redes eléctricas y subestaciones

ASIGNATURA: Redes Eléctricas y Subestaciones 80 HORAS

DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA:

La asignatura de Redes Eléctricas y Subestaciones es de carácter lectiva y está dirigida al programa de estudios de Electricidad Industrial mención Instalaciones Eléctricas. Entrega sólidos fundamentos técnicos de los sistemas eléctricos, subestaciones de poder, sistemas de transmisión de energía y redes de distribución eléctrica. Además, desarrolla actividades prácticas de terreno y/o en laboratorios las que le permiten operar equipos de maniobra y protecciones de redes en media tensión, aplicando las normativas eléctricas seguridad y operación aplicada a redes eléctricas.

COMPETENCIAS:

Analizar los Sistemas Eléctricos de Potencia en Chile y comparar instalaciones y

aspectos técnicos, entre cada uno de ellos.. Especificar las características constructivas y de operación de los equipos primarios

de las subestaciones de poder. Desarrollar diagramas unilineales de subestaciones de poder con distintas

configuraciones, de acuerdo a norma NEMA. Evaluar el comportamiento de los sistemas de transmisión de potencia en alta

tensión, en diferentes condiciones de carga. Calcular parámetros de líneas aéreas de transmisión de corta longitud. Analizar los sistemas de distribución primaria y secundaria con distintas

configuraciones, de acuerdo a aspectos constructivos, operación y seguridad

aplicada a redes eléctricas. Operar equipos de maniobras y protecciones en redes de media tensión, aplicando

disposiciones y normativas nacionales vigentes.

UNIDADES DE APRENDIZAJE:

HORAS

1 Generalidades de los Sistemas Eléctricos de Potencia.

8

2 Subestaciones Eléctricas de Poder. 16

3 Sistemas de transmisión de Energía Eléctrica.

16

4 Redes Eléctricas de Distribución Primarias y Secundarias.

28

5 Operación en Redes de Media Tensión. 6

EVALUACIÓN: 6

ESPECIALISTA TÉCNICO: Ángel Arias Quezada

ESPECIALISTA PEDAGÓGICO: Róbinson Pérez Opazo - Asesor de Programa: Ángel Arias Quezada

UNIDADES DE APRENDIZAJE

1.- Generalidades de los Sistemas Eléctricos de Potencia.

8 Horas

APRENDIZAJES ESPERADOS

CRITERIOS DE EVALUACION

CONTENIDOS

1.1.- Analiza los sistemas eléctricos de potencia en Chile, de acuerdo a las características de las etapas de generación transmisión distribución y tipos de clientes

1.1.1.- Describe las características del SEP, en Chile

1.1.2.- Clasifica los SEP en Chile, de acuerdo a las especificaciones de los organismos oficiales

1.1.3.- Especifica las características de los tipos de centrales, niveles de tensión y empresas que operan en los distintos SEP en Chile

Sistema Eléctrico, según DS327/97

Objetivos y etapas de un SEP

Sistemas Eléctricos de Potencia en Chile. En cada caso:- Tipos de centrales.- Niveles de Voltaje- Tipos de Clientes

1.2.- Especifica objetivos y funciones de organismos oficiales que participan en las distintas etapas de los SEP en Chile

1.2.1.- Especifica funciones de la Comisión Nacional de Energía

1.2.2.- Especifica funciones de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles

1.2.3.- Especifica funciones del Centro de Despacho Económico de Cargas (CDEC)

Organismos y funciones

- SEC.- CNE- CDEC (2)

1.3.- Analiza aspectos normativos de operación de los SEP, de acuerdo al Normativas vigentes

1.3.1.- Aplica decreto supremo vigente en la definición de tensiones en los sistemas eléctricos

1.3.2.- Especifica las holguras de tensión y frecuencia de cada sistema eléctrico en Chile en sus diferentes etapas

1.3.3.- Analiza aspectos de Calidad y continuidad del servicio

Definiciones de baja, media

y alta tensión Niveles de tensión y

holguras normalizadas Ranking de calidad de las

empresas de distribución , según SEC

Aspectos de Calidad de la Energía y Continuidad del Servicio

ACTIVIDADES

Utilizando diagramas unilineales analizan las características de los Sistemas Eléctricos de Potencia en Chile.

En forma grupal discuten sobre aspectos normativos, regulación y operación de los sistemas eléctricos.

Investigan en páginas webb de los organismos oficiales sobre aspectos de calidad, continuidad del servicio y ranking de las empresas eléctricas.

2.- Subestaciones Eléctricas de Poder. 16 Horas



CONTENIDOS

2.1.- Analiza las Subestaciones Eléctricas como parte del Sistema Eléctrico de acuerdo a sus características de diseño funciones, niveles de potencia

2.1.1.- Clasifica las Subestaciones de Poder de acuerdo a sus funciones, como parte del Sistema Eléctrico

2.1.2.- Especifica las características constructivas de los equipos primarios de operación, maniobras y protecciones utilizados en las Subestaciones de Poder

2.1.3.- Analiza las funciones, sistemas de ventilación y conexionados de los Transformadores y Auto Transformadores de Poder

Tipos de Subestaciones

- Potencia y Distribución- De Generación Transporte y

Maniobras- Abiertas y encapsuladas- Celdas para subestaciones de

media tensión. - Subterráneas.- Subestaciones Unitarias

Niveles de Tensión Interruptores de Poder

- Sistemas de extinción de arco

- Características constructivas

Desconectadores de Potencia- Tipos - Funciones

Transformadores y Auto

Transformadores:

- Transformadores de Potencial y Corriente.

- Sistemas auxiliares - Sistemas de ventilación - Conexionados según

funciones.- Interpretación de placa de

características.Sobrecargas.

2.2.- Desarrolla diagramas unilineales de las subestaciones de poder, con diferentes configuraciones de acuerdo a norma NEMA

2.2.1.- Interpreta diagramas unilineales con configuraciones de las subestaciones de poder con barra simple, doble, seccionada y de transferencia

2.2.2.- Aplica norma NEMA en la designación de interruptores y desconectadores de poder, de diagramas de subestaciones con distintas configuraciones

2.2.3.- Desarrolla diagramas unilineales de subestaciones de poder de acuerdo a requerimientos de maniobras

Configuraciones de Subestaciones:- Barra simple- Barra seccionada- Doble barra- Barra principal y transferencia

Subestaciones estándar de bajada Subestaciones de enlace. Interruptores y desconectadores

- Designación según NEMA- Niveles de voltaje según

NEMA.- Diagramas de aplicación de

subestaciones.

Aplicaciones en diagramas de subestaciones de empresas eléctricas chilenas con distintas configuraciones.

2.3.- Especifica tipos y funciones de Subestaciones de Distribución

2.3.1.- Especifica los tipos y capacidades nominales de Subestaciones de Distribución, con sus respectivas protecciones en baja y media tensión

2.3.2.- Calcula la Demanda Total Diversificada para loteos y edificios, para determinar la cantidad y capacidad de transformadores de alimentación

2.3.3.- Especifica las condiciones de puesta en servicio de una subestación, en cuanto a rotación de fases y taps

Capacidad nominal y régimen de sobrecarga.

Tipos de Subestaciones:

- Aéreas en uno y dos postes- Subterráneas (Radial y

Network)- Sobrepiso.

Sistemas de protección en MT y BT

Consideraciones de instalación (Nuevas, Aumentos de Capacidad y Traslados)

Cálculo de cantidad de Subestaciones, dada la Demanda Máxima Diversificada.

Determinación de rotación y Taps de puesta en servicio.

ACTIVIDADES

Realizan diagramas unilineales de subestaciones eléctricas con diferentes configuraciones. Desarrollan planos y diagramas eléctricos aplicando la nomenclatura NEMA en la designación

de interruptores y desconectadores para diferentes configuraciones. Analizan en forma grupal las normativas y disposiciones para la instalación de subestaciones

de distribución, de acuerdo al tipo de subestación y requerimientos operativos. Desarrollan cálculos aplicados a subestaciones eléctricas relacionados con las demandas.

3.- Sistemas de transmisión de Energía Eléctrica. 16 Horas



CONTENIDOS

3.1.- Analiza los sistemas de Transmisión de energía eléctrica en los SEP

3.1.1.- Clasifica las Redes de Transmisión de acuerdo a niveles de potencia, voltaje y función como parte del sistema eléctrico

3.1.2.- Confecciona los circuitos equivalentes y diagramas fasoriales de las líneas de transmisión

3.1.3.- Analiza el comportamiento de las líneas de transmisión aéreas con cables fasciculados

Sistemas de Transmisión de potencia en:- Corriente Continua.- Corriente Alterna Aérea.- Corriente Alterna Subterránea- Ventajas, desventajas y aplicaciones en cada caso.

Redes de Transporte Redes de Sub transmisión Definiciones de acuerdo norma

Cables Estructuras Cable de guardia Aisladores

Líneas de transmisión cortas,

medianas y largas Parámetros de las líneas de

transmisión. Circuitos equivalentes de líneas

cortas y de mediana longitud. Diagramas fasoriales.

Transmisión con conductores en Haz

3.2.- Calcula Líneas de Transmisión aéreas de corta longitud

3.2.1.- Calcula Voltaje emisor de en líneas de transmisión de corta longitud, a través del criterio de aproximación

3.2.2.- Calcula las pérdidas por impedancias de las líneas de transmisión corta

3.2.3.- Calcula potencia reactiva y natural en líneas de transmisión

3.2.4.- Calcula la regulación de tensión en líneas de transmisión de corta longitud de distintas configuraciones

Impedancia Caída de tensión por

impedancia. Cálculo del Voltaje emisor Cálculo del ángulo de carga de

la línea. Cálculo de la Potencia Reactiva

que inyecta la línea al sistema. Potencia Natural de la línea. Regulación de tensión Conductores en Haz.

3.3.- Fundamenta el comportamiento de los sistemas de transmisión de potencia aéreo y subterráneo

3.3.1.- Analiza el comportamiento del sistema de transmisión aéreo, de acuerdo a su transferencia de carga

3.3.2.- Analiza casos de operación de las líneas con sobrecargas y con circuito abierto

3.3.3.- Especifica las características de funcionamiento de los sistemas de transporte de potencia con cables subterráneo

Comportamiento de líneas de acuerdo a las condiciones de carga.

Transmisión de la potencia natural

Efecto Reactor Efecto Ferranti Análisis de casos Características eléctricas de los

cables. Tipos Condiciones térmicas. Refrigeración. Dieléctricos. Control de los potenciales

ACTIVIDADES

Confeccionan los diagramas fasoriales de líneas de transmisión. Confeccionan los circuitos equivalentes de corta y mediana longitud y los analizan en grupos

reducidos de participantes. Resuelven problemas de aplicación para determinar líneas de transmisión de corta longitud. En forma grupal realizan el análisis del comportamiento de las líneas de transmisión en

función del tipo, cantidad y factor de potencia de la carga.

4.- Redes Eléctricas de Distribución Primarias y Secundarias.

28 Horas



CONTENIDOS

4.1.- Especifica características de las redes de distribución primaria y secundaria

4.1.1.- Especifica las características técnicas de los conductores eléctricos utilizados en redes de distribución aéreas

4.1.2.- Especifica las características técnicas de los conductores eléctricos

Redes primarias aéreas:- Propiedades de los conductores.- Cobre desnudo.- Aluminio desnudo.- Aluminio protegido.

utilizados en redes de distribución subterráneas

4.1.3.- Realiza procedimiento de cálculo de conductores eléctricos utilizados en redes de distribución

4.1.4.- Especifica características de configuración las redes de distribución secundaria

Redes primarias subterráneas:- Monopolares y tripolares.- Aislaciones.- Pantalla.- Cubierta.- Efecto de los cortocircuitos.

Selección de conductores:

- Para redes aéreas.- Para redes subterráneas.

Cálculo de conductores:

- Sección constante - Sección cónica

Redes de distribución aérea en baja tensión. - Sistemas DAC - Sistemas DAE- Sistema de cobre abierta- Sistema Subterráneo Radial.- Sistema Subterráneo Network.

4.2.- Analiza las Redes eléctricas de distribución aéreas de distintas configuraciones

4.2.1.- Clasifica las redes de distribución de acuerdo a su configuración y aplicación operacional

4.2.2.- Analiza las redes aéreas de distribución en media tensión, de acuerdo a su configuración

4.2.3.- Describe las características técnicas de los materiales utilizados en las redes de distribución primarias aéreas de media tensión

4.2.4.- Analiza las redes aéreas de distribución en baja tensión, de acuerdo a su configuración

Redes de Distribución, según normas.

Clasificación según tipo de sistema- Radial Puro.- Radial Interconectado- Enmallado- Subterráneas- Características constructivas y

aplicaciones en cada caso. Redes en media tensión aérea

- Abierta de Cu desnudo.- Abierta de Al desnudo.- Red compacta (Space Cab).

Materiales para Redes Primarias:

- Postes (hormigón y madera)- Crucetas (madera, fierro, concreto y disposición utilizadas)- Aisladores (materiales, tipo disco, tipo rollo, tipo espiga y bushing)- Caza volantines.- Tirantes (construcción, enterrado, a poste mozo, riel y tabla de uso).- Extensiones metálicas.- Tipos de Conectores (perno partido, cuña y muela)

Redes en baja tensión aérea.- Tipos de acometidas- Conductores - Sistemas DAC - Sistemas DAE- Ferretería de la distribución

secundaria.- Equipos de protección.

4.3.- Analiza las Redes eléctricas de distribución subterráneas en media y baja tensión

4.3.1.- Analiza las características constructivas y normativas de las redes subterráneas

Tipos de canalizaciones y sistemas de instalación de ductos. Ductos utilizados.

Tipos de cámaras BT y sus usos Criterios de selección del terreno

4.3.2.- Establece las consideraciones a tomar en cuenta en las obras civiles asociadas a la construcción de una red subterránea de media tensión

4.3.3.- Selecciona conductores, protecciones, derivaciones, uniones y tipos de barras

4.3.4.- Describe los tipos de uniones utilizados en redes subterráneas de media tensión

para realizar un proyecto subterráneo.

Normativa sobre Distancias entre cámaras

Obras civiles:

- Canalizaciones.- Instalación de ductos.- Cámaras.- Cruces de calzada.- Reposiciones.- Cubicación y valorización

Tipos de conductores y secciones utilizadas. Tablas de selección.

Piezas Porta Fusibles Derivación y Serie.

Barras Mole o de Derivación. Barras Pedestal en

transformadores subterráneos. Fusibles lentos para redes

subterráneas. Protección de redes y arranque

a empalmes.

Tipos de Uniones (Mufas)- Uniones desarmables.- Mufas de conexión.. rectas. derivación. terminales. transición

4.4.- Analiza el funcionamiento de de los equipos utilizados en la operación de sistemas de distribución en media tensión

4.4.1.- Analiza características técnicas y de operación de los equipos de maniobra

4.4.2.- Analiza características técnicas y de operación de los equipos de protección

4.4.3.- Analiza características de los equipos de control del voltaje de la red de distribución

Equipos de Operación:- Pieza porta fusible con hoja.- Cuchillo LB.- Desconectador bajo carga.

Equipos de Protección:- Interruptores de poder.- Piezas con fusibles de expulsión- Seccionalizadores.- Reconectadores.- Herramienta Load Buster

Equipos de Manejo de Voltaje:- Banco de condensadores.- Reguladores.- Autotransformadores

ACTIVIDADES

Desarrollan guía de cálculos de conductores eléctricos utilizados en redes de distribución eléctrica.

En forma grupal analizan normas que utilizan las empresas eléctricas de distribución. Investigan sobre las características constructivas y de operación de los equipos de maniobra y

protección. Investigan sobre las características de los tipos de conductores utilizados en las redes de

distribución primaria y secundaria. Realizan actividad práctica de reconocimiento de los equipos de operación y protecciones que

se utilizan en las redes de distribución primaria.

5.- Operación en Redes de Media Tensión. 6 Horas



CONTENIDOS

5.1.- Aplica normas de seguridad en la operación de redes de distribución

5.1.1.- Aplica reglas de seguridad en la intervención de redes eléctricas primarias y secundarias

5.1.2.- Determina zonas de trabajo e instalar tierras provisionales

5.1.3.- Selecciona la ropa de trabajo para intervenir redes en media tensión

Redes primarias aéreas:- Propiedades de los conductores.- Cobre desnudo.- Aluminio desnudo.- Aluminio protegido.

Redes primarias subterráneas:- Monopolares y tripolares.- Aislaciones.- Pantalla.- Cubierta.- Efecto de los cortocircuitos.

Selección de conductores:- Para redes aéreas.- Para redes subterráneas.

Cálculo de conductores: - Sección constante - Sección cónica

Redes de distribución aérea en baja tensión. - Sistemas DAC - Sistemas DAE- Sistema de cobre abierta- Sistema Subterráneo Radial.- Sistema Subterráneo Network

5.2.- Realiza operaciones con equipos de media tensión

5.2.1.- Opera piezas porta fusibles, lámina y desconectador cuchillo en redes de media tensión aéreas, a través de pértigas y herramienta load buster

5.2.2.- Opera desconectador trifásico bajo carga, de acuerdo a normas

5.2.3.- Especifica los conceptos básicos de la operación de con líneas energizadas en redes primarias y secundarias

Reglamento de Operaciones- 5 reglas de oro- Disposiciones

Tierras Provisionales Señalizaciones Instalación de tierras Zonas de trabajo Distancias de seguridad Elementos Auxiliares:

- Escalas de fibra- Pértigas - Cinturón de seguridad- Guantes de alta tensión

Ropa de trabajo.- Secuencia operacional en

cierre y apertura.- Uso de herramienta Load

Buster. Fundamentos de operación con

líneas energizadas. Métodos.

ACTIVIDADES

Trabajan en grupo realizando simulación de operación segura de terreno, considerando operaciones y puesta a tierra de las redes.

En actividad práctica demuestran la forma en que se debe operar un Desconectador bajo carga y la herramienta Load Buster.

Operan desconectador trifásico bajo carga, de acuerdo a normas.

ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS

Al inicio de la primera sesión se deberá presentar el programa de la asignatura (objetivos generales, objetivos específicos, contenidos, actividades, bibliografía y evaluación: cómo, cuándo, ponderación) y comentarlo con el grupo curso.

Estrategias aplicables para todas las unidades:

El docente:

Explica mediante situaciones típicas encontradas en su experiencia profesional, los problemas y las formas de solución existentes en las instalaciones eléctricas

Estimula la investigación de las diferentes normas utilizadas por las empresas nacionales, en la proyección y construcción de las redes aéreas y subterráneas,

Guía el desarrollo de ejercicios basados en la aplicación de los conceptos teóricos en redes eléctricas modelos, considerando también ejercicios prácticos generales.

Realiza sus clases en forma expositiva y acompaña cada sesión con un apunte resumen de los temas tratados.

Realiza ejercicios prácticos de modelación, cubicación y valorización de redes de media tensión.

Entrega trabajos de investigación para el auto aprendizaje, considerando la exposición y defensa de los mismos.

UNIDAD I

El docente:

Aplica dinámica para introducir el tema a tratar, relacionandolo con la situaciones contingentes relacionadas con la Energía Eléctrica en Chile y sus organismos reguladores y fiscalizadores.

Expone sobre los diferentes sistemas eléctricos de potencia en chile, utilizando estadísticas actuales, apoyado en PP

Motiva la participación por parte del grupo curso, a buscar información en Internet sobre las funciones del SEC, CDEC y CNE, para posteriormente comentar aspectos relacionados con la asignatura.

UNIDAD II

El docente:

Introduce el Tema de las Subestaciones Eléctricas de Poder, relacionandolas con subestaciones típicas y más reconocidas en el medio, especificando el objetivo final a lograr al término de la unidad.

Demuestra a través de PP las características de los equipos primarios de las subestaciones de poder, y las disposiciones de los equipos de acuerdo a sus respectivas configuraciones.

Utiliza diagramas de subestaciones de poder de empresas eléctricas, para designar interruptores y desconectadores de acuerdo a la norma NEMA:

Participa junto a los alumnos en el desarrollo de diagramas unilineales de subestaciones de poder de distintas configuraciones.

UNIDAD III

El docente:

Genera una dinámicaa con el grupo curso para relacionar los sistemas de transmisión de alta y extra alta tensión en Chile, estableciendo el objetivo final a lograr al término de ésta unidad.

Expone sobre las características constructivas de los sistemas de transmisión de potencia en CA aéreos y subterráneos y transmisión en CC.

Apoyado en PP presenta componentes de los sistemas de transmisión de potencia, de distintos tipos de redes de alta tensión

Motiva a los alumnos en la investigación sobre los sistemas de transmisión en alta tensión, para posteriormente discutir en clase sobre los temas del programa.

Participa junto a los alumnos en el desarrollo de los cálculos aplicados a líneas aéreas en alta tensión.

UNIDAD IV

El docente:

Aplica metodología activa de introducción al tema de redes de distribución en Media y Baja tensión, donde los alumnos poseen mayor cantidad de antecedentes que los temas tratados anteriormente. Se especifica el objetivo final de la unidad y forma de lograrlo.

Utiliza PP para demostrar aspectos contractivos de las redes de distribución, equipos de operación y protecciones.

Participa junto a los alumnos de visitas prácticas a terreno (patio de entrenamiento, o similares) de sistemas de distribución de energía eléctrica.

Promueve actividades prácticas

UNIDAD V

El docente:

La introducción al tema se realiza directamente en terreno, según sea las inastalaciones y equipos disponibles. De esta forma se relaciona de inmediato el propósito de la unidad y forma de realizar la parte práctica de operación y maniobras con los equipos de media tensión.

Explica criterios y normas de seguridad aplicadas a la operación de redes de distribución aéreas y subterráneas.

Demuestra en forma práctica características de operación de PPF, Reconectadores automáticos y Desconectadores, cumpliendo con las normativas de operación y seguridad

Motiva a los alumnos a participar de las actividades prácticas de terreno

BIBLIOGRAFÍA DE LA ASIGNATURA

Bibliografía Básica

Ministerio de Mineria,Decreto N°327. Fija reglamento de la ley general de servicios eléctricos. Disponible en: http://bcn.cl/cigc,1998

Chile. Ministerio de Economía,Normas de Electricidad: Alta y Baja tensión,Lexnova,2009,9568231277

Enríquez Harper, Gilberto,Elementos de diseño de subestaciones eléctricas,Limusa,2000,968181150X

Bibliografía Sugerida:

Chilquinta Energía S.A.,Chilquinta. Disponible en: www.chilquinta.cl

Chile. Ministerio de Economía,Decreto N° 632. Fija formulas tarifarias para las empresas eléctricas concesionarias de servicio público de distribución que señala. Disponible en: http://www.cne.cl/archivos_bajar/decreto632.pdf,2000

Grupo Enersis,Chilectra. Disponible en: http://www.chilectra.cl/wps/wcm/connect/ngchl/ChilectraCl/

CDEC- SIC,Centros de Despacho y Control de los Sistemas Interconectados de Chile. Disponible en: https://www.cdec-sic.cl/index_es.php

Gobierno de Chile. Comisión Nacional de Energía,Comisión Nacional de Energía. Disponible en: http://www.cne.cl/

Chile. Superintendencia de Electricidad y Combustibles,Superintendencia de Electricidad y Combustibles. Disponible en: http://www.sec.cl

CDEC- SING,Centro de despacho económico de carga del sistema inteconectado del Norte Grande de Chile. Disponible en: http://cdec2.cdec-sing.cl/portal/page?_pageid=33,4121&_dad=portal&_schema=PORTAL

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