuito primario radial, siendo el circuito # 1 el que alimenta la mayor parte del casco central de Santa Cruz de Mora y las zonas rurales más importantes del lugar, razón por la cual se escogió como objeto del estudio ya que hubo que delimitar la zona debido a su extensión y al tiempo del que se disponía. Este circuito tiene una capacidad instalada en transformadores de distribución de 3902,5 kVA, la cual fue calculada utilizando el plano de la ubicación de los circuitos del año 2003 suministrado por CADELA, en donde se demarcan todos los transformadores del circuito. Es importante destacar que existe una interconexión entre el circuito # 1 (Guayabal) y el circuito # 3 (El Portón) a través de seccionadores normalmente abiertos ubicados en el centro de la población. 26 En el anexo Nº 1 se tiene una sección del diagrama unifilar del sistema eléctrico del estado Mérida del año 2005 donde se indica la información antes descrita. Escogido el circuito de estudio, se identificó la distribución de las cargas más importantes para proceder al recorrido de ese sector, ya que como se mencionó anteriormente este tiene una longitud de 54 Km. aproximadamente y algunos de los lugares eran inaccesibles debido a que se encontraban en propiedad privada o en zonas montañosas por donde no existe vialidad. Seguidamente se dio comienzo al recorrido caminando poste a poste para analizar el estado de los mismos, anotando las características y los componentes más importantes que los conforman. Con estos datos se llenaron unas planillas que se encuentran en el anexo 2 del trabajo. En dichas planillas se describen el tipo de crucetas, la presencia o no de perchas para los circuitos de baja tensión y el número de aisladores de las mismas, brazos de alumbrado público, número de conductores, bancos de transformadores, cortacorrientes, pararrayos, vientos y retenidas entre otros. Además de las características presentes en las estructuras, se procedió a ubicarlas manualmente de forma aproximada en el plano de los circuitos que entregó CADELA. Para mayor comodidad se le asignó cierta numeración a los postes pertenecientes al circuito para su ubicación en los planos, lo que se creyó conveniente considerando que no tenían ningún tipo de identificación. Esta información se encuentra reflejada en las planillas y planos. Luego la información fue digitalizada en AutoCAD sobre el mismo plano al que se hizo referencia y esta información se encuentra plasmada en el anexo 3 del trabajo. Al mismo tiempo que se anotaron las características y se ubicaron los postes se hizo un reporte fotográfico de estos, con la finalidad de tener un soporte visual de los componentes de cada uno de los ellos. También se midieron las distancias de separación entre algunos postes con 27 el fin de construir una escala gráfica que ayudara a determinar distancias a través del plano que se poseía. En total se levantó la información de 112 postes pertenecientes al circuito CentroGuayabal y alrededor de 2 ó 3 fotos de cada uno de ellos y su respectiva ubicación en el plano. En la tabla I se verá un ejemplo de la planilla utilizada y que información se colocó en cada campo. Tabla I- Formato de planillas para levantamiento de postes. N° POSTE CARACTERISTICAS UBICACION FOTO N° En el campo que se refiere a número de poste se colocó el nombre que se creyó conveniente para identificar los mismos, comenzando con la letra G que indica que pertenece al circuito Guayabal y luego números sucesivos para su conteo e identificación. En el campo de características se colocaron todos los componentes importantes que se encontraban en la estructura, con una mínima descripción de cada uno de ellos. El campo de ubicación no se llenó en la totalidad de los postes ya que en un momento dado se utilizó para anotar la distancia que había de un poste al siguiente. En el lugar que corresponde a Nº de foto se coloco la letra D seguida de un número, lo que indica en que carpeta se encuentra la fotografía referida, seguidamente se encuentra el número de la fotografía que corresponde al poste que se esta describiendo en esa fila de la planilla. 28 Toda esta información se recopiló con la finalidad de conocer el estado de los postes para saber cuales deben ser remplazados y que materiales se pueden recuperar de las estructuras existentes. CAPÍTULO 5 ANALISIS DEL ESTADO DE LA RED SEGÚN LA NORMA DE CADAFE. 5.1 NIVELES DE TENSIÓN. Con la información recopilada en la zona y que se encuentra registrada en el plano del anexo 3, se pudo calcular la caída de tensión presente en un sector del sistema cuyas distancias fueron tomadas en el terreno, con estas medidas y ayuda del plano suministrado por CADELA se hizo el cálculo para los distintos sectores que son alimentados por el circuito con el auxilio de la escala gráfica. Los cálculos de caída de tensión se realizaron utilizando las formula (1), (2) y (3) ya mencionadas en el marco teórico. Los valores de R y X se obtuvieron de las normas de diseño de la Electricidad de Caracas. El valor de la reactancia inductiva se calculó utilizando la formula (4) para las diferentes disposiciones de los conductores en las crucetas, estos cálculos se encuentran en el anexo 4. En definitiva se utilizó un promedio de los diferentes valores de la reactancia ya que la variación debido a las disposiciones de los conductores no supera un 6 % En la tabla II se aprecian los resultados del cálculo de la caída de tensión en la zona recorrida. Los mismos fueron realizados para dos condiciones diferentes, una refleja la caída de tensión utilizando la capacidad instalada en transformadores de distribución para verificar el comportamiento del circuito ante un aumento futuro de la carga. Por otra parte se utilizó la demanda máxima registrada del circuito de la información obtenida en CADELA, asumiendo que dicha demanda se distribuye proporcionalmente con la capacidad instalada, para el análisis del estado actual. 29 30 Tabla II-Caída de Tensión hasta el final de la zona recorrida (Urb. A. Rossi). Longitud Total (m) Conductores Presentes en el Tramo R X % ∆V (D.máx.) % ∆V (Cap. Inst.) 1901,45 1/0 Arv. # 6 Cu. # 4 Cu. # 2 Arv. 0,593 1,498 0,943 0,943 0,438 0,494 0,476 0,454 1,142 3,041 En definitiva la caída de tensión hasta el último poste que se incluyó en el levantamiento (Urb. A. Rossi), el cual delimita la zona que se puede considerar urbana de la rural, es de 3,041% para la capacidad instalada y de 1,142% para la demanda máxima registrada. Usando las distancias conocidas y con la ayuda del plano y la escala gráfica se procedió a calcular la caída de tensión de manera aproximada en algunos puntos para determinar donde se producía la mayor caída de tensión. Los valores se aprecian en la figura 11. %∆V= Para Capacidad instalada %∆V= Para Demanda Máxima. Bo. Padre Granados %∆V= 1,727 %∆V= 0,648 Urb. A.Rossi %∆V= 3,045 %∆V= 1,142 La Macana %∆V= 5,765 %∆V= 2,162 S/E Páramo de San Isidro %∆V= 5,648 Los Mamones %∆V= 0,38 %∆V= 0,143 %∆V= 2,112 San Rafael (Parte Alta) %∆V= 5,464 %∆V= 2,049 Figura 11-Diagrama de Caídas de Tensión. 31 La caída de tensión desde la subestación hasta el punto que presenta la peor condición (La Macana) es de 5,765 % para la capacidad y 2,162 % para la demanda máxima. Hay que resaltar que estos cálculos se realizaron con la ayuda de una escala gráfica y que su precisión depende de la exactitud de la escala con que fue realizado el plano. Los cálculos realizados para obtener estos valores se encuentran como anexo 5 del presente trabajo. Para conocer el estado de la red en cuanto a la caída de tensión, se hizo uso del capítulo 42-87 de las normas de diseño para líneas de alimentación y redes de distribución de CADAFE. • “Caída de tensión permitida en el sistema de distribución aéreos en condiciones normales. ¾ Áreas Urbanas. Porcentaje de caída de tensión en el primario = 3.5 % Porcentaje de caída de tensión en el transformador de distribución = 2.5 % Porcentaje de caída de tensión en el secundario = 3 % Porcentaje de caída de tensión en la acometida = 1 % ¾ Áreas Rurales. Porcentaje de caída de tensión en el primario = 5 % Porcentaje de caída de tensión en el transformador de distribución = 2 % Porcentaje de caída de tensión en el secundario = 2.5 % Porcentaje de caída de tensión en la acometida = 0.5 %” Analizando lo que dice la norma y comparando con los cálculos obtenidos se puede mencionar que en el área más poblada de la zona no existen problemas de caída de tensión ya que se encuentra dentro del rango establecido para la capacidad del circuito y por ende para la demanda máxima. 32 Para la zona rural sin embargo se deben sumar las dos caídas de los cálculos realizados lo que da un total de 5,765 % para la capacidad lo que se encuentra por encima del valor establecido y se debe tomar en cuenta para un crecimiento de la carga. 5.2 PROTECCIONES CONTRA SOBRECORRIENTE. 5.2.1 Protección primaria. Para este aspecto el capítulo 45-87 de la norma establece los siguientes criterios: • “Alimentadores primarios. Se deberá emplear un disyuntor por cada salida desde la subestación de distribución. En áreas rurales podrá emplearse un reconectador en la subestación de distribución que proteja cada salida. Adicionalmente, se podrán emplear reconectadores en los troncales, seccionalizadores en los ramales trifásicos y fusibles en los ramales monofásicos. En la protección de líneas aéreas deberá emplearse el relé de reenganche como equipo adicional a incluir en cada disyuntor de la subestación.” En la subestación de Santa Cruz de Mora existen un reconectadores de tipo GVR para los circuitos 1,2,3 y un reconectador tipo KFE para el circuito 4 que salen de la misma tal como lo establece la norma antes señalada y se puede apreciar en la figura 12. 33 Figura 12-Protecciones de la S/E Santa Cruz de Mora A lo largo del circuito no se constató la presencia de seccionalizadores ni de reconectadores adicionales a los que se encuentran en la salida del mismo, pero la norma no establece su obligatoriedad. En cuanto al ajuste del relé, de la norma se puede citar lo siguiente: ¾ Criterios de ajuste de los equipos de protección. 1) Disyuntor 1.1) El ajuste de los relés de fase obedecerá a los siguientes criterios: • El ajuste del TAP deberá ser al menos 20 % de la mayor carga de operación, o deberá ser ajustado a la capacidad del circuito. • La combinación del ajuste corriente y ajuste de tiempo deberá ser tal que una corriente de arranque en frío de 300 % de la carga máxima durante 2 seg. No ocasione la operación del relé. La unidad instantánea de fase deberá tener un ajuste no menor de la máxima cresta de la corriente de arranque en frío, la cual se asumirá igual al 400 % del valor máximo de la corriente de carga. 34 1.2) Deberá emplearse el relé de reenganche con un máximo de 3 operaciones sucesivas de apertura y cierre. De la información recopilada se debe mencionar que el ajuste del disparo en la fase está en 200 amperios lo que indica que está en la capacidad del circuito ya que es el promedio de la capacidad del conductor 1/0 arvidal entre su capacidad con la mejor condición, viento sin sol, que es 256 amperios y la peor condición, sol sin viento, que es de 152 amperios. También se puede apreciar en la información obtenida que el reconectador está programado para 3 operaciones. De las recomendaciones que realiza la norma en cuanto a las curvas tiempo Vs. Corriente del relé o ajuste del reconectador no se pudo verificar su cumplimiento debido a que a pesar de haber solicitado información al respecto en las oficinas de CADELA esta no fue suministrada por problemas de comunicación (correo electrónico) en sus oficinas. En el anexo 6 se pueden ver los detalles técnicos del “outdoor circuit breaker GVR Recloser Whipp & Bourne Switchgear” usado en las salidas de los circuitos. Allí se puede apreciar que este es de tipo electrónico por lo que no se debería presentar problemas en el ajuste de las curvas tiempo-corriente para satisfacer lo que establece la norma. 5.2.2 Protección de los transformadores. Según la norma para la protección de los equipos de transformación contra sobrecorriente se recomienda lo siguiente: • “Banco de transformación en poste. Se emplearán fusibles tipo “H” y tipo “K” según lo indicado en las tablas. Los bancos de transformación ubicados en las cercanías de la subestación de distribución deberán ser protegidos con una unidad limitadora de corriente, en serie con el fusible. • Banco de transformación en caseta. 35 Se emplearán fusibles tipo “K” de forma preferente. En aquellos bancos de transformación ubicados en las cercanías de la subestación se deberán emplear unidades limitadoras de corriente en serie con los fusibles tipo “K”, hasta una capacidad nominal de 40 A. Para valores superiores se deberán emplear fusibles limitadores de corriente que presentan la característica combinada de los fusibles antes mencionados.” Tabla III – Fusibles para bancos trifásicos en postes. FUSIBLES PRIMARIOS EN 13,8 Kv PARA BANCOS DE TRANSFORMACION TRIFASICOS EN POSTES CAPACIDAD NOMINAL DEL BANCO (kVA) CAPACIDAD DEL FUSIBLE (AMPERIOS) TIPO DE FUSIBLE (K ó H) 3X5 3 X 10 3 X 15 3 X 25 3 X 37,5 3 X 50 3 X 75 1 2 3 5 6 10 10 H H H H K K K Tabla IV – Fusibles para bancos monofásicos en postes. FUSIBLES PRIMARIOS EN 13,8 Kv PARA BANCOS DE TRANSFORMACION MONOFASICOS EN POSTES CAPACIDAD NOMINAL DEL BANCO (kVA) CAPACIDAD DEL FUSIBLE (AMPERIOS) TIPO DE FUSIBLE (K ó H) 1X5 1 X 10 1 X 15 1 X 25 1 X 37,5 1 X 50 1 1 2 3 5 6 H H H H H K Las tablas III y IV muestran los fusibles a ser utilizados según la norma. 36 Los transformadores de la red están protegidos contra sobrecorriente a través de cortacorrientes (fusibles) mostrados en la figura 13, sin embargo, no se pudo verificar en el sitio el tipo de los fusibles ya que no se disponía del apoyo de la empresa eléctrica y los registros de información al respecto no han sido suministrados. Figura 13- Ilustración de cortacorrientes para protección de transformadores. 5.3 PROTECCIONES CONTRA SOBRETENSIÓN. 5.3.1 Protección de los equipos. Todos los equipos de transformación presentes en la red están protegidos con descargadores de sobretensión convencionales. Esto es lo que contempla la norma 46-87 en sus condiciones generales: • Se emplearán pararrayos convencionales del tipo válvula, para la protección de sistemas de distribución aéreos según las características presentadas en la tabla siguiente. 37 Pararrayos tipo Tensión nominal (Kv) válvula Tensión de operación Tensión residual a (Kv) 10(KA) Convencional 12 49 a 60 43 a 53 Especial 12 46 (máximo) 45 (máximo) En cuanto a la protección de los equipos contra sobretensiones se tiene: • “Proteccion de transformadores de distribución ubicados en postes: Todos los transformadores de distribución ubicados en postes se protegerán con pararrayos convencionales.” En la figura 14 se pueden apreciar el tipo de descargadores de sobretensión utilizados. Figura 14-Ilustración de descargadores de sobretensión. En el anexo 7 se encuentran descritas algunas características de los mismos. 38 5.4 SECCIONAMIENTO DE BLOQUES DE CARGA DE LA RED. En este punto es necesario estudiar que es lo que recomienda la norma primero para la zona de mayor densidad de la población. • “Alimentadotes aéreos en zonas de alta y media densidad de carga. Se deberán instalar equipos de seccionamiento en los alimentadores primarios según las siguientes condiciones: - Cada bloque de carga igual o superior a 750 KVA de capacidad instalado en transformadores de distribución. - Cada derivación de un lazo lateral. - Cada punto de interconexión entre alimentadores primarios.” Todas estas condiciones se cumplen en general en la red de distribución de Santa Cruz según la información registrada en campo y el plano de los circuitos donde se indican los puntos de seccionamiento. Ahora para la zona rural: • “Alimentadores aéreos en zonas de baja densidad de carga. Se deberán instalar equipos de seccionamiento en los alimentadores primarios según las siguientes condiciones: - Cada bloque de carga igual o superior a 200 KVA de capacidad instalado en transformadores de distribución. - En los alimentadores primarios, ubicados en zonas rurales, que sirvan cargas concentradas en localidades apartadas y/o cagas esparcidas a todo lo largo de su recorrido, se deberán colocar equipos de seccionamiento cada 2 Km. de alimentador, incluyendo troncal y laterales. 39 - Los alimentadores primarios deberán estar, de ser posible, interconectados con otros alimentadores vecinos y los puntos de seccionamiento deberán estar ubicados en lugares de rápido acceso, preferiblemente al lado de vías de comunicación.” Estas recomendaciones son más difíciles de constatar ya que no se pudo recorrer las zonas rurales alimentadas por el circuito, sin embargo con la ayuda del plano se puede ver que existe el seccionamiento en los ramales, aunque no en todos los ramales principales se halla seccionamiento cada 2 Km. Existe el seccionamiento en la mayoría de los bloques de carga superiores a 200 KVA, pero no en todos, y no hay interconexión con ningún otro circuito. Ahora se van a analizar los tipos de seccionamientos utilizados en la red en comparación con los recomendados por la norma. • - “Alimentadotes aéreos en zonas de alta y media densidad de carga. Los alimentadores primarios estarán provistos de equipos de seccionamiento en las tres fases, tanto en el troncal como en los ramales y/o lazos laterales. - Se podrán emplear fusibles en los ramales trifásicos y en los lazos laterales trifásicos en aquellos casos que sea necesario. Aquellos ramales trifásicos que atraviesen zonas dificultosas y tengan una rata de falla elevada, deberán ser provistos de seccionalizadores automáticos en el punto de derivación y deberán ser coordinados con el interruptor del alimentador respectivo de la subestación. - Se deberán usar fusibles en ramales monofásicos cuando la longitud del ramal, frecuencia de fallas y/o dificultad de acceso a la zona así lo amerite.” En general, el alimentador primario, así como los ramales y las derivaciones del mismo están provistos de equipos de seccionamiento manuales (cortacorrientes) con sus fusibles en sus tres fases tal como esta recomendado. Los dispositivos utilizados en general presentan las características mostradas en el anexo 8. 40 • - “Alimentadores aéreos en zonas de baja densidad de carga. En los alimentadores primarios se recomienda el uso de reconectadotes automáticos en el troncal intercalados con equipos de seccionamiento manual. - El número máximo de reconectadores a usar en el troncal de cada alimentador primario será de tres, excepto en aquellos casos que, por necesidad de protección y/o detección de fallas, se requieran reconectadotes adicionales. - Los alimentadores primarios estarán provistos de equipos de seccionamiento manual, tanto en el troncal como en los ramales y/o lazos laterales trifásicos o monofásicos. - Aquellos ramales trifásicos que atraviesen zonas dificultosas y tengan una rata de falla elevada deberán ser provistos de seccionalizadores automáticos en el punto de derivación, y deberán ser coordinados con el reconectador que lo antecede. - Se deberán usar fusibles en ramales monofásicos cuando la longitud del ramal, frecuencia de fallas y/o dificultad de acceso a la zona así lo amerite.” A pesar de que existen zonas de alta densidad de fallas por donde cruzan las líneas debido a la presencia de vegetación cerca de las mismas, no hay ningún equipo de seccionamiento automático como reconectadores o seccionalizadores, lo que impide que las fallas transitorias sean despejadas de manera rápida. A continuación se presentan ilustraciones de los seccionamientos utilizados en las figuras 15 y 16. 41 Figura 15- Cortacorrientes para seccionamiento Figura 16- Cortacorrientes para seccionamiento 2 5.5 NORMALIZACIÓN DE CALIBRES. Los calibres utilizados en la red de distribución de Santa Cruz de Mora son en su mayoría Nº 1/0 y Nº 2 de tipo arvidal y Nº 6 y 4 de cobre. Para redes primarias las recomendaciones de la norma son las siguientes: • Redes primarias: - Calibres del conductor de aleación de aluminio (ARVIDAL) : 42 2 AWG, 1/0 AWG, 2/0 AWG y 4/0 AWG. - Calibres del conductor de cobre : 4 AWG, 2AWG y 2/0 AWG. De todos los calibres mencionados el calibre Nº 6 de cobre no está establecido en la norma para utilizarse en redes primarias de distribución. Además se puede apreciar en el plano mostrado en el anexo 1 y en el diagrama de la figura 18 que tanto los conductores que salen de la subestación como los que se encuentran en los extremos del circuito son de tipo 1/0 ó Nº 2 Arvidal, lo que indica que la presencia de los conductores Nº 6 y 4 de cobre en tramos situados entre las zonas antes mencionadas lo que conlleva es a una disminución de la capacidad de carga del circuito. En la fotografía de la figura 17 se puede apreciar el mal estado del conductor de cobre. Figura 17-Estado del Conductor de cobre. 43 5.6 CAPACIDAD TÉRMICA. Las normas de diseño de CADAFE para redes de distribución, aéreas en este caso, establecen las capacidades de corriente en los conductores desnudos para líneas de distribución primaria y secundaria a través de unas tablas que se encuentran en el código 54-87 de dicha norma. La tabla V muestra las capacidades térmicas de conductores en líneas aéreas según la norma, con ellas se verifica si la carga a la que están sometidos los conductores utilizados en la red se encuentran en los niveles normales. Tabla V- Capacidad térmica de los conductores según Norma de CADAFE. Conductor 1/0 ARV. # 6 Cu. Capacidad Térmica del conductor Sol sin Sin sol sin Sol y Viento viento viento viento sin sol 152 176 242 256 66 76 114 123 Se tienen las capacidades de los conductores 1/0 Arvidal y Nº 6 de cobre por ser estos lo que están sometidos a la mayor carga en el circuito estudiado. La siguiente tabla muestra el cálculo de capacidad de carga para conductores aéreos realizado con la formula (2) descrita en el marco teórico. Se utilizaron las constantes especificada en el marco teórico. Tabla VI- Capacidad de carga de conductores según formula 2 del marco teórico. Calculo de capacidad de carga de los conductores Calibre Tc Ta V E D (cm) Perímetro (cm) Rac Wc Wr Corriente (Amperios) 1/0 ARV. # 6 Cu. 75º 75º 30º 30º 2 2 0,5 0,5 0,892 0,401 2,802 1,260 0,593 1,498 0,1047 0,1560 0,0176 0,0176 240,44 120,84 Utilizando la capacidad instalada en transformadores de distribución en el circuito estudiado y la demanda máxima del circuito se obtuvieron los siguientes resultados. 44 Tabla VII-Cálculo de carga del circuito Centro-Guayabal. Salida de la S/E G5 en adelante KVA KV Calibre 3902,5 3542,5 13,8 13,8 1/0 Arv. # 6 Cu. Corriente (amperios) (D. Máx.) 61,3 55,58 Corriente (amperios) (Cap. Inst.) 163,3 148,2 El conductor Arvidal 1/0 instalado a la salida de la subestación no presenta problemas para la máxima carga registrada hasta ahora; por otro lado si se considera la capacidad nominal de los transformadores y la peor condición estipulada en la tabla de la norma de CADAFE (152 A) el conductor estaría sobrecargado en un 107 %. En el caso del tramo del conductor de cobre # 6 se tiene lo siguiente: Si se utiliza la demanda máxima del circuito asumiendo que la corriente se distribuye de manera proporcional a la capacidad instalada, la corriente máxima que vería el conductor sería de 55,6 amperios que representa el 90,8 % de la demanda máxima del circuito la cual es manejable para el conductor hasta para la peor condición que presenta la tabla de las normas. Si se consideran todos los transformadores a plena capacidad (148,2 A)y la peor condición de la tabla (66 A) este tramo quedaría sobrecargado a un 224 %. Esta información se muestra ilustrada en la figura 18. 45 Corriente para la Capacidad Instalada Corriente para la Demanda Máxima Registrada º Padre Granados Bo. Urb. A.Rossi 70,29 A 26,36 A Nº 4 Cu 22,7 A 8,51 A 58,78 A 22,04 A Nº 6 Cu 19,25 A 7,22 A 82,63 A 30,98 A 108,57 A 40,71 A La Macana 1/0 Arv. Nº 2 Arv 36,61 A 13,73 A Nº 6 Cu S/E Nº 2 Arv 1/0 Arv. 148,2 A 55,58 A 1/0 Arv. 163,3 A 61,3 A 7,74 A 2,9 A 17,15 A 6,43 A Páramo de San Isidro Los Mamones 1/0 Arv. 1/0 Arv. 3,77 A 1,41 A San Rafael (Parte Alta) Nº 2 Arv Figura 18-Diagrama de Distribución de Corrientes en el Circuito Centro-Guayabal 5.7 DISTANCIAS Y SEPARACIONES MÍNIMAS. En base al levantamiento realizado y con ayuda del reporte fotográfico se alcanza a ver que lo más resaltante en cuanto a las distancias mínimas establecidas son las distancias horizontales entre los conductores y las edificaciones. Como ya se mencionó en el marco teórico este es uno de los aspectos más difíciles de controlar ya que con el crecimiento de la población las edificaciones se van apoderando cada vez más de los espacios, dejando muy poco para las separaciones de ellas con las líneas de distribución. Está establecido en la norma que la distancia horizontal mínima entre conductores y paredes y proyecciones de estructura, balcones, ventanas sin protección y áreas accesibles a 46 personas para tensiones de 13,8 kV debe ser de al menos 2,45 metros. Sin embargo lo que se apreció en el lugar es que en algunos casos esto no se cumple, como se muestra en el ejemplo de la figura 19. Figura 19-Separación entre el circuito y las edificaciones. Como se puede ver en la figura 19 la edificación en construcción se encuentra a menor distancia de la recomendada ya que si ocurriese la rotura de algún conductor este con seguridad caería sobre las construcciones, esto ocurre en la mayoría de la trayectoria del circuito a través de la zona central de la población 5.8 COMPARACIÓN CON OTRAS NORMATIVAS DE CADAFE. Con el fin de hacer la mayoría de recomendaciones posibles también se utilizó el manual para el diseño del sistema de distribución a mediano plazo de CADAFE, donde se hace referencia a la configuración de las subestaciones de distribución. 47 Para el dimensionamiento de una subestación en áreas urbanas es necesario estudiar el comportamiento del sistema ante condiciones de emergencia ya que este debe estar en capacidad de alimentar la demanda en dado caso, entre las contingencias más factibles y que influyen en la confiabilidad del servicio está la pérdida de la unidad de transformación de mayor capacidad de una subestación. Existen dos criterios que facilitan la determinación del tamaño de las subestaciones, estas son: • Capacidad de reserva: Esta se refiere a que se debe tener mas de una unidad de transformación para suplir la demanda en caso de que una falle, y esta o estas deben tener la capacidad de absorber la carga de la unidad fallada. Para determinar cuanto se puede sobrecargar un transformador se hace uso de las siguientes normas: ¾ Norma ANSI C.52.92: Establece que se puede aceptar sobrecarga en las unidades de transformación hasta un 5 % de la pérdida de vida útil de la unidad. ¾ Norma ANSI C-57.92 del año 1962: Establece que un transformador de potencia a una temperatura ambiente de 35º C, sometido a una carga previa al pico de demanda del 70 % de su capacidad de placa y una duración del pico de carga de 8 horas al 130 % de su capacidad nominal, sufre una pérdida de vida de 1 %. • Criterio de capacidad firme: Basados en la premisa anterior el criterio de capacidad firme establece lo siguiente. 48 “La capacidad de transformación de una subestación de distribución, o de un grupo de subestaciones debe ser tal que con el transformador de mayor capacidad fuera de servicio, aún sea posible alimentar la totalidad de la demanda. En definitiva la capacidad firme de una subestación se establece como el 130 % de la capacidad de la misma con la unidad de transformación mayor fuera de servicio. También se debe considerar para el cálculo de la capacidad firme la posibilidad de transferencia de carga entre las barras de la subestación o entre los circuitos de la misma. (6) Abordando el tema que compete al estudio, la capacidad firme de las subestaciones Tovar y Santa Cruz de Mora es cero, en el primer caso aunque la S/E posee 2 transformadores estos presentan diferente relación de transformación lo que imposibilita la transferencia de carga de una a otro. En el segundo caso solo existe un transformador lo que va en contra de los criterios de reserva. Sin embargo existe la posibilidad de suplir parte de la carga a través de un circuito en 13,8 kV. que sale de la S/E Tovar y se conecta a través de seccionadores normalmente abiertos con el circuito Centro-Guayabal de la S/E Santa Cruz pero este circuito tiene una caída de tensión bastante considerable y no esta en capacidad de suplir toda la carga del circuito, en primer lugar porque no existe interconexión entre los cuatro circuitos que dependen de la S/E Santa Cruz y en segundo lugar porque el conductor 1/0 Arvidal no tiene la capacidad de transmitir toda la corriente para los 4 circuitos. 5.9 ESTADO ACTUAL DE LOS POSTES. A través del reporte fotográfico se puede constatar que existen postes en el circuito que presentan alto grado de oxidación e incluso algunos otros que ya no constituyen un apoyo para los conductores por el precario estado de su estructura y fundación. 49 Figura 20-Poste en mal estado. Figura 21-Poste en mal estado 2 50 Figura 22-Poste en mal estado 3. Figura 23-oxidación en postes. El estado de oxidación que presentan algunos de los postes mostrado en la figura 23 representa un riesgo debido al daño que esta produce en su estructura. El grado de inclinación mostrado en las figuras 20,21 y 22 también constituye un peligro ya que existe la posibilidad de que la estructura colapse o se estén violando las distancias mínimas a tierra. CAPITULO 6 APORTE AL PROGRAMA DE CÁLCULO DE COMPUTOS MÉTRICOS. Uno de los objetivos que se planteó al principio era la elaboración de un proyecto para una nueva red de distribución, el cual fue cambiado por motivos ya explicados, sin embargo, como parte del trabajo presentado se realizaron unas ilustraciones de unos montajes unitarios para ser utilizados en un programa para calcular los cómputos métricos de un proyecto. Estas ilustraciones fueron realizadas utilizando la herramienta AutoCAD y muestran en tres dimensiones y de manera general los elementos más resaltantes de cada montaje estudiado. Para la elaboración de los dibujos se observaron los catálogos de algunos fabricantes para tratar de seguir un patrón y mantener unas dimensiones acordes con los elementos. El programa que hace el conteo de los materiales de los montajes esta hecho en Microsoft Excel y su apariencia la muestra la figura 24. MONTAJES UNITARIOS HOJA 1 DE 1 PRECIOS UNITARIOS CANTIDAD MONTAJE Nº 27 SUMINISTRO Y COLOCACIONES DE 2 PERCHAS DE 4 AISLADORES A 180º EN POSTES DE Ø DEL MONTAJE (Bs) SUB TOTAL DE = 11.43 CM. MATERIALES COMPONENTES DEL MONTAJE MANO DE MATERIAL MONTAJES REF. DESCRIPCION UNI. CANT. P.U. OBRA 4 91 Percha de cuatro aisladores con separación de 20.32 cm U 2 2,3 Abrazaderas con sus cuatro tornillos y tuercas c/u de 10.16 - 11.43 cm de Ø U 2 48,2 Conector a tornillo tipo UW-R calibre Nº 4/0 U 16 49,1 Conector a compresión tipo YC-A calibre Nº 4/0 U 4 DIBUJO Figura 24-Vista de la pantalla del programa en Excel. 51 52 En la hoja se puede apreciar la descripción del montaje respectivo y un botón con el titulo “Dibujo” el cual al ser presionado activa la hoja de Excel donde se encuentra el dibujo correspondiente al montaje. Los dibujos se encuentran con formato de imagen para no hacer necesario el uso de AutoCAD al momento de su despliegue. Como ya se mencionó al momento de activar el botón de dibujo aparecerá en otra hoja de Excel la imagen de la figura 25. MONTAJE 27 VOLVER Figura 25-Dibujo en AutoCAD del montaje unitario. De esta manera se puede ver la imagen del montaje requerido y los elementos mas resaltantes del mismo, de igual manera se observa la presencia de un botón “volver” el cual permite regresar a la hoja del programa donde se encuentra la descripción del montaje. CAPITULO 7 CONCLUSIONES. Luego del estudio de la red de distribución eléctrica de Santa Cruz de Mora, basado en diferentes manuales y normas que rigen el funcionamiento del sistema con la finalidad de que los consumidores se sientan satisfechos, se puede concluir que ésta a pesar de estar en normal funcionamiento presenta ciertos aspectos que se pueden mejorar en pro de la calidad del servicio, de la seguridad de las personas y de la confiabilidad del mismo. Algunos de los aspectos a considerar son los siguientes: 1. Las subestaciones de Tovar y Santa Cruz de Mora no poseen capacidad firme 2. Sólo existe una interconexión en 13,8 kV entre la S/E Tovar y el circuito 1 de la subestación Santa Cruz de Mora, la misma presenta una caída de tensión fuera de los límites en caso de emergencia y no tiene la capacidad suficiente para alimentar todos los circuitos. El resto del los circuitos de la S/E Santa Cruz no presentan interconexiones con circuitos de otras subestaciones. 3. La presencia de un conductor de cobre calibre Nº 6 representa una disminución en la capacidad de carga del circuito, además no está avalado en las normas para su utilización en redes de distribución. El estado del conductor tampoco es el apropiado debido a la gran cantidad de tiempo que lleva instalado. 4. No existe seccionamiento cada 2 Km. en los ramales que alimentan las zonas rurales más importantes y tampoco existen equipos de seccionamiento automático en estos ramales donde hay alta rata de falla. 5. Los postes utilizados en la red en el casco central de la población se encuentran en mal estado en su mayoría. 53 54 6. Se violan las distancias mínimas a las edificaciones en la zona donde se concentra la mayoría de la población. CAPÍTULO 8 RECOMENDACIONES. Una vez hecha la evaluación del estado de la red se procede a analizar y a proponer algunas soluciones para los detalles más resaltantes que se pudieron observar en el sistema de distribución del casco central de Santa Cruz de Mora, con el fin de mejorar el estado de la red en cuanto a los factores discutidos en este trabajo. Las recomendaciones planteadas son las siguientes: 1. Debido a las irregularidades manifestadas por los habitantes de la población en cuanto a niveles de tensión y fluctuaciones de voltaje se hace necesaria la revisión de la red de baja tensión y del mantenimiento del sistema en general para la determinación de la causa de estos problemas. 2. Hacer un estudio detallado de los circuitos San Felipe, Portón y Paiva que permita detectar problemas en las áreas servidas por ellos. 3. Sustitución del tramo del conductor de cobre de calibres Nº 6 y 4. En la siguiente tabla se muestra como sería la caída de tensión en el sistema si se sustituyen los conductores de cobre por conductores de aluminio calibre # 1/0. Tabla VIII- Caída de tensión Hasta Poste Urb. A. Rossi con conductor propuesto. Longitud (m) Conductores R X 1901,45 1/0 Arv. 0,593 0,438 % ∇V (Dmáx.) 0,722 % ∇V (Cap. Inst.) 1,925 4. Para una mejoría en las distancias reglamentarias a las edificaciones es recomendable utilizar crucetas en bandera, para lo cual es necesario sustituir algunas de las estructuras por estructuras autosoportantes de dos postes las cuales pueden llevar las crucetas en bandera sin la necesidad de la utilización de vientos o retenidas, lo cual favorece a la red debido a la poca disponibilidad de espacio para su colocación y al mal estado presentado por algunos de los postes 55 56 actuales. Como anexo 9 se encuentran las especificaciones técnicas de las estructuras recomendadas. 5. Con el fin de contribuir con la confiabilidad del sistema es necesario la instalación de otro transformador en la subestación ya que al sólo existir uno no existe capacidad firme en la misma, y en caso de una falla se perdería toda la carga de la subestación. 6. A nivel del seccionamiento de los bloques de carga sería recomendable la utilización de reconectadotes o algún tipo de seccionamiento automático en las zonas rurales menos accesibles, ya que los equipos de seccionamiento en dichas zonas se encuentran alejados de las vías de comunicación. 57 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. (1) Naranjo. Alberto “Proyecto del Sistema de Distribución Eléctrico” Equinoccio (2004). Pp. 636-644 (2) CADAFE “Normas de diseño para líneas de alimentación y redes de distribución” Agosto 1987 (3) Electricidad de Caracas. “Normas de diseño: Constantes de líneas de distribución.” Abril 1967 (4) http://www.santacruzdemora.com/ (5) http://funindes.usb.ve/IERU/ (6) CADAFE “Manual para el diseño del sistema de distribución a mediano plazo” Julio 1985 (7) Khodr. Husseim Mustapha “Técnicas Modernas de Análisis y Diseños de Sistemas de Distribución” Noviembre 2000 (8) Stevenson, William D. “Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia” 1965. (9) http://www.sicaelec.com/catalogo/producto2.asp?linea=6&ficha=60 (10) http://www.stieletronica.com.br/ch_fus_dis_esp.htm (11) http://portal.onu.org.do/interfaz/main.asp?Ag=2&did=6&CategoriaNo=1&N=1 58 ANEXOS LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS FOTO N° G1 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla de alineación para circuito D2-17 34.5 kV, 1cruceta doble para amarre circuito guayabal, 3 D2-18 seccionadores cerrados. G2 1 poste morocho, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo D2-19 90°, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos 1 bco. 3x25 kVA, 2 brazos D2-20 D2-21 AP. G3 1 poste morocho, 2 crucetas dobles para amarre, circuitos D2-22 guayabal y 34.5 kV. 1 cruceta doble para ángulo de 90º del D2-23 circuito guayabal. G4 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo, 1 D2-24 viento. D2-25 D2-26 G5 Poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo 90°,1 D2-27 bco. 3x25 kVA, 3 cortacorrientes, 3 para rayos, 1 percha 5 D2-28 D2-29 aisladores. G6 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D2-30 5 aisladores, 1 brazo AP. D2-31 G7 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D2-32 5 aisladores, 1 brazo AP. D2-33 G8 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D2-34 5 aisladores, 1 brazo AP. D2-35 G9 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D2-36 5 aisladores, 1 brazo AP. D2-37 G10 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 percha D2-38 de 5 aisladores, 1 brazo AP. D2-39 G11 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D3-01 1 cruceta doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 D3-02 kVA, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP. D3-03 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE G12 CARACTERISTICAS FOTO N° 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 D3-04 cruceta doble en amarre para derivación, 3 cortacorrientes, 1 D3-05 percha de 5 aisladores, 1 brazo AP. G13 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre en ángulo. D3-06 D3-07 G14 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre final, 1 cruceta D3-08 sencilla, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x50 kVA. D3-09 G15 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D3-10 5 aisladores, 1 brazo AP, 1 viento. D3-11 G16 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D3-12 5 aisladores, 1 brazo AP. D3-13 G17 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D3-14 D3-15 5 aisladores, 1 brazo AP. G18 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D3-16 doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x10 kVA, 1 D3-17 perchas de 5 aisladores. G19 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D3-19 doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 kVA, 3 D3-20 perchas de 5 aisladores, 1 brazo de AP. D3-21 G20 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D3-25 5 aisladores, 1 brazo AP. D3-26 G21 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, 1 cruceta doble D3-22 para derivacion, 3 cortacorrientes, 1 percha de 5 aisladores, 1 D3-23 brazo de AP. D3-24 G22 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 D3-27 cruceta doble, 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX 25 kVa, Hasta 1 percha de 5 aisladores. D3-30 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS FOTO N° G23 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre, 1 percha de 5 D3-31 aisladores, 1 brazo AP. D3-32 G24 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en alineación, 1 percha de 5 D3-33 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento D3-34 G25 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en alineación, 1 percha de 5 D3-35 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento D3-36 G26 G27 1 poste sencillo,2 cruceta dobles, alineación, 2 cortacorrientes, D3-37 2 pararrayos, 1 TRX x 15kVA, 1 percha de 5 aisladores, 1 D3-38 D3-39 brazo de AP. 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D3-40 5 aisladores, 1 brazo de AP. D3-41 G28 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D4-01 doble para derivación, 3 cortacorrientes, 1 percha de 5 D4-02 aisladores, 1 viento D4-03 G29 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 D4-04 cruceta doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x25 D4-05 kVA, 1 percha de 5 aisladores,1 brazo de AP. D4-06 G30 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 percha D4-07 de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 2 vientos. D4-08 G31 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D4-09 5 aisladores, 1 brazo de AP. D4-10 G32 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre, 3 cortacorrientes, D4-11 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. D4-12 G33 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D4-13 doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x25 kVA, 4 D4-14 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D4-15 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE G34 G35 CARACTERISTICAS FOTO N° 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 percha D4-16 de 5 aisladores, 1 brazo de AP. D4-17 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 D4-18 cruceta doble para derivación, 3 perchas de 5 aisladores, 1 D4-19 brazo de AP. G36 1 poste sencillo, 1 cruceta para alineación, 1 percha de 5 D4-20 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D4-21 G37 1 poste sencillo, 1 cruceta para alineación, 1 percha de 5 D4-22 aisladores, 1 brazo de AP. D4-23 G38 1 poste sencillo, 1 cruceta para alineación, 1 percha de 5 D4-24 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D4-25 G39 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para alineación, 1 percha D4-26 de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D4-27 G40 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre, 3 cortacorrientes, 3 D4-28 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 kVA, 3 perchas de 5 aisladores, 1 D4-29 brazo de AP, 1 viento. D4-30 G41 1 poste sencillo, 1 cruceta en bandera para circuito 2f, 1 percha D4-31 de 5 aisladores, 1 brazo de AP. D4-32 G42 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre, ángulo de 90º, D4-33 2 cortacorrientes, 1 percha de 4 aisladores. 2f D4-34 G43 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para alineación, 2f D4-35 D4-36 G44 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre con ángulo 90º, 2 D4-37 cortacorrientes, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP. D4-38 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE G45 G46 G47 G48 CARACTERISTICAS FOTO N° 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre, 2 D4-39 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 37.5 kVA, 3 perchas de Hasta D4-42 4 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo,1 cruceta doble para alineación, 1 percha de 4 D4-43 aisladores, 1 brazo de AP. D4-44 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre, 1 percha de 4 D5-01 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento D5-02 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre y una D5-03 derivación, 2 cortacorrientes, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo D5-04 de AP. G49 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con angulo, 1 D5-05 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D5-06 G50 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo, 2 D5-07 perchas de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento D5-08 G51 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre, 2 D5-09 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 15 kVA, 1 percha de 4 D5-10 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D5-11 Continuación de la ruta Troncal G22-1 G22-2 G22-3 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D5-12 5 aisladores, 1 brazo de AP. D5-13 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D5-15 5 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo, 2 D5-16 perchas de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 2 vientos. D5-17 D5-18 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS FOTO N° G22-4 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D5-19 5 aisladores, 1 brazo de AP, 2 vientos. D5-20 G22-5 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 3 perchas D5-21 de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D5-22 G22-6 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D5-23 doble para derivación, 3 cortacorrientes, 1 percha de 5 D5-24 D5-25 aisladores, 1 brazo de AP. G22-7 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre final, 3 D5-26 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x25 kVA, 1 brazo de AP. D5-27 D5-28 G22-8 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D5-29 doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 kVA,1 D5-30 D5-31 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-9 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D5-32 doble, 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 25 kVA,1 D5-33 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. D5-34 G22-10 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D5-35 5 aisladores, 1 brazo de AP. D5-36 G22-11 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D5-37 5 aisladores, 1 brazo de AP. D5-38 G22-12 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D6-01 doble para amarre y derivación, 2 perchas de 6 aisladores, 1 D6-02 viento. D6-03 G22-13 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre, 6 cortacorrientes, 3 D6-04 pararrayos, 1 bco. 3x15 kVA. D6-05 D6-06 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre, 3 pararrayos. G22-14 D6-07 D6-08 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS FOTO N° G22-15 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre con ángulo 90º, 2 D6-09 perchas de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D6-10 D6-11 G22-16 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre final, 3 D6-12 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 kVA, 2 perchas de D6-13 D6-14 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-17 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D6-15 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-18 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D6-16 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-19 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D6-17 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-20 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre, 3 cortacorrientes, 3 D6-18 pararrayos, 1 bco. 3x37.5 kVA, 2 perchas de 5 aisladores, 1 D6-19 brazo de AP. D6-20 G22-21 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D6-21 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-22 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D6-22 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-23 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D6-23 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G22-24 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, alineación en bandera, 3 D6-24 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x10 kVA, 2 perchas de 5 D6-25 aisladores, 1 brazo de AP. D6-26 G22-25 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2 crucetas D6-27 dobles, amarre y derivación, 6 cortacorrientes, 1 percha de 4 D6-28 aisladores, 1 brazo de AP. LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE G22-26 G22-27 G22-28 CARACTERISTICAS FOTO N° 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre y 2 derivaciones 2f, D6-29 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 37.5 kVA, 3 perchas D6-30 D6-31 de 4 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con ángulo, 3 D6-32 cortacorrientes, 1 viento D6-33 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre final, 3 D6-34 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x25 kVA, 2 perchas de 5 D6-35 D6-36 aisladores. 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2f D6-37 G22-29 G22-30 G22-31 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2f, 1 percha D7-01 de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. 1 poste sencillo, 1 cruceta dobles para amarre final, 2f, 1 D7-02 cruceta sencilla, 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 25 D7-03 kVA, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D7-04 G22-32 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2f, 2 D7-05 perchas de 4 aisladores, 1 brazo de AP. G22-33 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2f, 1 percha D7-06 de 4 aisladores, 1 brazo de AP. G22-34 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre final, 2f, 2 D7-07 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 15 kVA, 2 perchas de 4 D7-08 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D7-09 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación. D7-10 G22-35 G22-36 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre, 1 cruceta D7-11 sencilla, 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 15 kVA, 2 D7-12 perchas de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D7-13 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para alineación, 1 viento. FOTO N° D7-14 G22-37 G22-38 G22-39 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre, 1 cruceta D7-15 sencilla, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3 x 25 kVA, 2 D7-16 D7-17 perchas de 4 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre con angulo 90°, D7-18 2 vientos. D7-19 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para alineación. D7-20 G22-40 G22-41 G22-42 G22-43 G22-44 G22-45 G22-46 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles para amarre, 2 derivaciones, D7-21 1 viento. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, alineación, derivación, 2 D7-22 cortacorrientes, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP. D7-23 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, 2f, amarre final, 2 D7-24 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 50 kVA, 1 percha de 4 D7-25 aisladores, 1 brazo de AP. D7-26 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, alineación, derivación, 2 cortacorrientes, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, 2f, amarre final, 2 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1 TRX x 50 kVA, 1 percha de 4 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, alineación, derivación, 3 cortacorrientes, 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, G22-47 D7-27 D7-28 D7-29 LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE G5-1 CARACTERISTICAS FOTO N° 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D7-30 doble, 3 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3x25 kVA,1 D7-31 D7-32 percha de 5 aisladores. G5-2 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 2 perchas D7-33 de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. G5-3 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de D7-34 5 aisladores, 1 brazo de AP. G5-4 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G5-5 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla para alineación, 1 cruceta D7-35 doble, 3 cortacorrientes, derivación, 2 perchas de 5 aisladores, D8-01 1 brazo de AP. G5-6 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre terminal, 1 percha D8-02 de 5 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. D8-03 G5-7 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla en bandera para alineación, D8-04 1 percha de 5 aisladores, 1 brazo de AP. G5-8 G5-9 1 poste sencillo, 2 crucetas dobles, amarre final y derivacion, 3 D8-05 cortacorrientes, 3 pararrayos, 1 bco. 3 x 25 kVA, 2 perchas de D8-06 D8-07 5 aisladores, 1 brazo de AP. 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre final, 2 D8-08 pararrayos, 2 cortacorrientes, 1 TRX x 10 kVA 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre final, 2f, 1 viento. D8-09 G5-10 G5-11 1 poste sencillo, 1 cruceta sencilla, ,2f, 1 percha de 5 D8-10 aisladores, 1 brazo de AP. LEVANTAMIENTO EN SITIO-STA. CRUZ DE MORA. N° POSTE CARACTERISTICAS 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre con ángulo. FOTO N° D8-11 G5-12 G5-13 G5-14 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para alineación, 1 percha de 5 D8-12 aisladores, 1 brazo de AP, 1 viento. 1 poste sencillo, 1 cruceta doble para amarre final, 2 D8-13 cortacorrientes, 2 pararrayos, 1TRX x 25 kVA, 1 percha de 4 D8-14 aisladores, 1 brazo de AP. D8-15 B A B A C C Cruceta de 2,40 m Conductor Arvidal 1/0 A (cm) B (cm) C (cm) 110 110 220 Deq RMG Xl 138,591 0,357 0,449 Cruceta de 2,40 m Conductor Arvidal 1/0 A (cm) B (cm) C (cm) 140 80 220 Deq RMG Xl 135,066 0,357 0,448 B A C Cruceta de 2,40 m (Bandera) Conductor Arvidal 1/0 A (cm) B (cm) C (cm) 80 80 160 Deq RMG Xl 100,793 0,357 0,425 B A B A C C Cruceta de 2,40 m Conductor de Cobre Nº 6 A (cm) B (cm) C (cm) 110 110 220 Deq RMG Xl 138,591 0,17 0,505 B A C Cruceta de 2,40 m (Bandera) Conductor de Cobre Nº 6 A (cm) B (cm) C (cm) 80 80 160 Deq RMG Xl 100,793 0,17 0,481 Cruceta de 2,40 m Conductor de Cobre Nº 6 A (cm) B (cm) C (cm) 140 80 220 Deq RMG Xl 135,066 0,17 0,503 A B C Cruceta de 2,40 m Conductor de Cobre Nº 6 A (cm) B (cm) C (cm) 50 180 220 Deq RMG Xl 125,570 0,17 0,498 B A B A C C Cruceta de 2,40 m Conductor Arvidal Nº 2 A (cm) B (cm) C (cm) 110 110 220 Deq RMG Xl 138,591 0,289 0,465 Cruceta de 2,40 m Conductor Arvidal Nº 2 A (cm) B (cm) C (cm) 140 80 220 Deq RMG Xl 135,066 0,289 0,463 B A C Cruceta de 2,40 m (Bandera) Conductor Arvidal Nº 2 A (cm) B (cm) C (cm) 80 80 160 Deq RMG Xl 100,793 0,289 0,441 B A B A C C Cruceta de 2,40 m Conductor de Cobre Nº 4 A (cm) B (cm) C (cm) 110 110 220 Deq RMG Xl 138,591 0,216 0,487 B A C Cruceta de 2,40 m (Bandera) Conductor de Cobre Nº 4 A (cm) B (cm) C (cm) 80 80 160 Deq RMG Xl 100,793 0,216 0,463 Cruceta de 2,40 m Conductor de Cobre Nº 4 A (cm) B (cm) C (cm) 140 80 220 Deq RMG Xl 135,066 0,216 0,485 Cálculo de la caída de tension desde S/E a Poste G22-46 (Urb. A. Rossi) Longitud (m) KVA KVAm Conductor R X S/E a G2 36,4 3902,5 142051,0 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 G2 a G5 192 3877,5 744480,0 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 G5 a G11 219,4 3542,5 777224,5 # 6 Cu. 1,498 0,497 G11 a G12 24 3430 82320,0 # 6 Cu. 1,498 0,497 G12 a G18 139,3 3280 456904,0 # 6 Cu. 1,498 0,497 G18 a G19 15,5 3250 50375,0 # 6 Cu. 1,498 0,497 G19 a G21 46,1 3137,5 144638,8 # 6 Cu. 1,498 0,497 G21 a G22 39,7 2595 103021,5 # 6 Cu. 1,498 0,497 G22 a G22-6 178,9 2570 459773,0 # 6 Cu. 1,498 0,497 G22-6 a G22-8 18,6 2495 46407,0 # 6 Cu. 1,498 0,497 G22-8 a G22-9 21,3 2382,5 50747,3 # 6 Cu. 1,498 0,497 G22-9 a G22-12 52,65 2357,5 124122,4 # 6 Cu. 1,498 0,497 G22-12 a G22-20 149,2 1975 294670,0 # 4 Cu. 0,943 0,479 G22-20 a G22-24 145,5 1862,5 270993,8 # 4 Cu. 0,943 0,479 G22-24 a G22-25 30,5 1832,5 55891,3 # 4 Cu. 0,943 0,479 G22-25 a G22-36 90,6 1680 152208,0 # 2 Arv. 0,943 0,457 G22-36 a G22-38 153 1665 254745,0 # 2 Arv. 0,943 0,457 G22-38 a G22-41 164,7 1590 261873,0 # 2 Arv. 0,943 0,457 G22-41 a G22-42 56,7 1580 89586,0 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 G22-42 a G22-44 63,6 1530 97308,0 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 G22-44 a G22-46 63,8 1480 94424,0 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 % DV 0,0541 0,2838 0,6386 0,0676 0,3754 0,0414 0,1188 0,0847 0,3778 0,0381 0,0417 0,1020 0,1636 0,1505 0,0310 0,0838 0,1402 0,1441 0,0341 0,0371 0,0360 3,0446 Cálculo de la caída de tension desde Poste G22-46 hasta Páramo de San Isidro Longitud (m) KVA KVAm Conductor R X % DV 407,2 1405 572116 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,218 605 1395 843975 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,322 AaB 270,8 1335 361518 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,138 BaC 135 875 118125 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,045 1800 865 1557000 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,594 900 180 630,5 855 840 745 769500 151200 469722,5 # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. 0,593 0,593 0,593 0,441 0,441 0,441 0,293 0,058 0,179 540 720 388800 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,148 450 710 319500 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,122 450 410 184500 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,070 1350 390 526500 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,201 90 315 28350 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,011 326,2 305 99491 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,038 180,4 285 51414 # 1/0 Arv. 0,593 0,441 0,020 G22-46 a A CaD DaF 398,5 191,2 202,5 900,7 134,8 179,3 129,2 Kva 75 65 55 45 35 20 10 l 59,6 156 160 26 80 20 60 S/E a G2 G2 a G5 G5 a G5-1 G5-1 a G5-5 G5-5 a G5-10 G5-10 a G5-14 S/E a G2 G2 a G5 G5 a G11 G11 a G12 G12 a G18 G18 a G19 G19 a G21 G21 a G26 G26 a G28 G28 a G29 G29 a G33 G33 a G40 275 195 185 165 140 130 85 109587,5 37284 37462,5 148615,5 18872 23309 10982 # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. # 1/0 Arv. 0,593 0,593 0,593 0,593 0,593 0,593 0,593 Caída de tension en circuito para el tramo bifásico KVAm L R X % DVa 20115 268,2 0,943 0,548 0,0060 45630 702 0,943 0,548 0,0136 39600 720 0,943 0,548 0,0118 5265 117 0,943 0,548 0,0016 12600 360 0,943 0,548 0,0037 1800 90 0,943 0,548 0,0005 2700 270 0,943 0,548 0,0008 2527,2 0,0380 Cálculo de la caída de tension desde S/E a Los mamones Longitud (m) KVA KVAm Conductor % DV 36,4 3902,5 142051,0 3 # 1/0 Arv. 0,0541 192 3877,5 744480,0 3 # 1/0 Arv. 0,2838 50,85 185 9407,3 # 6 Cu 0,0077 202,5 110 22275,0 # 6 Cu 0,0183 75,6 110 8316,0 # 2 Arv. 0,0046 244,35 85 20769,8 # 2 Arv. 0,0114 0,3800 Cálculo de la caída de tension desde S/E a Bo. Padre Granado Longitud (m) KVA KVAm Conductor % DV 36,4 3902,5 142051,0 # 1/0 Arv. 0,0541 192 3877,5 744480,0 # 1/0 Arv. 0,2838 219,4 3542,5 777224,5 # 6 Cu. 0,6386 24 3430 82320,0 # 6 Cu. 0,0676 139,3 3280 456904,0 # 6 Cu. 0,3754 15,5 3250 50375,0 # 6 Cu. 0,0414 46,1 3137,5 144638,8 # 6 Cu. 0,1188 114,75 542,5 62251,9 # 6 Cu. 0,0512 63,9 527,5 33707,3 # 6 Cu. 0,0277 30,15 340 10251,0 # 6 Cu. 0,0084 129,15 265 34224,8 # 6 Cu. 0,0281 202,5 190 38475,0 # 6 Cu. 0,0316 1,7269 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,042 0,014 0,014 0,057 0,007 0,009 0,004 2,603 % DVb 0,0060 0,0136 0,0118 0,0016 0,0038 0,0005 0,0008 0,0381 R 0,593 0,593 1,498 1,498 0,943 0,943 X 0,441 0,441 0,497 0,497 0,457 0,457 R 0,593 0,593 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 1,498 X 0,441 0,441 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 0,497 Cálculo de la caída de tension desde Poste G22-46 hasta La Macana Longitud (m) KVA KVAm Conductor % DV R X 407,2 1405 572116 3 # 1/0 Arv. 0,218083 0,593 0,441 605 1395 843975 3 # 1/0 Arv. 0,321712 0,593 0,441 AaB 270,8 1335 361518 3 # 1/0 Arv. 0,1378058 0,593 0,441 B a B-1 2700,0000 460 1242000 # 2 Arv. 0,6834172 0,943 0,457 270,0000 450 121500 # 2 Arv. 0,066856 0,943 0,457 135,0000 1800,0000 121,0500 440 420 400 59400 756000 48420 # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. 0,0326852 0,415993 0,0266434 0,943 0,943 0,943 0,457 0,457 0,457 418,5000 355 148567,5 # 2 Arv. 0,0817501 0,943 0,457 720,0000 340 244800 # 2 Arv. 0,1347025 0,943 0,457 900,0000 325 292500 # 2 Arv. 0,1609497 0,943 0,457 720,0000 315 226800 # 2 Arv. 0,1247979 0,943 0,457 225,0000 305 68625 # 2 Arv. 0,0377613 0,943 0,457 612,0000 285 174420 # 2 Arv. 0,0959755 0,943 0,457 180,0000 1170,0000 63,0000 45,0000 630,0000 275 200 115 70 55 49500 234000 7245 3150 34650 # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. 0,0272376 0,1287598 0,0039866 0,0017333 0,0190663 2,7199163 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 Cálculo de la caída de tension desde Poste G22-46 hasta San Rafael Parte Alta Longitud (m) KVA KVAm Conductor % DV R 407,2 1405 572116 3 # 1/0 Arv. 0,218083 0,593 G22-46 a A 605 1395 843975 3 # 1/0 Arv. 0,321712 0,593 270,8 1335 361518 3 # 1/0 Arv. 0,1378058 0,593 AaB 135 875 118125 3 # 1/0 Arv. 0,0450277 0,593 BaC 1800 865 1557000 3 # 1/0 Arv. 0,5935076 0,593 900 855 769500 3 # 1/0 Arv. 0,2933231 0,593 180 840 151200 3 # 1/0 Arv. 0,0576354 0,593 630,5 745 469722,5 3 # 1/0 Arv. 0,179052 0,593 CaD 540 720 388800 3 # 1/0 Arv. 0,1482054 0,593 450 710 319500 3 # 1/0 Arv. 0,1217891 0,593 360 275 99000 # 2 Arv. 0,0544753 0,943 360 250 90000 # 2 Arv. 0,049523 0,943 360 240 86400 # 2 Arv. 0,0475421 0,943 270 225 60750 # 2 Arv. 0,033428 0,943 112,5 215 24187,5 # 2 Arv. 0,0133093 0,943 X 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,441 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 G22-46 a A 112,5 180 360 360 1800 152,1 297 495 140 90 80 60 50 40 20 10 15750 16200 28800 21600 90000 6084 5940 4950 # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. # 2 Arv. 0,0086665 0,0089141 0,0158474 0,0118855 0,049523 0,0033478 0,0032685 0,0027238 2,4185954 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,943 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 0,457 Outdoor circuit breaker GVR Recloser Whipp & Bourne Switchgear rated voltage 15, 27 and 38 kV rated current 630 A DRIBO, spol. s r.o. Pražákova 36 619 00 Brno Czech republic Tel.: +420 543 321 111, Fax: +420 543 216 619, E-mail: [email protected], Internet: http://www.dribo.cz Outdoor circuit breakers GVR Recloser GVR switchgear brings the reliability of modern materials and technology to overhead distribution networks The reliability of a system is achieved through: • a new, patented, single coil magnetic actuator mechanism which allows the GVR to operate independently of the HV supply and to be tested in an ordinary workshop; • environmentally friendly vacuum interruption produces no by-products; • the lightweight aluminium tank makes the GVR easier to transport and install; • the EPDM rubber bushings are resistant to damage from vandalism or mishandling; • by extensive use of insulated mouldings, in particular the bushings, the total number of parts has been reduced by a factor of x 20 and the number of moving parts by x 50. Environmental design The award-winning GVR gas-filled vacuum recloser combines the high reliability of vacuum interruption with the controlled environment and high dielectric strength of SF6, in a compact, maintenance-free unit. Since SF6 is only used as insulation, there is no health hazard from toxic byproducts of arcing. Electrical life is well in excess of ANSI and IEC requirements. The magnetic actuator provides consistent performance and a dramatic reduction in the number of moving parts. Materials and finishes have been carefully chosen for reliability – from EPDM bushings, tested for tracking and erosion to IEC 1109, in salt fog and other environments, to the neodymium iron boron permanent magnets used in the mechanism. Application The GVR can be pole mounted or substation mounted and can operate as a stand-alone recloser without the need for an additional auxiliary supply, or it can be integrated into the most advanced distribution automation schemes. By using the advanced control and protection functions, the GVR can also be used in applications where reclosers have not traditionally been used such as closed rings and under frequency load shedding schemes. There is up to 10 years or 10 000 operations between services. Type tests • general: by ANSI C37.60, • electromagnetic: by IEC 801, • protection: by IEC 255. 2 Technical data Type maximum system voltage rated current interrupting current kV A kA GVR15 15,5 630 6/12,5 GVR27 27 630 12,5 impulse voltage withstand kV 110 125(150) kV kV 50 50 atmospheric 10 000 145 60 50 atmospheric 10 000 145 power frequency withstand dry wet rated gas pressure for above number of operations weight kg Bushing dimensions Voltage up to 27 kV 38 kV Creepage 830 mm 1178 mm A 369 469 B 286 312 C 571 623 D 298 412 Umbilical dimensions L up to 2000 2001 – 3000 3001 – 4000 4001 – 5000 Cable length 3000 4000 5000 6000 manual trip / lockout (hook stick) electronic control unit battery power pack low voltage umbilical lead 3 GVR38 38 630 8 150 (internal) 170 (external) 70 60 0,3 bar(gauge) 10 000 155 Function description Main features: c Single piece, aluminium or copper-cored EPDM or silicone rubber bushings, with grooves to take optional wildlife guards / HV boots. d Current transformers are mounted within the tank’s controlled environment, while capacitive voltage dividers moulded into the bushings on both sides of the GVR. e Aluminium housing with lightweight, moulded base plate, secured by stainless steel bolts and incorporating rubber “O” rings seals. f Optional pressure-relief disc, to comply with IEC 298 Appendix AA, offers the highest levels of safety. g Mechanical ON / OFF position indication visible through clear viewing window from ground level. h Hook stick-operated manual trip and lockout control. i A single moulding supports the three phase vacuum interrupter assembly, magnetic actuator mechanism and one-piece drive beam. j The single coil magnetic actuator is based on a solenoid plunger, held in the tripped or closed position by a permanent magnet. 4 Vacuum bottles in monoblock Umbilical plug and socket Single coil magnetic actuator The actuator coil is energised in one direction to power close the GVR and in the opposite direction to open it by de-latching the holding force. This is a unique feature of the single coil actuator design used in the GVR and ensures reliable tripping operation under all battery conditions and even for manual trip. Position indicator 1. Magnetic actuator Magnetic flux from permanent magnet Actuator coil Non magnetic drive rod Armature Permanent magnet 2. Magnetic flux from actuator coil Closing The bi-stable design ensures that the plunger is held back in the open position (1) until the solenoid current rises above the level required to guarantee closure. Once the holding force is overcome (2), the circuit breaker closes positively (3), due to the stored energy in the solenoid and permanent magnets. Drive rod movement Closing current 3. Tripping The solenoid is energised in the reverse direction (4) to overcome the magnetic hold-on force and de-latch the actuator. Opening is then completed by the energy stored during the closing stroke in the contact pressure and opening springs and is completely independent of the power supply during electrical opening, and of the operator during manual opening. The energy required to trip is approximately 1 / 30th of that required to close. Contact pressure springs compressed 4. Drive rod movement caused by spring pressure Tripping current 5 Stand alone control and protection Polarr Principle of operation The Polarr is the standard relay package for the GVR. It measures the 3 phase and residual currents using CTs located in the GVR, and performs auto-reclosing over current, earth fault and sensitive earth fault protection. The low power, microprocessor architecture of the Polarr is unique to the power industry. Its design has been perfected over several years and offers the user significant benefits through the elimination of the need for any external power supply. In addition to this, the Polarr offers several advanced auto-reclosing functions in a comprehensive but cost effective package. Weather protection The Polarr relay and lithium batteries are housed in a control box located on the pole at ground height underneath the GVR. Connection to the GVR is via an umbilical cable and weatherproof plug and socket that is used to carry the CT currents and the GVR control signals. The IP 67 sealed control box is made from hot dip galvanised steel, with an outer double skinned sun shield of polyester-coated galvatite. It protects against the harshest environment and maintains an even internal temperature keeping the relay condensation-free. Lithium batteries High energy density lithium battery technology makes the GVR with Polarr ideal for applications where an auxiliary power supply is not available. Programming protection settings Protection settings can be programmed via the dot matrix display and keypad or downloaded though the serial port from a hand held Psion organiser or directly from a notebook computer using libraries of settings created in Windows based software. 6 Data logging Historical, diagnostic and load current data can be accessed through the local display or the serial port. The Polarr history is held in non-violate memory, and includes the time and date of the last 20 sequences together with number of trips in the sequence and fault magnitude of each of the elements. Minimum trip currents The multi-ratio CTs located in the GVR and a wide range of programmable minimum trip settings ensure that the GVR and Polarr can be used at any point in the network, from substation through to the feeder ends with the earth fault currents as low as one ampere. Short cut keys In addition to large, clear control keys, LED indication and a menu-driven display for entering settings and viewing historic data, the front panel also incorporates three push-buttons for instant access to load current, fault target and battery condition information. Sequence co-ordination The Polarr's advance sequence co-ordination logic and fast response times of the relay allow co-ordinating delays as low as 60 ms to ensure that only the recloser closest to the fault operates. Local control Push buttons are provided for the standard auto-recloser functions, while separate keys and LED indication are used for the circuit breaker control. Remote control All of these functions are also available through a parallel SCADA port on the back of relay, accessible through a gland plate in the control box. Voltage free contacts and opto-isolated inputs offer a standard interface to a third party RTU of the customer’s choice. Alternatively, an enlarged control box to house an RTU and rechargeable battery pack can be provided. Operating sequence Up to 4 trips to lockout are available for over current, earth fault and sensitive earth fault sequences. The time between GVR clearing the fault and reclosing is known as the dead time and is selectable for each trip. If the fault is temporary, the protection will begin to reclaim after reclosing. If the fault is permanent, the GVR will lockout after the last trip. A Cold Load Pickup feature avoids spurious tripping when manually closing onto de-energised loads. trips to lockout dead times (s) reclaim times (s) 1 to 4 0,25 to 180 5 to 180 7 Minimum trip settings The GVR is supplied with multi-tapped protection CTs with ratios of 300/200/100:1. Minimum trip settings selections within the relay ensure suitable operation at any point in a network. Polarr 0,2 to 3,2 0,1 to 1,6 0,01 to 0,16 I > (x In) Io > (x In) I….> (x In) Time current characteristics Time current characteristics are programmable for every trip in the sequence. There is choice of time dependant curves of definite time. The curves can be modified using time multipliers, additional delays and minimum response times. Instantaneous protection offers the fastest fault clearing times and can be used with additional delays for sequence co-ordination. Polarr IEC 255 (IDMTL, VIDMTL, EIDMTL) & McGraw Edison 1 to 20-krát curves (t>) inst. I >>(x In) Accessories Optional extras • surge arrestors for lightning protection • aluminium bushing conductor material • fully insulated HV joint boots • pressure relief device for internal arc withstand to EATS 41-27 & IEC 298 appendix AA • metering CTs • SF6 pressure sensor and indication • umbilical lead length • user programmable protection curves Accessories • Psion hand held terminal for data input and retrieval • software and RS 232 cable for data input, retrieval and storage using IBM PC • portable test set • dummy sealing plug for use when umbilical lead disconnected from housing • gas filling equipment • hand held pressure gauge • SF6 gas detector Accuracy • protection: ± 5% of time to IEC 255 • instrumentation: ± 5 % standard with capacitive voltage dividers or option for ± 2 % with separate VT Specifications are subject to change without notice. DRIBO 10/2003 8