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CAPÍTULO III
SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA
8/18/2019 EE347 - Clase 4 - P - Sistemas Distribucion Secundaria
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TENSIONES Y SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA NORMALIZADOS EN EL PERÚ
De conformidad con la Regla 017.A. del CNE referida a Nivelesde Tensión, la tensión recomendada para sistemas de distribu-ción secundaria es la siguiente:
* Sistema trifásico 380 Y/220 V, de cuatro conductores,
neutro puesto a tierra de manera efectiva. De los cuatroconductores, tres son activos y el cuarto es neutro.
Sin embargo, el mismo CNE señala que “podrá continuar utili - zándose los niveles de tensión existentes”. Los niveles de tensión
existentes en el Perú son los siguientes:
* Sistema trifásico 220 V, de tres conductores.* Sistema monofásico 440/220 V, de tres conductores, dos
activos y un neutro puesto a tierra de manera efectiva.
* Sistema monofásico 220 V, de dos conductores.
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TABLA 3-I
TENSIONES NORMALIZADAS Y SISTEMAS
UTILIZADOS EN EL PERU
Tensión
Normalizada
Sistema Disposición de transformadores
380/220 V Trifásico - 4 conductores -3 transformadores monofásicos
conectados en estrella.
- 1 transformador trifásico
- 3 transformadores monofásicos
220 V Trifásico -3 conductores conectados en delta.
- 1 transformador trifásico
- 2 transformadores monofásicos
conectados en "V"
440/220 V Monofásico – 3 conductores - 1 transformador monofásico
220 V Monofásico – 2 conductores - 1 transformador monofásico
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Nivel de
Tensión
Diagrama
(Devanado Secundario)
Aplicación
220 V, trifásico,
3 conductores
R
220 V
S
T
Cargas predominante trifá-
sicas en áreas industriales y
comerciales; y cargas mono-
fásicas y trifásicas aisladasen zonas residenciales.
220 V en “V”,trifásico,
3 conductores
R
220 V
ST
(neutro puesto a tierra)
Cargas predominante mono-
fásicas conectadas entre el
conductor común y las otras
dos fases y cargas trifásicasaisladas en zonas residencia-
les y comerciales.
TENSIONES NORMALIZADAS Y SISTEMAS
UTILIZADOS EN EL PERU
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Nivel de Tensión
Diagrama(Devanado Secundario)
Aplicación
380/220 V,
trifásico,
4 conductores.
380V fase-fase
220V fase-neutro
R
380 V 220 V
S
N
T
Cargas predominante mono-
fásicas conectadas entre el
conductor común y las otras
tres fases y cargas trifásicasaisladas en zonas residencia-
les y comerciales.
440/220 V,
monofásico,
3 conductores.
A
220V N
B
Cargas monofásicas en 220
V en áreas urbanas y rurales,
y motores monofásicos en440 ó 220 V.
220 V,
monofásico,
2 conductores.
A
220 V
B
Cargas monofásicas en 220
V en áreas urbanas y rurales,
y motores monofásicos en
220 V.
TENSIONES NORMALIZADOS Y SISTEMAS
UTILIZADOS EN EL PERU
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Comparación entre los Sistemas de Distribución Secundaria
Definiciones Sobre los Tipos de Cargas
a) Carga Puntual .- Se caracteriza por tener la carga concentradaen el extremo de un alimentador secundario. P.e.: electrificación
de haciendas (típico en Brasil y Argentina).
Alimentador Secundario
Carga Puntual
Acometida
S.E.
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b) Densidad de Carga Lineal ( L).- Se caracteriza por tenercargas conectadas a lo largo del alimentador secundario, perosin necesidad de derivar de éste subalimentadores secundarios.P.e.: electrificación rural en el Perú caso típico de las viviendasubicadas a lo largo de una carretera, vía o camino.
AlimentadorSecundario
Carga (vivienda)
L
S.E. Carretera
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S.E.
c) Densidad de Carga Superficial ( S).- se caracteriza por tenercargas conectadas a lo largo del alimentador secundario y ademáscon derivaciones mediante subalimentadores secundarios a los
cuales también se conectan cargas. P.e.: electrificación de ciudadesy de localidades rurales del Perú.
Subalimetador Secundario
Alimentador Secundario
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Comparación de las Tensiones Nominales y Sistemas, en cuanto aRadio de Acción ( L) y Potencia a Distribuir ( P )
Las comparaciones se efectuarán teniendo como criterio mantenerel mismo % V y la misma sección de conductor.
Fórmulas de caída de tensión:
P L R²+ X² P L K
Trifásico: % V = ----------------------- = --------------V ² cos V² cos
2P L R²+ X² 2 P L K
Monofásico: % V = ------------------------- = ---------------
V ² cos
V² cos
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Comparación del Sistema 220 V - trifásico,con el sistema 380/220 V trifásico
a1) Carga Puntual
Sistema 220 V - trifásico Sistema 380/220 V - trifásico
L1 L2
%
V1 = %
V %
V2 = %
V
P1 = P P2 = P
Z1 = Z Z2 = Z
V1 = 220 V2 =380 =
3 V1
K1 = K K2 = K
P1 L1 K P2 L2 K
%
V1 = ---------------- --- (1) %
V2 = ---------------- --- (2)
V1²cos
V2² cos
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Igualando las ecuaciones (1) y (2) :
P1 L1 K P2 L2 K P1 L2 K
---------------- = ---------------- = ----------------V1² cos V2² cos 3 V1² cos
L2 = 3 L1 y P1 = P2
Los resultados nos indican que para cargas puntuales el sistema380/220 V, puede distribuir la misma potencia, con la mismasección de conductor e igual porcentaje de caída de tensión, a unadistancia tres veces superior a la que corresponde al sistema 220 V.
Si se hace L1 = L2 y P1 diferente de P2 y se reemplaza lasecuaciones (1) y (2) se obtiene:
P2 = 3 P1 y L2 = L1
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Sistema 220 V
S.E. P
L
%
V
Sistema 380/220 V
S.E. P
3 L %
V
Sistema 220 V
S.E. P
L
% V
Sistema 380/220 V
S.E. 3P
L
% V
Carga Puntual
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Comparación del Sistema 220 V - trifásico,con el sistema 380/220 V trifásico
Densidad de Carga Lineal
C = ???
Sistema 220 V
S.E. P1
L1
% V1 = % V
S1 = S
Sistema 380/220 V
S.E. P1 P2 = C P1
L2 = C L1
% V2 = % V
S2 = S
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Comparación del Sistema 220 V - trifásico,con el sistema 380/220 V trifásico
a2) Densidad de Carga Lineal .- Se puede determinar la relación entre los radios
de acción y las potencias a distribuir, si se asume que tanto la longitud como la
potencia en el sistema 380/220 V, se incrementarán en igual proporción (factor
C) con respecto a la longitud y la potencia en el sistema 220 V respectivamente.
Sistema 220 V - trifásico Sistema 380/220 V - trifásico
L1 L2 = C L1 --- (3)
% V1 = % V % V2 = % V
P1 P2 = C P1 --- (4)
Z1 = Z Z2 = Z
V1 = 220 V2 =380 =
3 V1 K1 = K K2 = K
P1 L1 K P2 L2 K
% V1 = ---------------- --- (1) % V2 = ---------------- --- (2)
V1² cos V2² cos
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Igualando (1) y (2):
P1 L1 K P2 L2 K C P1 C L1 K
---------------- = ---------------- = ----------------V1² cos V2² cos 3 V1² cos
C = 3
Reemplazando el valor de "C” en (3) y (4) se obtiene:
L2 = 3 L1 y P2 = 3 P1
L2 = 1,73 L1 y P2 = 1,73 P1
Los resultados indican que para una densidad de carga lineal, con elsistema 380/220 V se puede obtener longitudes y potencias (simultá-
neamente) mayores en un 73% con respecto al sistema 220 V.
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C = 1,73
Densidad de Carga Lineal
Sistema 220 V
S.E. P
L
%
V1 = %
V
S1 = S
Sistema 380/220 V
S.E. P 1,73 P 1,73 L1
% V2 = % V
S2 = S
D id d
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S.E.
Densidadde CargaSuperficial
L1
L2 = C L1
P1
P2 = C ² P1 C = ???
%
V1= %
V1S1= S2
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Comparación del Sistema 220 V - trifásico,con el sistema 380/220 V trifásico
a3) Densidad de Carga Superficial . Se puede determinar la relación entre los
radios de acción y las potencias a distribuir si se tiene en cuenta que alincrementar la longitud en una proporción determinada se incluye una carga
muy superior en proporción con respecto a la carga inicial; es decir, si por
ejemplo se incrementa el radio de acción en un factor C se puede dar el caso de
incrementar la potencia en C², ya que el tipo de carga es superficial, lo cual
puede tomarse como referencia para establecer las siguientes condiciones.
Sistema 220 V - trifásico Sistema 380/220 V - trifásico
L1 L2 = C L1 --- (5)
% V1 = % V % V2 = % V
P1 = P P2 = C ² P1 --- (6)
Z1 = Z Z2 = Z
V1 = 220 V2 =380 =
3 V1 K1 = K K2 = K
P1 L1 K P2 L2 K
% V1 = ---------------- --- (1) % V2 = ---------------- --- (2)
V1² cos V2² cos
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Igualando (1) y (2):
P1 L1 K P2 L2 K C² P1 C L1 K---------------- = ---------------- = ----------------
V1² cos
V2² cos
3 V1² cos
C = ³ 3
Reemplazando el valor de "C” en (5) y (6) se obtiene:
L2 = ³ 3 L1 y P2 = (³ 3 ) ² P1
L2 = 1,44 L1 y P2 = 2,08 P1
Los resultados nos indican que para una densidad de cargasuperficial, con el sistema 380/220 V se puede obtener unalongitud mayor en un 44% y una potencia mayor en un 108%
(simultáneamente) con respecto al sistema 220 V.
D id d
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S.E.
Densidadde CargaSuperficial
L1
L2 = 1,44 L1
P1
P2 = 2,08 P1 C = 1,44
%
V1= %
V1S1= S2
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Comparación de los Sistemas de Distribución Secundaria
Sistema de
Distribución380/220 V
Trifásico
L2
220 V
Monofásico
L3
440/220 V
Monofásico
L4
220 V
Trifásico
L1
L2 = ³ 3 L1
L2 = 3 L1
L2 = 3 L1
L3 = L1 / ³ 2
L3 = L1 / 2
L3 = L1 / ??
L4 = ³ 2 L1
L4 = 2 L1
L4 = ?? L1
valor superior: densidad de carga superficial.
valor intermedio: densidad de carga lineal.
valor inferior: carga puntual.
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Comparación de los Sistemas de Distribución Secundaria
Sistema de
Distribución220 V
Trifásico
L1
220 V
Monofásico
L3
440/220 V
Monofásico
L4
380/220 V
Trifásico
L2
L1 = L2 / ³ 3
L1 = L2 / 3
L1 = L2 / 3
L3 = L2 / ³ 6
L3 = L2 / 6
L3 = L2 / ??
L4 = (³ 2 / 3) L2
L4 = ( 2 / 3) L2
L4 = ?? L2
valor superior: densidad de carga superficial.
valor intermedio: densidad de carga lineal.
valor inferior: carga puntual.
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Comparación de los Sistemas de Distribución Secundaria
Sistema de
Distribución220 V
Trifásico
L1
380/220 V
Trifásico
L2
440/220 V
Monofásico
L4
220 V
Monofásico
L3
L1 = ³ 2 L3
L1 = 2 L3
L1 = ?? L3
L4 = ³ 4 L2
L4 = 4 L2
L4 = ?? L2
L2 = ³ 6 L3
L2 = 6 L3
L2 = ?? L3
valor superior: densidad de carga superficial.
valor intermedio: densidad de carga lineal.
valor inferior: carga puntual.
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Comparación de los Sistemas de Distribución Secundaria
Sistema de
Distribución220 V
Trifásico
L1
380/220 V
Trifásico
L2
220 V
Monofásico
L3
440/220 V
Monofásico
L4
L1 =L4 / ³ 2
L1 = L4 / 2
L1 = L4 / ??
L3 = L4 / ³ 4
L3 = L4 / 4
L4 = L4 / ??
L2 = ³ 3/2 L4
L2 = 3/2 L4
L2 = ?? L4
valor superior: densidad de carga superficial.
valor intermedio: densidad de carga lineal.
valor inferior: carga puntual.
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Casos por analizar
Carga Puntual
S1 = ??? S2
Sistema 220 V
S.E.
L P
S1 % V
Sistema 380/220 V
S.E.L P
S2 %
V
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C = > 1
Densidad de Carga Lineal
Casos por analizar
Sistema 220 V
S.E. P
L1 S1
% V
Sistema 380/220 V
S.E. P C L1
S2=(1/C)S1 % V
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Comportamiento de Sistema 380/220 V sin neutro corrido
Z Z
Z
220 V
Cuando las cargas están balanceadas existirá entre cadauna de las fases y neutro 220 V.
¿Cuál es la tensión que recibe cada una de las cargas monofásicas?
r s
t
n
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29/33
Comportamiento de Sistema 380/220 V sin neutro corrido
Z1 Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
¿Cuál es la tensión que recibe cada una de las cargas monofásicas?
Cuando las cargas están desbalanceadas existirá entre cada una delas fases y neutro una tensión mayor o menor 220 V.
220 V
PELIGRO ¡¡¡¡ Cuando la tensíón fase-n de la carga >>>> 220 V
r s
t
n
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30/33
Comportamiento de Sistema 380/220 V sin neutro corrido
Z1 Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
¿Qué hacer para evitar el PELIGRO?
Uniendo los puntos neutro del secundario del transformador y dela carga se garantiza que las tensiones fase-n sean iguales a 220 V.
r s
t
n
A este conductor se le conoce como neutro corrido
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Comportamiento de Sistema 380/220 V con neutro corrido
Z1 Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
¿Qué sucederá si se rompe o roban un tramo del neutro corrido?
Se comportará nuevamente como si no existiese neutro corrido.
r s
t
n
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32/33
Comportamiento de Sistema 380/220 V con neutro corrido
Z1 Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
¿Qué hay que hacer para evitar ésto?
Se deberá conectar el neutro a un punto de referencia estable talcomo tierra.
r s
t
n
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33/33
Comportamiento de Sistema 380/220 V con neutro corrido
Z1 Z2
Z3
Z1
Z2
Z3
¿Qué hay que hacer para evitar ésto?
Aunque se rompa o se roben un tramo de neutro existirácontinuidad a través de la tierra misma. Por esta misma razón el
neutro nunca deberá llevar un dispositivo de seccionamiento.
r s
t
nI desbalance