Centros de Transformación

Centros de transformacin

Segn el Reglamento sobre Condiciones Tecnicas y Garantas de Seguridad en Centrales Electricas, Subestaciones y Centros de Transformacin (R.C.T.G.S.C.E.S.C.T.):

Un centro de Transformacin (C.T.) es aquella instalacin provista de uno o varios transformadores reductores de Alta a Baja tensin con la aparamenta y obra complementaria precisa.

Partes fundamentales

De forma general, los diferentes elementos que constituyen las instalaciones de los centros de transformacin se montan en celdas, y en cada una de ellas se agrupan los correspondientes elementos a cada circuito (entrada, salida...):

Celda de entrada de lnea: Encargada de recibir el conductor que alimenta al CT, equipada con interruptor de corte en carga y seccionador de puesta a tierra.Celda de salida de lnea: Encargada de interrumpir el conductor de salida a otros CT, equipada igualmente con interruptor de corte en carga y seccionador de puesta a tierra.

Partes fundamentalesCelda de Seccionamiento y Proteccin General: Encargada de alojar los elementos de seccionamiento y proteccin general del CT, cuando ste posea ms de un trafo. El interruptor automtico general ser el encargado de la proteccin del CT cuando la sobrecarga o cortocircuitos que se pudieran formar estn aguas arriba de los elementos de proteccin individual que llevan cada uno de los transformadores. La operacin de corte incluye la interrupcin de la corriente por las 3 fases, donde la apertura de sus contactos se realizaran en un medio aislante como el aire, aceite o gas - hexafloruro de azufre SF6 -.

El interruptor automtico general en el caso de que el CT solo tuviera un solo transformador seria el encargado de la proteccin del mismo.

Partes fundamentalesSi la potencia del CT supera los 1000kva el interruptor

automtico ser comandado tambin por un rel contra las intensidades de derivacin superiores al valor tarado.

Celda de Seccionamiento: Encargada de dejar fuera de servicio la parte del CT propio del abonado o cliente. En funcin de la potencia del CT estar dotada de seccionador si la potencia del CT es


Celda de Proteccin de Mquina o de Transformador: Corresponde a la proteccin individual del trafo, generalmente se realiza con interruptor y fusibles de a.p.r. Combinados. Si la potencia del CT supera los 1000kVA se aconseja la colocacin de rels para la proteccin a tierra para no dejar el resto de trafos sin lnea.Celda de Transformacin: punto donde se coloca el trafo de potencia, protegido por tabiques o muros que impidan la proyeccin de material y aceite al resto.Cuadro de baja tensin: De la salida de cada uno de los trafos se deriva al cuadro de Baja Tensin, desde donde partirn debidamente protegidas las lneas de B.T. que alimentarn las C.G.P. Tendr salida a las instalaciones internas del C.T.

Tipos de CT

Intemperie Interior

Dimensiones

Dimensiones mnimas del local de un C.T. de tensin superior a 24 kV.

Ejemplo medidas

Prefabricado simple

Prefabricado doble

Ejemplo anilloEn la siguiente figura podemos ver una distribucin de ejemplo de tipo anillo.

Aparamenta de alta tensin

Se denomina aparamenta elctrica a todos aquellos equipos o aparatos que permiten controlar el sistema elctrico a voluntad, en los CT particularmente, cumpliendo las funciones de: Maniobra de circuitos.Transformacin de la energa.Proteccin de bienes y personas.

Complementando tenemos las canalizaciones elctricas, aislamientos entre fases y a masa, medidas de la energa...


Lgicamente necesitaremos instalaciones complementarias de alumbrado, puestas a tierra, contraincendios y de ventilacin.

Los principales elementos son los siguientes:Conductores: Su potencia mxima se obtendr de la siguiente frmula:

Las prdidas en los conductores las podremos hallar como:

Nota: Imax no es la misma que en la frmula anterior.

Pmx [kVA]=3UI max

P [kW ]=3RL I max2103


Aisladores: Piezas de material aislante que sirven para sujetar los conductores o equipos. Suelen ser de esteatita (talco) o resinas epoxy por su capacidad a soportar esfuerzos y de su aislamiento.

Aparamenta de alta tensinSeccionador: Segn R.C.E.S.C.T.:

Aparato mecnico de conexin que, por razones de seguridad, en posicin abierto, asegura una distancia de seccionamiento que satisface a condiciones especificadas. NOTA: Un seccionador es capaz de abrir y cerrar un circuito cuando es despreciable la corriente a interrumpir o a establecer, o bien cuando no se produce cambio apreciable de tensin en los bornes de cada uno de los polos del seccionador. Es tambin capaz de soportar corrientes tales como las de cortocircuitos durante un tiempo especificado. No debe cerrarse de forma imprevista por vibraciones o gravedad.CARACTERSTICAS:- No tiene poder de corte.- Corte visible.

Aparamenta de alta tensinInterruptor: Segn R.C.E.S.C.T.:

Aparato dotado de poder de corte, destinado a efectuar la apertura y el cierre de un circuito, que tiene dos posiciones en las que puede permanecer en ausencia de accin exterior y que corresponden una a la apertura y la otra al cierre del circuito.CARACTERSTICAS:- Poder de corte.- Corte no visible.Mayor velocidad de desconexin que el seccionador, ya que no depende del operario.Extincin del arco con apagachispas, soplado o por bao de aceite o SF6 principalmente.Poder de corte: intensidad que es capaz de interrumpir.Poder de cierre: Intensidad que es capaz de reestablecer.


Interruptor-seccionador: Es un interruptor que en la posicin abierto, satisface las condiciones de aislamiento de un seccionador.

CARACTERSTICAS:- Poder de corte.- Corte visible, que se puede reemplazar por una sealizacin.


Interruptor automtico: Segn R.C.E.S.C.T.:Interruptor capaz de establecer, mantener e interrumpir

la intensidad de la corriente de servicio, o de interrumpir automticamente o establecer, en condiciones predeterminadas, intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito. Se utilizan para la proteccin de las instalaciones y trafos.

CARACTERSTICAS:- Corte no visible.- Poder de corte. (Caracterstica ms importante).- Interrumpe las corrientes de cortocircuito.

Aparamenta de alta tensinInterruptor-seccionador:

Aparatos de conexin utilizados para poner a tierra partes de un circuito o instalacin.

Puede soportar durante un determinado tiempo las intensidades de cortocircuito, pero no estn previstos para soportar la intensidad en las condiciones normales del circuito o instalacin.La maniobra de estos aparatos est enclavada mecnicamente como los seccionadores o interruptores.

Aparamenta de alta tensinAutovlvulas:

Son pararayos de resistencia variable. Son los dispositivos de proteccin frente a sobretensiones superiores al nivel de aislamiento (cables trafos...) Nota: A simple vista vemos mucho parecido con los aisladores.

Aparamenta de alta tensinLa proteccin contra sobrecargas y

cortocircuitos se puede realizar mediante:Rels directos:

Son excitados por la propia intensidad que pasa por cada fase que alimenta el trafo., si la intensidad es superior a la que se ha tarado el mismo provoca el disparo del interruptor asociado a l.Rels indirectos: Son excitados por una intensidad reducida, haciendo uso de transformadores de relacin In / 5A.Fusibles: Protegern de los cortocircuitos. Son de alto poder de ruptura (a.p.r.)


Trmometros: Controla la temperatura a la que se encuentra el aceite del trafo. Si la potencia del trafo es pequea se emplea un termmetro de columna, dotado en su interior de alcohol de color rojo y alojado dentro de una ampolla de cristal en la que se ha grabado una escala donde se realiza la lectura. El termmetro de esfera, adems de sealar la lectura, va equipado con dos contactos que permiten:- Accionar una alarma a una temperatura predeterminada.- Ordenar la desconexin del trafo al alcanzar una temperatura.

Aparamenta de alta tensinRel Buchholz: Los incidentes elctricos que puedan afectar a los bobinados sumergidos en aceite se traducen en un desprendimiento de gas, Buchholz se encarga de la recuperacin de los gases producidos y la sealizacin de su aparicin. Funcionamiento:El rel Buchholz ha de colocarse en el punto ms alto del sistema a controlar, entre el tubo de salida del trafo y el depsito de expansin del mismo.


El interior del rel tiene 2 flotadores, el F1 (parte superior) para dar la alarma y el F2 (parte inferior) que da la orden de desconexin.

Transformadores

Aunque ya hemos introducido bastantes conceptos sobre los transformadores es interesante aadir algunos.

Se admiten bancos con tres trafos monofsicos siempre y cuando no se superen los 5kVA por trafo.

Las potencias recomendadas para trafos de distribucin son 10, 25, 50, 100, 160, 250, 400, 630, 800 y 1000 kVA aunque podemos llegar a tener 1.250, 1.600, 2.000 o 2.500 kVA. Todos se pueden regular en 5% la tensin (estando desconectados).

La clase B1 ser apta para redes de 230V y la B2 para 400V.

Yzn11 es el ms utilizado para trafos de pequea potencia 25-100kVA y la Dyn11 para 160kVA en adelante.

Transformadores de medida

Los principales objetivos de los trafos de medida son: Aislar o separar los circuitos y aparatos de medida de la A.T. evitando accidentes. Evitar perturbaciones electromagnticas de las corrientes elevadas y reducir las intensidades de cortocircuito de los aparatos de medida. Obtener magnitudes proporcionales, evitando manejar tensiones e intensidades tan elevadas

Equipos de medidaLa necesidad de medir la energa

consumida por los clientes obliga a la instalacin de un equipo de medida de energa elctrica.

Hasta no hace mucho estaban compuestos por un contador de energa activa (simple, doble o de triple tarifa), un contador de energa reactiva y un interruptor horario.

Hoy en da son sustituidos por contadores electrnicos que registran todos los parmetros anteriores. An as son necesarios 3 trafos de intensidad y tres de tensin para adecuar las caractersticas.

Instalaciones de tierra

Todos los C.T. deben ir provistos de una instalacin de puesta a tierra, para limitar las tensiones de defecto a tierra. Estar complementada con dispositivos de interrupcin de corriente que aseguren la descarga a tierra eliminando tensiones peligrosas en el caso de contacto con las masas puestas a tensin.

Estarn compuestas por dos elementos fundamentales: lnea de tierra (conductores de cobre u otro material) y electrodo de puesta a tierra (pica y conductores enterrados horizontalmente), se enterrarn como mnimo a 0,5m.

Tomas de tierra

Se conectarn a la tierra de proteccin todas las partes metlicas de una instalacin que no estn a tensin normalmente, pero que puedan estarlo debido a averas.

Se conectarn a la tierra de servicio los elementos de la instalacin siguientes: Los neutros de los transformadores. Los circuitos de B.T de los transformadores de medida. Los elementos de derivacin a tierra de los seccionadores de puesta a tierra. Las autovlvulas, limitadores, descargadores...

Tierra general

Cuando la tensin de defecto a tierra en el C.T. no sea superior a 1000V se conectarn, a una instalacin de tierra general, sin distincin entre proteccin y servicio los siguientes elementos:- Masas de A.T. - Masas de B.T.- Envolturas o pantallas metlicas de los cables.- Autovlvulas de A.T. y de B.T - Neutro de los trafos.- Pantallas o enrejados de proteccin.- Armaduras metlicas interiores de la edificacin.- Bornes de p. a t. de los dispositivos porttiles de p. a t.- Bornes de p. a t. de los trafos de intensidad de B.T.- etc.

Tierras separadas

Cuando la tensin de defecto a tierra en el C.T. sea superior a 1000V los neutros de los transformadores, los bornes de p. a t. de los trafos de intensidad de B. T. y las autovlvulas de B.T. se unirn a una instalacin de tierra separada, que se llamar de Neutro o de servicio. Su resistencia de p. a t. tendr un valor que la tensin transferida a la B.T. debida a la intensidad de defecto no ser superior a 1000V. (En caso contrario podremos tener una nica tierra).

Potencia de cortocircuito

Cualquier instalacin debe estar protegida frente a los cortocircuitos. Debe calcularse la potencia de cortocircuito, para elegir los elementos que las soporten o en caso contrario los elementos que corten estas intensidades. Tomar especial importancia en los cambios de seccin de los conductores.

Potencia de cortocircuitoUn esquema general de los diferentes puntos donde se

deberan calcular las potencias de cortocircuito es el siguiente:


La potencia de cortocircuito en un punto depende de su situacin respecto a los alimentadores y estar limitada por las impedancias de las lneas y por supuesto de los transformadores.

En M.T. las impedancias de los trafos y de las mquinas rotativas se suelen dar en tanto por ciento y la de las lneas en ohmios por kilmetro, gracias a estas dos premisas podremos calcular fcilmente la impedancia de cortocircuito.


Para el clculo de lneas, si consideramos que la resistencia es nula, podemos usar la siguiente frmula:

Siendo:X%= Reactancia reducida de la lnea en %.XL= Reactancia de la lnea en . P= Potencia base en MVA.U= Tensin compuesta en KV.

X %=100X LP

U 2


Para el clculo de los trafos y mquinas rotativas, las reactancias porcentuales se determinan con la siguiente frmula:

Siendo:XeT%= Reactancia reducida del trafo o mquina rotativa en %.XT%=Reactancia del trafo o mquina rotativa en su propia base en %.P= potencia en la base.PT= Potencia del trafo en MVA.

X eT %=X T %PPT


Pero que ocurre con las lneas que nos llegan? Si tenemos un cortocircuito entre diferentes fases podemos tener:


Y si tenemos un cortocircuito de una sola fase, podemos tener:


En cualquier caso la SCC o PCC la podremos hallar con la siguiente frmula:

PCC=Potencia de cortocircuito en MVA.P= Potencia de base en MVA.XR%=Reactancia porcentual reducidaNota: Obviamente nos servir en funcin de los datos para hallar la reactancia porcentual reducida.

PCC=100PX R %

Potencia de cortocircuitoVeamos un ejemplo de clculo:

Calcular la intensidad y la potencia de cortocircuito.


Primero calculemos la reactancia de red. Para ello deberemos escoger una potencia de base, por ejemplo P=100MVA.

Ahora hallemos la reactancia del transformador:

X R=100PPCC

=1001001.000

=10 %

X eT=X T %PPT

=1310030

=43,3 %

Suponemos 10 veces la ICC.


En cuanto a la reactancia de la lnea ser:

Con lo que la reactancia porcentual en el punto A ser de:

X R %=1043,387,5=140,8%

X %=100X LP

U 2=

1000,3510100202

=87,5 %


La PCC que tendremos en el punto A ser de:

Y por tanto la ICC:

I CC=PCC3U

= 711,7320

=2,05 kA

PCC=100PX R %

=100100140,8

=71MVA

Maniobras en un C.T.

Antes de realizar una maniobra deberemos tener en cuenta las siguientes premisas: No accionar nunca un seccionador en carga. Cuando tengamos que cortar el servicio de un circuito en carga, se deber accionar antes el interruptor de apertura de carga o el automtico. Antes de cerrar un seccionador de puesta a tierra se deber comprobar la ausencia de tensin.

Maniobras en un C.T.

Antes de restablecer el servicio a un circuito, comprobar que estn abiertos los seccionadores de puesta a tierra. Familiarizarse con el centro y observar detenidamente la sealizacin si es que la hay. Utilizar el material de seguridad necesario en cada maniobra.

Estas premisas debern complementarse con las instrucciones particulares del resto de aparatos.

Reponer un fusibleCuando tengamos que sustituir un fusible en la

celda de proteccin del trafo deberemos actuar del siguiente modo:i. Abrir el interruptor de proteccin (si es por fusin debera estar ya abierto al ser automtico).ii. Abrir el seccionador tripolar, teniendo un corte visible. Cuidado con las tensiones de retorno!! Abrir tambin el automtico del cuadro de B.T.iii. Comprobar la ausencia de tensin.iv. Conexionar el seccionador de puesta a tierra.v. Abrir la celda y reponer los fusibles.

Rearme de rels

En los interruptores de proteccin, el accionamiento automtico se realiza en muchas ocasiones por medio de rels directos.

El rearme puede ser manual o automtico al accionar el aparato. Si un aparato, de rearme manual, ha sido abierto mediante un rel, si no rearmamos el rel volver a abrirse al accionarlo.

Puede ser que los rearmes automticos a veces fallen y tengan que ser ayudados con una prtiga.

Maniobras en la celda del interruptor (celda salida)

Si tenemos que cortar la celda de salida, para cortar el suministro de otros centros a partir del nuestro y no cortar nuestro suministro lo haremos de la siguiente forma:1. Abriremos el interruptor-seccionador o interruptor.2. Abriremos el seccionador tripolar (entre interruptor y barraje).En caso de tener que entrar en la celda deberemos:3. Comprobar la ausencia de tensin4. Descargar el cable a tierra por medio del seccionador de puesta a tierra o con una prtiga de puesta a tierra.

Maniobras en la celda del seccionador

Como vimos anteriormente ser una celda en la que el cable de llegada ser interrumpido con un seccionador (automtico con ms de 1000 kVA), para dejar sin servicio el centro de transformacin y por tanto al abonado o abonados. En esta cenda deberemos:1. Comprobar que no existe carga en el circuito que es alimentado a partir de esta celda.2. Abrir el seccionador tripolar.

Si tenemos que entrar en la celda:3.Comprobar la ausencia de tensin.4.Descargar el cable a tierra.

Condena de aparatos

Todos los elementos de maniobra debern tener dispositivos para ser condenados, en posicin tanto abierto como cerrado.

Lo mismo ocurrir con las puertas y paneles de acceso a las celdas.

Estos dispositivos pueden ser de varios tipos, candados , cerraduras...

EnclavamientosLos dispositivos de maniobra podrn ir

enclavados (mecnicamente), ayudndonos a no cometer errores en la secuencia de maniobras, entre interruptor, seccionador, pantalla seccionadora aislante, puerta de acceso y seccionador de p. a. t. Veamos un posible cuadro de maniobras:

Comprobacin de la concordancia entre fases

Antes de realizar el acoplamiento entre dos circuitos se deber comprobar la correspondencia entre las fases.

Esta correspondencia se realiza por medio de unos pilotos sealizadores (de nen) de tensin, conectados al circuito por medio de unos divisores capacitivos, montados sobre aisladores.


Se deber operar del siguiente modo:En celdas prefabricadas se utilizar un piloto sealizador de tensin con unos conductores y terminales de conexin. Los divisores capacitivos ya los incluye la celda.

Si el piloto se enciende no habr concordancia entre fases.


En celdas de tipo convencional, sin divisores capacitivos, la operacin se realizar con prtigas especiales, que incluirn los divisores y un sealizador. Van unidas mediante un conductor. Las mediciones se realizarn en la misma celda, entre los bornes de un mismo seccionador. Como muestra la imagen.

Si no hay concordancia deberemos intercambiar fases hasta que la consigamos.

Evolucin de los C.T.En un principio se ubicaban en casetas

confeccionadas con ladrillos. Las distancias entre conductores de M.T. Eran de 30cm entre partes activas y de 22 cm entre stas y tierra.

Las protecciones se hacan con chapa metlica, los trafos con rejilla merlica con luz mxima de 2cm2 como mximo. Deban tener pozos de 0,80, de dimetro y 2m de profundidad para recogida de aceite...

Las medidas en general eran demasiado grandes para el precio de suelo, seguridad no tan elevada...en cualquier caso han sido sustituidos por los centros a partir de celdas modulares.

Evolucin de los C.T.

Existen tantos C.T. en una gran ciudad que se hace necesario realizar un control centralizado mediante un sistema de telecontrol, ya sea po mdem, radio, fibra ptica, portadoras...

Esto nos permitir una visin global de los C.T. , el estado y mando de los interruptores, visualizacin de las alarmas locales y globales de la zona, visualizaciones de las medidas de las celdas, registro de centros...

Operaciones previas a la puesta en servicio

Lo primero ser revisar los siguientes puntos: Revisin de normas de explotacin. Comprobar los circuitos y tomas de tierra. Limpieza de las instalaciones, aisladores, soportes, contactos (y revisin)... Revisin de normas, de los manuales de cada aparato a poner en servicio. Comprobar el funcionamiento de los dispositivo de mando y enclavamiento. Conexiones bien realizadas.Asegurar el aislamiento y observar nivel del aceite.

Operaciones previas a la puesta en servicio

Otras medidas que se deben realizar son:

Medida de la resistividad del terreno (Werner Schlumberger)

Medida del tarado y tiempo de respuesta de los rels. Y por ltimo las medidas de tensiones de paso y contacto.

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