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 sistemas eléctricos, subestaciones de de poder, sistemas 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 te nsión, aplicando las normativas eléctricas seguridad y operación aplicada a redes eléctricas.
COMPETENCIAS:
Analizar los Sistemas Eléctricos Eléctricos de Potencia Potencia en Chile y comparar 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
8
2 Subestaciones Eléctricas de Poder.
16
3 Sistemas de transmisión de Energía
16
4 Redes Eléctricas de Distribución
28
5 Operación en Redes de Media Tensión.
6
de Potencia.
Eléctrica.
Primarias y Secundarias.
EVALUACIÓN:
6
ESPECIALISTA TÉCNICO: Ángel ESPECIALISTA PEDAGÓGICO:
Arias Quezada
Róbinson Pérez Opazo - Asesor de Programa: Ángel Arias Quezada
UNIDADES DE APRENDIZAJE 1.- Generalidades de los Sistemas Eléctricos de
8 Horas
Potencia.
APRENDIZAJES CRITERIOS DE ESPERADOS EVALUACION 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
CONTENIDOS
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
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
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
Organismos y funciones - SEC. - CNE - CDEC (2)
1.2.3.- Especifica
funciones del Centro de Despacho Económico de Cargas (CDEC)
1.3.- Analiza aspectos 1.3.1.- Aplica decreto supremo normativos de operación de los SEP, de acuerdo al Normativas vigentes
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
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
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. APRENDIZAJES CRITERIOS DE ESPERADOS EVALUACION 2.1.- Analiza las Subestaciones Eléctricas como parte del Sistema Eléctrico de acuerdo a sus características de diseño funciones, niveles de potencia
16 Horas CONTENIDOS
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
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
2.1.3.- Analiza las funciones, sistemas de ventilación y conexionados de los Transformadores y Auto Transformadores de Poder
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
Configuraciones de Subestaciones: - Barra simple - Barra seccionada - Doble barra - Barra principal y transferencia Subestaciones estándar de bajada Subestaciones de enlace.
Interruptores y
2.2.3.- Desarrolla diagramas
desconectadores Designación según NEMA Niveles de voltaje según NEMA. Diagramas de aplicación de subestaciones.
unilineales de subestaciones de poder de acuerdo a requerimientos de maniobras
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 eléctr icas 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. APRENDIZAJES CRITERIOS DE ESPERADOS EVALUACION 3.1.- Analiza los sistemas de Transmisión de energía eléctrica en los SEP
3.1.1.- Clasifica las Redes de
16 Horas CONTENIDOS
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
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
con cables fasciculados
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
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 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.
natural en líneas de transmisión
3.2.4.- Calcula la regulación de tensión en líneas de transmisión de corta longitud de distintas configuraciones
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
Comportamiento de líneas de acuerdo a las condiciones de carga. Transmisión de la potencia natural Efecto Reactor Efecto Ferranti Análisis de casos
3.3.3.- Especifica las características de funcionamiento de los sistemas de transporte de potencia con cables subterráneo
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
28 Horas
Secundarias.
APRENDIZAJES CRITERIOS DE ESPERADOS EVALUACION 4.1.- Especifica características de las redes de distribución primaria y secundaria
4.1.1.- Especifica las características
CONTENIDOS
técnicas de los conductores eléctricos utilizados en redes de distribución aéreas
4.1.2.- Especifica las características técnicas de los conductores eléctricos 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 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.
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
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
Tipos de canalizaciones y sistemas de instalación de ductos. Ductos utilizados. Tipos de cámaras BT y sus usos Criterios de selección del terreno para realizar un proyecto subterráneo. Normativa sobre Distancias entre cámaras
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
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 re des 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 oper ación y protecciones que se utilizan en las redes de distribución primaria.
5.- Operación en Redes de Media Tensión. APRENDIZAJES CRITERIOS DE ESPERADOS EVALUACION 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
6 Horas CONTENIDOS 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
-
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
Sistemas DAE Sistema de cobre abierta Sistema Subterráneo Radial. Sistema Subterráneo Network
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 re lacionados 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, e specificando 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 tr ansmisión 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 tr ansmisión 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 e nergía 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 r ealizar la parte práctica de oper ación y maniobras con los equipos de media tensión.
Explica criterios y normas de seguridad aplicadas a la ope ración 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.cdecsing.cl/portal/page?_pageid=33,4121&_dad=portal&_schema=PORTAL
