3 - LA INGENIERÍA BÁSICA (continuación)
3.4 - EL SISTEMA ACTUAL Y FUTURO - CONOCIMIENTO DEL SISTEMA
Para poder lograr una correcta adaptación al sistema (ambiente) de la estación eléctrica, debe conocerse suficientemente el sistema eléctrico y su evolución esperada.
Lo primero que se observa es la estación, o se inserta en una red existente, o se realiza junto con las líneas de la red que se desarrolla.
Una estación pertenece a un sistema eléctrico, y no puede ser considerada separada de él, es más, el sistema tiene un estado actual y un desarrollo esperado futuro, y la estación debe integrarse a toda la vida del sistema.
El sistema generalmente cambia su función a medida que pasa el tiempo, así es que un sistema nacido para la transmisión puede convertirse en un sistema de distribución, las estaciones deben adaptarse a las distintas exigencias que esto implica.
La estación se concibe para el sistema en cual se incluye, el desarrollo del sistema, su futuro, deben ser considerados y tenidos en cuenta desde el inicio del proyecto.
La red debe alcanzar una configuración final, a través de etapas intermedias que corresponden a distintas configuraciones. La incertidumbre que acompaña a la configuración final, obliga a estudiar alternativas de conectividad y de funcionamiento.
La solución de proyecto debe permitir la fácil adaptación de alternativas distintas a la solución final considerada como básica.
Cuando se proyectan las estaciones de un sistema nuevo, es indispensable disponer de los esquemas de la red futura, en sus distintas alternativas planificadas.
El proyecto debe satisfacer las configuraciones finales futuras, y de ellas se debe lograr la solución satisfactoria actual, y las etapas intermedias posibles.
A pesar de eso el proyectista debe forzar su imaginación para permitir la máxima flexibilidad futura, y cuando no dispone de los planes futuros, debe imaginarlos y documentar lo estudiado.
Cuando se hagan las ampliaciones la documentación de lo existente, y los esbozos de posibles ampliaciones estudiadas, serán valiosísima información para enfrentar esas tareas.
En los casos de ampliación la documentación de lo existente es de importancia básica, es plenamente válido el principio de no innovar.
Cuando se proyecta una obra, es importante tener presente su vida útil, nuestras obras eléctricas se piensan para su desarrollo de 20 años y una máxima vida de 30-50 años... después corresponde su demolición y el reemplazo.
Quizás un desarrollo explosivo, haga que las obras resulten obsoletas en plazos menores, entonces también se habrán amortizado antes.
Quizás si el desarrollo se inhibe, la vida de las obras deba prolongarse, lógicamente las menores solicitaciones permitirán aprovecharlas por más tiempo.
3.5 - LA RELACIÓN CON LA ECONOMÍA
La vida de las obras y su estado se mide en términos económicos, lamentablemente la mala economía esconde y disimula, tanto los errores como los aciertos técnicos.
El rendimiento de una obra, el valor de reposición, el valor de recuperación, son elementos que permiten medir si una obra debe mantenerse o modificarse y quizás demolerse y reemplazarse. La buena economía, permite acertar en las decisiones que pareciendo técnicas son en rigor técnico económicas.
3.6 - DETERMINACIÓN DE LOS DATOS BÁSICOS - SOBRETENSIONES EN EL SISTEMA
Al proyectar un sistema, en desarrollo, se realizan muchísimos estudios en distintas condiciones de funcionamiento.
La gran cantidad de resultados que se obtienen de los distintos estudios sirven para varios usos y en particular para un acertado dimensionamiento de la aislación, y definición de las distancias eléctricas, que influyen directamente en el costo de la obra.
En un sistema existente, los registros de las distintas variables, permiten la comprobación de los modelos utilizados.
Hoy no existe dificultad técnica para realizar gran cantidad de registros en modo confiable y fácil, y la síntesis es también facilitada por el cálculo automático.
La enorme cantidad de información que puede recogerse, para que efectivamente sea útil, obliga a un enorme esfuerzo de síntesis.
Estos resultados experimentales permiten lograr una valiosa experiencia para los sistemas actuales y sobre ella lograr mejores aproximaciones de las situaciones futuras.
CLASIFICACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES
La
figura 3.3 muestra una comparación entre la duración de los distintos tipos de sobretensiones que se presentan en el sistema eléctrico.- La tensión máxima que puede presentarse en modo permanente, define la tensión nominal de los equipos.
- Las sobretensiones temporarias, resultan de cambios de configuración de la red, y se presentan ante pérdidas de carga, resonancias, fallas a tierra. Su duración es del orden del tiempo de actuación de los reguladores o las protecciones.
El nivel de las sobretensiones depende de la configuración de la red y del punto considerado, y en general es tanto menor cuanto más mallada es la red y cuantas más puestas a tierra de neutros se tengan.
Para limitar las sobretensiones temporarias, en caso de falla, en las fases sanas, se trata de lograr cierta relación entre la impedancia a la secuencia cero y la impedancia de secuencia directa (Zo menor de 3 * Zd).
Las sobretensiones de maniobra se presentan ante los cambios bruscos de configuración de la red, asociadas a cierres y aperturas de interruptores o a fallas.
Se trata de rápidos transitorios, que dependen de la configuración de la red y de otras circunstancias que obligan a considerarlos aleatorios.
Se presentan por interrupciones de carga reactiva, de líneas de transformadores, por fallas, durante el cierre y el recierre, etc.
El valor de estas sobretensiones aumenta por la carga residual de las líneas, o por reencendidos durante las interrupciones.
- Sobretensiones atmosféricas se presentan ante fallas del blindaje dado por el hilo de guardia y la sobretensión puede provenir de una línea o producirse en la estación.
La descarga en la estación es poco probable, por la superficie relativamente reducida, en comparación a la línea.
La descarga puede ser directa pero un buen blindaje garantiza contra este efecto. También puede producirse contorneo inverso de la cadena de aisladores. Esta situación es muy poco probable que se presente en la estación por la baja resistencia de puesta a tierra de la misma, pero es probable en la línea, y de esta manera se originan las sobretensiones atmosféricas que penetran a la estación.
Las sobretensiones atmosféricas, conducidas por las líneas, sufren en la estación reflexiones múltiples que deben ser evaluadas a fin de comprobar que los valores alcanzados se mantienen bajo control.
Mientras que las sobretensiones atmosféricas afectan una sola fase, las sobretensiones de maniobra afectan a dos o las tres fases simultáneamente; es entonces importante el estudio de su efecto sobre la aislación fase-fase.
Cada punto del sistema eléctrico se caracteriza por distintos valores de sobretensiones de los distintos tipos, modernamente estos valores se definen en forma estadística.
La presencia de descargadores de óxido de cinc, autoválvula o cuernos modifica los valores de las sobretensiones. En particular los descargadores deben drenar las sobretensiones atmosféricas. En ciertos casos se desea que drenen y limiten las sobretensiones de maniobra; lógicamente deben ser adecuados para soportar la solicitación consiguiente.
Las sobretensiones temporarias en cambio no pueden ser drenadas por su excesiva duración.
Los valores que deben soportar las aislaciones se eligen entre ciertos valores normales propuestos por las normas IEC y que se han reunido en la
figura 3.43.7 - CORRIENTES NORMALES Y DE FALLA - LOS ESTUDIOS
Los estudios de flujos de carga definen corrientes térmicas permanentes en las distintas líneas y en los distintos componentes de la estación.
Las condiciones a estudiar son las normales y las de emergencia. Los estados de carga deben tener en cuenta sobrecargas admisibles de los equipos más importantes.
Lógicamente estos estudios deben hacerse para las condiciones de funcionamiento actuales y futuras, obteniéndose finalmente la máxima corriente que afecta cada elemento de la instalación.
Otra de las utilidades de estos estudios es la verificación del rango de regulación de los transformadores, que debe ser suficiente para el punto en cuestión, y uniforme entre todos los transformadores del sistema.
Los estudios de cortocircuito, en distintos puntos y en distintas condiciones de la red, definen las corrientes de falla, que en definitiva afectan a cada componente, y también para este caso hay que individualizar el valor máximo.
Los estudios pueden sugerir la adopción de ciertas soluciones, o de cierta configuración de red, tratándose de limitar corrientes de falla o canalizar los flujos de potencia.
A quien trabaja en el diseño de la estación solo interesan ciertos resultados de los estudios, que definen características de los componentes de la estación, aparatos, barras, aisladores, conexiones, entre otros.
En países donde se presentan niveles de cortocircuito elevados se trata de limitar la corriente de cortocircuito monofásico, de manera que al menos no supere la trifásica, para esto la reactancia de secuencia cero debe ser mayor que la directa.
La definición de corrientes térmicas normales y de corrientes de falla permite fijar valores que definen características principales del equipamiento y soluciones constructivas aceptables.
Los equipos deben seleccionarse entre los que existen en el mercado; disminuir prestaciones por debajo de las normales no ofrece ventajas económicas y disminuye el nivel de las garantías técnicas.
Por otra parte prestaciones exageradas llevan a soluciones con muy pocos aparatos posibles, que además serán probablemente poco difundidos, o de diseño viejo.
Entre corrientes normales y de cortocircuito debe haber cierta relación. La máxima diferencia lógica es de 5 a 100; fuera de este campo casi podría decirse que la solución acarreará problemas.
Los transformadores de corriente deben funcionar correctamente en condiciones normales y frente a sobrecorrientes máximas de falla.
Cuando las corrientes de falla son menores los requerimientos de mantenimiento serán en general menores.