244

Capítulo VIII. Proyectos resumidos de centros de transformación y redes de baja tensión

7.1 Proyecto de un CT en edificio no prefabricado

En este tipo de proyecto únicamente se presentan las características de la instalación, los cálculos y los planos. El alumno/a puede completar el mismo aumentando otros documentos.

7.1.1 Resumen de la instalación

Se trata de diseñar de un Centro de Transformación de 400 kVA en un local de obra civil ubicado en planta sótano y la línea de media tensión subterránea para la alimentación del mismo desde el Centro de Seccionamiento propiedad de la compañía

suministradora. La alimentación al centro de transformación se realizará con una línea de media tensión subterránea en conductor RHZ1 – 2OL 3 x 95 mm² Al que partirá desde una celda ubicada en un Centro de Seccionamiento próximo, propiedad de la Compañía Eléctrica

Centro de seccionamiento de la compañía eléctrica

La línea discurrirá entubada en toda su longitud entre el centro de seccionamiento propiedad de la compañía eléctrica suministradora y el centro de transformación particular El centro de transformación será del tipo interior de obra civil ubicado en la planta sótano (aparcamiento) con acceso libre desde la vía pública y constará de una celda de línea (interruptor-seccionador), una celda de protección con fusibles combinados y un transformador de 400 kVA/20 kV. Las características del transformador son las siguientes:

- Tipo de transformador: Llenado integral con líquido dieléctrico natural bideodegradable.- Potencia nominal: 400 kVA.- Tensión nominal primaria: 20.000 V.- Regulación en el primario: +/- 2,5%, +/- 5%.- Tensión nominal secundaria en vacío: 420 V.- Tensión de cortocircuito: 4 %.- Grupo de conexión: Dyn11.

La conexión en el lado de alta tensión se hace con cables RHZ1 de 95 mm2

245

La conexión en el lado de baja tensión se realizará con conductores XZ1 de 2 x 240 mm2 para cada fase y 1 x

240 mm2 para el neutro.

El dispositivo de protección será a base de un relé DGPT para detección de gas, presión y temperatura.Las celdas del centro de transformación serán las siguientes:- Celda de línea- Celda de protección con interruptor - fusibles combinados- Celda de medidaLa protección de baja tensión se realizará con un interruptor manual de corte en carga tetrapolar de 630 A.

7.1.2. CÁLCULOS GENERALES

Conductor subterráneo de MT

Máxima potencia a transportarSe considera un factor de potencia = 0,9 y una resistividad térmica del terreno de 1,5 K· m/w

Pmáx = √3 · U · Imáx · cos αPmáx = √3 · 20 · 190 · 0,9 = 5.923,6 kW

Caída de tensiónΔU = √3 · I [ R cos α + X sen α ] · LΔU = caída de tensión en voltiosI = intensidad de la línea en amperiosR = resistencia del conductor en Ω /km a 90 ºCX = reactancia inductiva del conductor en Ω /kmL = longitud de la línea en km = 0,060cos α = 0,9 y sen α = 0,4

I = 400√3 · 20 = 11,54 A

ΔU = √3 · 11 , 54 [ 0 ,410 · 0,9 + 0 ,126 · 0,4 ] · 0 , 060 = 0,50 vLa caída de tensión en tanto por cien será = 0,0025 %

246

Relación entre la caída de tensión y el momento de transporte

Pérdidas de potencia

ΔP = 3 · R · I2 · LΔP = 3 · 0 , 410 · 11 , 542 · 0 , 060 = 9,82 w

El rendimiento de la línea a plena carga será: μ = 400000 · 0,9 − 9 ,82

400000 · 0,9 = 0,99 = 99 %

Relación entre las pérdidas de potencia y el momento de transporte

Centro de transformación

Intensidad primaria = IP = 400

√3 · 20 = 11,54 A

Intensidad secundaria = I S =

P − P fe − Pcu

√3 · U =

360000 − 750 − 4600√3 · 400 = 511,89 A

360.000 w = 400.000 VA x 0,9750 w = Pérdidas en el hierro = Pérdidas en vacío4600 w = Pérdidas en el conductor del bobinado = Pérdidas en cortocircuito400 = Tensión entre fases en el secundario

Nota: El conductor de fase salida en BT es de 2 x 240 mm2 y la intensidad admisible en el mismo será de

2 x 390 A = 780 A que es superior a 511,89 A

Intensidad de cortocircuito primaria = I ccp = Pcc

√3 · U= 450

√3 · 20 = 12,99 kA

450 MVA = Potencia de cortocircuito proporcionada por la Compañía eléctrica

247

Intensidad de cortocircuito secundaria =

I ccs =S

√3 ·U cc

100· U s =

= 400

√3 · 4100

· 400 = 14,43 kA

Intensidad de choque primaria = Ichp = 12,99 x 2,5 = 32,47 kA

Intensidad de choque secundaria = Ichs = 14,43 x 2,5 = 36,07 kA

El calibre de fusibles se toma entre 2 y 3 veces la corriente nominal primaria del transformadorCalibre de fusibles de media tensión = 11,54 x 3 = 34,62 A (40 A).Nota: En el supuesto de tomar el valor de 2 veces valdría el calibre de 25 A

El calibre de la protección en BT se toma entre 1,04 y 1,15 veces la corriente nominal secundaria del transformador. Por tanto 511,89 x 1,15 = 588, 67 A (630 A)

Dimensionado del embarrado

Como resultado de los ensayos que han sido realizados a las celdas fabricadas por Ormazabal no son necesarios los cálculos teóricos ya que con los certificados de ensayo ya se justifican los valores que se indican tanto en esta memoria como en las placas de características de las celdas.

Comprobación por densidad de corriente.

La comprobación por densidad de corriente tiene como objeto verificar que no se supera la máxima densidad de corriente admisible por el elemento conductor cuando por el circule un corriente igual a la corriente nominal máxima.Para las celdas seleccionadas para este proyecto se ha obtenido la correspondiente certificación.

Comprobación por solicitación electrodinámica.

La comprobación por solicitación electrodinámica tiene como objeto verificar que los elementos conductores de las celdas incluidas en este proyecto son capaces de soportar el esfuerzo mecánico derivado de un defecto de cortocircuito entre fase.

Para las celdas seleccionadas para este proyecto se ha obtenido la correspondiente certificación.

El ensayo garantiza una resistencia electrodinámica de 40 kA.

Cálculo por solicitación térmica. Sobreintensidad térmica admisible.

La comprobación por solicitación térmica tiene como objeto comprobar que por motivo de la aparición de un defecto o cortocircuito no se producirá un calentamiento excesivo del elemento conductor principal de las celdas que pudiera así dañarlo.Para las celdas seleccionadas para este proyecto se ha obtenido la correspondiente certificación.El ensayo garantiza una resistencia térmica de 16 kA 1 segundo.

Celdas.

248

Ventilación del CT

Existirán dos rejillas de ventilación para garantizar la correcta ventilación del CT. Una rejilla de ventilación de entrada de aire frio dispuesta en la parte inferior del local y una rejilla de ventilación de salida de aire caliente dispuesta en la parte superior del local.

Para calcular la superficie de la reja de entrada de aire utilizaremos la siguiente expresión:

Sr =Pcu + P fe

0 ,24 · K · √h · Δt3= 0,46 m

2

Siendo:

Pcu = Pérdidas en cortocircuito del transformador en kW. En este caso = 4,6 kW

Pfe = Pérdidas en vacío del transformador en kW. En este caso 0,75 kW

h = Distancia vertical entre centros de rejas = 2 m.

Δt = Diferencia de temperatura entre el aire de salida y el de entrada, considerándose en este caso un valor de 15° C.

K = Coeficiente en función de la reja de entrada de aire, considerándose su valor como 0,6.

Sr = Superficie mínima de la reja de entrada de ventilación del transformador.

Cálculo de la instalación de puesta a tierra

Según la investigación previa del terreno donde se instalará este Centro de Transformación, se determina una resistividad media superficial = 150 Ω · m.

Tierras de un CT

249

Según los datos de la red proporcionados por la compañía suministradora, el tiempo máximo de desconexión del defecto es de 0,3 segundos, existiendo un reenganche rápido a 300 ms. Los valores de K = 72 y n = 1.

El neutro de la red de distribución en Media Tensión está aislado. Según datos proporcionados por la compañía eléctrica la longitud de las líneas aéreas es de 44 km. y la longitud de las líneas subterráneas es de 41 km.

En esta ocasión para el cálculo del sistema de tierras partimos inicialmente de una configuración y luego se comprueba que la misma cumple con la normativa vigente.

Tanto para la tierra de protección como para la de neutro, la configuración UNESA elegida es:

5/32 = 3 picas (14 mm de diámetro y 2 m de longitud) en hilera unidas por un conductor horizontal de cobre de 50 mm2

. Se enterrarán verticalmente a 0,5 m de profundidad y la separación entre picas será de 1,5 x 2 = 3 m

El valor de la resistencia de puesta a tierra de neutro deberá ser inferior a 37 Ω. Con este criterio se consigue que un defecto a tierra en una instalación de Baja Tensión protegida contra contactos indirectos por un interruptor diferencial de sensibilidad 650 mA., no ocasione en el electrodo de puesta a tierra una tensión superior a 24 Voltios = 37 x 0,650.

Según tablas del método UNESA (ver anexos) los valores de cálculo para esta configuración son:

Kr = 0,135Kp = 0,0252

Para el cálculo de la resistencia de la puesta a tierra de protección:

Rt = Kr · s = 0,135 · 150 = 20,25 Ω

XC = 1 /3 ω [ 44 · 0 , 006 · 10− 6 + 41 · 0 ,25 · 10− 6 ] = 101 Ω

ω = 2 · π · 50 = 314

Intensidad de defecto:

I d = 20000√3 · √ R

t2 + XC2 = 112 A

Ud = 20,25 x 112 = 2.268 v

El aislamiento de las instalaciones de baja tensión del C.T. deberá ser mayor o igual que la tensión máxima de defecto calculada (Ud)

De esta manera se evitará que las sobretensiones que aparezcan al producirse un defecto en la parte de Alta Tensión deterioren los elementos de Baja Tensión del centro, y no afecten a la red de Baja Tensión.

250

Tensión de paso y de contacto

Paras el cálculo de la resistencia del neutro:

Rt = Kr x s = 0,135 x 150 = 20,25 Ω. Este valor es inferior a 37 Ω.

Up (exterior) = Kp · s · Id = 0,0252 x 150 · 112 = 423, 36 v

Up acceso = Ud = Rt · Id = 20,25 x 112 = 2268 v

En el cálculo de las tensiones reglamentarias, aplicando las fórmulas adecuadas, obtenemos:

Up (exterior) = 4.560 v

Up (acceso) = 25.080 v Así pues, comprobamos que los valores calculados son inferiores a los máximos admisibles:

- En el exterior: Up = 423,36 v < Up (exterior) = 4.560 v.

- En el acceso al C.T.: Up = 2268 v < Up (acceso) = 25.080 v

La distancia mínima entre la tierra de protección y de la tierra de neutro será:

Dmín =σ · I d

2000 · π =

150 · 1122000 · π = 2,67 m

251

7.1.3. Planos y esquemas

Nota: El alumno/a puede aumentar los planos y esquemas que considere oportunos, como puede ser, el de situación de la instalación.

Plano 7.1. Centro de seccionamiento de la compañía eléctrica

Plano 7.2. Línea de MT proyectada

Plano 7.3. Canalización entubada a borde de calzada

Plano 7.4. Arqueta de MT. Punto de acceso a la red proyectada.

Plano 7.5. Centro de transformación proyectado

Plano 7.6. Esquema unificar del centro de transformación

252

CT en edificio no prefabricado Dibujado:Revisado:

Escala: Centro de seccionamiento de la compañía eléctrica

Autor:

Nº : 7.1

253

CT en edificio no prefabricado Dibujado:Revisado:

Escala:

Nº:7.2

254

CT en edificio no prefabricado Dibujado:Revisado:

Escala: Canalización entubada a borde de calzada

Autor:

Nº : 7.3

255

CT en edificio no prefabricado Dibujado:

Revisado:

Escala:

Nº : 7.4

256

CT en edificio no prefabricado Dibujado:

Revisado:Escala: Centro de transformación

proyectadoAutor:

Nº : 7.5

257

CT en edificio no prefabricado Dibujado:

Revisado:

Escala: Esquema unifilar del centro de transformación

Autor:

Nº : 7.6

7.2. Proyecto de Modificación de un Centro de Transformación ya existente

En este apartado se analizan las posibles soluciones para mejorar un CT ya existente.

7.2.1. Resumen de la instalación:

Esta modificación se realizará en un CT de un reemisor de TV.

Para mejorar las instalaciones, es necesario un aumento de

potencia en el CT, lo cual permitirá ampliaciones de potencia

instalada en su equipamiento, incidiendo todo lo anterior en

una mejora continua de la calidad de servicio. Se estima que

una potencia del transformador del CT de 250 KVA, es

suficiente para las ampliaciones y mejoras en el servicio.

Reemisor de TV

En esta instalación nos centraremos fundamentalmente en los elementos y equipos que se aprovechan de la

instalación existente y los nuevos que se van a cambiar.

La instalación de electricidad, consiste en un CT con un transformador de 250 KVA en edificio prefabricado

con una celda de línea, celda de protección combinada con fusibles, celda de medida y celda de máquina En el

CT se instalará un Cuadro General de BT formado por un Interruptor General en Carga de 4 x 400 A y un

seccionador tetrapolar, existente, con fusibles de 400 A tipo cuchilla.

258

Para alimentar este CT se utilizará la acometida trifásica subterránea (bajo tubo) de Media Tensión 15 kV,

existente, RHZ1 OL 12 / 20 KV 1 X 95 mm2, variando el trazado final abriendo nueva zanja para embornar esta

acometida de MT en la celda de línea del CT.

También se diseña la red trifásica de Baja Tensión, constituida por conductores aislados en el interior de tubos

enterrados, que une el cuadro de BT, del CT mencionado, con el cuadro de BT existente en la instalación

receptora. Esta línea de BT tiene su origen en las bornes de salida del seccionador del cuadro de B.T. del C.T.

y llega a las bornes de entrada del interruptor en carga existente.

En el proceso de ejecución de la obra civil y aprovechando las zanjas a realizar para la canalización de B.T. se

prolongarán los sistemas de puesta a tierra existentes tanto la puesta a tierra de protección como la puesta a

tierra de servicio.

La instalación objeto del proyecto consta de las siguientes partes:

- Apertura de Zanja y establecimiento de canalización bajo tubo para la acometida de 15 KV,

subterránea, existente.

- Centro de transformación de 250 KVA, en edificio prefabricado.

- Red de BT, trifásica con neutro, en canalización subterránea bajo tubo, para alimentar el cuadro de BT

existente.

- Prolongación, hasta el C.T. objeto del proyecto, de la red de puesta a tierra existente, (puesta a tierra de

servicio y puesta a tierra de protección)

Tanto en los documentos del presente proyecto como en los planos que se adjuntan, queda perfectamente

definida y justificada la instalación objeto del proyecto.

Las características generales de la Línea Aérea de M.T. (15 KV) existente, de la cual deriva la acometida mencionada (datos obtenidos de la compañía eléctrica), son:

- Sistema con neutro aislado

- Longitud de las líneas aéreas dependientes de la subestación = 65,727 km

- Longitud de las líneas subterráneas dependientes de la subestación = 16,778 kmLa intensidad admisible del conductor de la línea subterránea de MT

existente, es de 190 A para conductor enterrado (resistividad de 1,5

K.m/W) bajo tubo, deducimos que la instalación existente es capaz de

suministrar la potencia de 250 KVA del transformador lo que implica

una intensidad de 9,63A para una tensión asignada de 15 KV.

259

Paso de aéreo a subterráneo existente

La potencia de cortocircuito en el punto de acometida, según los datos suministrados por la compañía

eléctrica, es de 375 MVA, lo que equivale a una corriente de cortocircuito de 14,4 kA eficaces.

Se considera un factor de potencia = 1

Transformador

La protección en MT de este transformador se realiza utilizando una celda de interruptor con fusibles, siendo

éstos los que efectúan la protección ante eventuales cortocircuitos.

Estos fusibles realizan su función de protección de forma ultrarrápida (de tiempos inferiores a los de los

interruptores automáticos), ya que su fusión evita incluso el paso del máximo de las corrientes de

cortocircuitos por toda la instalación.

Los fusibles se seleccionan para:

- Permitir el funcionamiento continuado a la intensidad nominal, requerida para esta aplicación.

- No producir disparos durante el arranque en vacío de los transformadores, tiempo en el que la intensidad es

muy superior a la nominal y de una duración intermedia.

- No producir disparos cuando se producen corrientes de entre 10 y 20 veces

la nominal, siempre que su duración sea inferior a 0,1 s, evitando así que los

fenómenos transitorios provoquen interrupciones del suministro.

El calibre de los fusibles de la celda de protección será de 20 A y el calibre

de los fusibles en el punto de entronque de 32 A (por selectividad)

Red eléctrica de BT

El conductor utilizado será: RZ1 – K(AS) 0,6/1KV 1 X 240 bajo tubo de 200

mm de diámetro exterior

La caída de tensión máxima permitida será 1,5 por 100 y la longitud de 28 m

Cuadro de BT existente

Puesta a tierra

La intensidad de defecto máxima facilitada por la compañía eléctrica es de 83 A

La resistividad media del terreno es de 350 Ω · m

El valor para la resistividad media del hormigón es de 3000 Ω · m

La instalación existente tiene tierra de servicio y de protección

Se realizaron medidas en ambas resistencias obteniéndose los siguientes valores:

260

- Resistencia de la puesta a tierra de protección = 21 Ω

- Resistencia de la puesta a tierra de servicio o neutro = 15 Ω

La separación entre la tierra de protección y de servicio será de:

D ≥Id · ρ

2 · π ·1000= 83 ·350

2.000 · π = 4,62 m

Al tratarse de un sistema de tierra ya proyectado, se verificará el cumplimiento de esta distancia.

7.2.3. Planos y esquemas

Nota: El alumno/a puede aumentar los planos y esquemas que considere oportunos, como puede ser, el de situación de la instalación.

Plano 7.7. Planta general de la instalación

Plano 7.8. Dimensiones del CT

Plano 7.9. Canalización de BT

Plano 7.10. Arqueta de BT

Plano 7.11. Esquema general unifilar de la instalación

Plano 7.12. Leyenda del plano anterior

Plano 7.13 Esquema unifilar del cuadro auxiliar de BT de protección para el edificio de CT

261

262

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Planta general de la instalación Autor:

Nº: 7.7.

263

264

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Dimensiones del CT Autor:

Nº: 7.8.

265

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Canalización de BT Autor:

Nº: 7. 9.

266

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Arqueta de BT Autor:

Nº: 7.10.

267

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Esquema general unifilar de la instalación

Autor:

Nº: 7. 11.

268

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Leyenda del plano anterior Autor:

Nº: 7.12.

269

Modificación de un CT ya existente Dibujado:Revisado:

Escala: Esquema unifilar del cuadro auxiliar de BT de protección para el edificio de CT

Autor:

Nº: 7.13.

270

7.3. Proyecto de un Centro de Transformación con dos transformadores En este tipo de proyecto únicamente se presentan las características de la instalación, los cálculos y los planos. El alumno/a puede completar el mismo aumentando otros documentos.

7.3.1 Resumen de la instalación

Se trata de alimentar de energía eléctrica a una instalación con dos transformadores de 800 kVA c/u y con el centro de seccionamiento separado del centro de transformación del abonado. La tensión en MT es de 20 kV.

La potencia de cortocircuito es de 350 MVA, según datos de la empresa suministradora.La temperatura para cables enterrados en el suelo se considera que es de 40 ºC.La longitud entre el centro de seccionamiento y el de transformación es de 90 m. Centro de seccionamientoEl factor de potencia es de 0,8.

El conductor utilizado es RHZ1 – 2OL 12/20 kV 3 x 95 mm2

enterrado bajo tubo en un terreno de 2,5 K · m/W de resistividad térmicaEste conductor admite una intensidad máxima de corriente de 190 A para 1,5 K · m/W

CT con dos transformadores

Sección del conductor ( ) Intensidad máxima admisible(A)Terreno con resistividad

térmica 1 K · m / WTerreno con resistividad

térmica 1,5 K · m / W95 207 190150 267 245240 352 320

Intensidad máxima admisible en función de la resistividad térmica del terreno para conductores RHZ1

271

Sección ( )

Resistividad térmica del terreno (K · m/W)Una terna por tubo enterrado

0,80 0,90 1,00 1,50 2,00 2,50 3,0095 1,14 1,12 1,09 1 0,93 0,87 0,82150 1,14 1,12 1,09 1 0,93 0,87 0,82240 1,15 1,12 1,09 1 0,92 0,86 0,81

Factor de corrección de la intensidad máxima admisible en función de la resistividad térmica del terreno, para una terna por tubo enterrado con conductor RHZ1

Temperatura de servicio permanente = 90 ºCTemperatura del terreno (ºC) Factor de corrección

10 1,1115 1,0720 1,0425 1,0030 0,9635 0,9240 0,8845 0,8350 0,78

Factor de corrección de la intensidad máxima admisible en función de la temperatura del terreno, para conductor RHZ1

Por tanto la intensidad máxima admitida por este conductor es:

Imáx = 190 x 0,87 x 0,88 = 145,46 A

El centro de seccionamiento y medida dispone de las siguientes celdas metálicas prefabricadas:

272

- Celda de entrada de línea

- Celda de protección general

- Celda de medida

- Celda de salida a CT de abonado.

Celdas de un CT

El centro de transformación de abonado dispone de las siguientes celdas:

- Celda de entrada de línea

- Celdas de protección de los transformadores

- Celdas de transformadores

Los fusibles de las celdas de protección serán de 63 AEl transformador será de una tensión primaria en vacío de 20000 ± 2,5 % ± 5 %Tensión secundaria en vacío de 420/240 vGrupo de conexión: Dy11Cálculos

La caída de tensión del conductor que une el centro de seccionamiento con el del abonado, será:

Conductor Sección ( ) Resistencia máxima a 90 ºC (Ω/km)

RHZ1 – 2OL12/20 kV

95 0,410150 0,264240 0,160

Valor de la resistencia máxima a 90 ºC del conductor RHZ1 en función de la sección del mismo

Sección nominal ( ) Reactancia lineal (Ω/km)

95 0,126150 0,118240 0,109

240 (S) 0,109240 (AS) 0,118

Valor de la reactancia lineal del conductor RHZ1 en función de la sección del mismo

273

u = √3 · I · L [ R cos α + X sen α ] = √3 · 46 ,18 · 0 , 090 [0 , 410 · 0,8 + 0 ,126 · 0,6 ] = 2,90 v

Implica una caída del 0,0145 %

46,18 A =

1600√3 · 20

L = longitud en kmR = resistencia del conductor a 90 ºC (aislante XLPE)X = reactanciaCos α = 0,8Sen α = 0,6La máxima potencia de transporte, será:

Pmáx = √3 · U · Imáx · cos α = √3 · 20 · 145 , 46 · 0,8 = 4.031,10 kW

La pérdida de potencia, será:

ΔP = 3 · R · I2 · LΔP = 3 · 0 , 410 · 46 , 182 · 0 ,090 = 236 w

El rendimiento de la línea a plena carga será: μ = 1600000 · 0,8 − 236

1600000 · 0,8 =0,99 = 99 %

La intensidad de cortocircuito permanente, será:

I cc = 350000√3 · 20000 = 10,103 kA

Sección ( )

Duración del cortocircuito (seg) 0,1 0,2 0,3 0,56 0,6 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0

95 28,4 20,1 16,4 12,7 11,6 9,0 7,3 6,3 5,7 5,2 150 44,8 31,7 25,8 20,0 18,3 14,2 11,6 10,0 9,0 8,2 240 71,7 50,7 41,4 32,1 29,3 22,7 18,5 16,0 14,3 13,1

Valor de la corriente de cortocircuito admitida por el conductor en función del tiempo de duración del mismo

Suponiendo que la línea se protege en su origen con un interruptor automático con despeje de la falta inferior a 0,3 s, este conductor admite para ese tiempo una intensidad de 16,4 kA, superior a la requerida.

Ventilación de los transformadoresPara la evacuación del calor debido a los transformadores se prevé la ventilación forzada del recinto de ubicación de los mismos, a base de un ventilador tipo helicoidal para descarga libre.

274

El caudal del ventilador vendrá dado por la siguiente fórmula:

C = P · 860Ce · [T2 − T1 ] · pe =

9 , 54 · 8600 ,24 · [ 40 − 32 ] · 1 ,126 = 3795 m

3/h

Luego el caudal total será de 3795 x 2 = 7590 m3

/h

Se necesita un extractor con capacidad de 8.000 m3

/h

Este extractor estará gobernado por un termostato de ambiente instalado en el recinto de ubicación de los transformadores y se regulará entre 32 ºC y 40 ºC.

9,54 kW = pérdidas del transformador en vacío + en cortocircuito = 1200 w + 8340 w

0,24 = Calor específico

40 = Temperatura final

30 = Temperatura inicial

1,126 = Peso específico

2 = Nº de transformadores

Instalación de puesta a tierra

Se consideran los siguientes datos:

V = 20 kV

Pcc = 350 MVA

Id = 500 A

ρ = 100 Ω · m

En los pisos se instalarán mallazos electrosoldados

Centro de transformación

Para la tierra de protección se toma una configuración de 5/32

Para la tierra de servicio o neutro se toma una configuración de 5/32

R´t = 100 x 0,135 = 13,50 Ω

V´p = 0,0252 x 100 x 500 = 1.260v

V´d = 13,50 x 500 = 6.750 v

Vp = 1646 v > 1.260 v

Vp(acc) = 10.594 v > 6.750 v

D = distancia mínima de separación de tierras = 7,96 m (se toman 15 m).

275

El conductor para la tierra de servicio estará aislado para 1.000 vCentro de seccionamiento y medida

Se realizará con cable desnudo de cobre de 50 mm2 y con 4 picas cobrizadas.

8. 3. 3. Planos y esquemas

Nota: El alumno/a puede aumentar los planos y esquemas que considere oportunos, como puede ser, el de situación de la instalación.

Plano7.14. Centro de seccionamiento y medida

Plano 7.15 Esquema unifilar del centro de seccionamiento y medida

Plano 7.16 Centro de transformación del abonado

Plano 7.17 Vista de los transformadores

Plano 7.18 Red de tierras del centro de transformación

Plano 7.19 Red de tierras del centro de seccionamiento y medida

Plano 7.20 Esquema unifilar de la instalación

Plano 7.21. Leyenda del plano anterior

276

277

278

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

Escala: Centro de seccionamiento y medida

Autor: Nº : 7.14

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

279

Escala: Esquema unifilar del centro de seccionamiento y medida

Autor: Nº : .15

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

Escala: Centro de transformación Autor:

280

del abonadoNº : 7.16

281

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

Escala: Vista de los transformadores Autor: Nº : 7.17

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

Escala: Red de tierras del centro de transformación

Autor:

Nº : 7.18

282

Centro de transformación con dos transformadores

Dibujado:Revisado:

Escala: Red de tierras del centro de seccionamiento y medida

Autor: Nº : 7.19

283

Centro de transformación con dos transformadores Dibujado:Revisado:

Escala: Esquema unifilar de la instalación

Autor:

Nº : 7.20

LEYENDA

1 = Celda con interruptor – seccionador de SF6 de 400 A

2 = Celda de protección general con interruptor automático de SF6 de 400 A, 24

284

Centro de transformación con dos transformadores Dibujado:Revisado:

Escala: Leyenda del plano anterior Autor:

Nº : 7.21

7.4. Proyecto de una red aérea de BT tensada sobre apoyos

En este apartado se presenta, de forma resumida, un proyecto de una red aérea de BT tensada sobre apoyos. El alumno/a puede completar el mismo aumentando otros documentos.

LEYENDA

1 = Celda con interruptor – seccionador de SF6 de 400 A

2 = Celda de protección general con interruptor automático de SF6 de 400 A, 24

285

7.4.1. Resumen de la instalación

La instalación, para dos abonados, se proyecta para corriente trifásica a 400/230 v y se proyectan los siguientes elementos:

- Conexión con un CT intemperie sobre apoyo (ya existente) de 100 KVA de potencia

- Red aérea tensada sobre apoyos de hormigón con conductores trenzados en haz, en zona A

- Acometidas a los usuarios

Necesidades de energía:

La potencia necesaria para alimentar a los dos abonados es la siguiente:

- Consumo I:

- Potencia de 21 kW

- Tensión 400/230 v

- Factor de potencia = 0,9

- Consumo II: - Potencia de 16 kW

- Tensión 400/230 v

- Factor de potencia = 0,9

El tramo 1 - 5 llevará una potencia de 37 kW

El tramo 5 - 8 llevará una potencia de 21 kW

El tramo 5 - 11 llevará una potencia de 16 kW

Esquema de la red

Apoyos: Se proyectan los siguientes apoyos de hormigón armado vibrado (HV):

- 5 apoyos de alineación

- 2 apoyos de ángulo

- 3 apoyos de inicio o fin de línea

- 1 apoyo de estrellamiento

Total 11 apoyos del tipo HV

Conductores: Los conductores proyectados, son del tipo trenzados en haz del tipo RZ, de las siguientes secciones:

- Tramo 1 - 8 = RZ 3 x 95 Al/54,6 alm

286

- Tramo 5 - 8 = RZ 3 x 50 Al/54,6 alm

La elevada sección de los conductores elegidos es debido a que se quiere conseguir que la caída de tensión desde el origen de la instalación no supere en ningún lugar el 5 %

Red aérea de BT con conductor trenzado en apoyo de hormigón

El conductor neutro quedará puesto a tierra como mínimo una vez cada 500 m. e pondrá a tierra en cada extremidad de línea y en cada derivación importante. Se recomienda conectar el conductor neutro a tierra en los 200 m últimos de toda derivación de la red. En las zonas de medio y alto nivel isoceráunico deberá colocarse una toma de tierra cada 300 m.

La resistencia de puesta a tierra no podrá superar los 20 Ω

Protecciones: La red estará protegida contra sobrecargas y cortocircuitos por fusibles de tipo cuchilla que figuran en el armario de distribución colocado en el CT intemperie sobre apoyo, que como ya indicamos ya existía anteriormente.

Los fusibles serán de una intensidad nominal de 80 A

Cuadros de protección de una red aérea de BT con portafusibles fusibles de tipo cuchillas (NH)

Se comprobará que la distancia máxima protegida contra cortocircuitos por estos fusibles, sea la adecuada de protección de red aérea de BT con bases portafusibles de tipo cuchillas (NH)

Materiales y accesorios: Para establecer la unión entre los apoyos y los conductores se utilizarán los siguientes equipos y accesorios:

- Pinzas de suspensión y amarre

- Ganchos de amarre

- Bajadas de puesta a tierra

- Abrazaderas

- Derivaciones por perforación

- Grapas

Después de los apoyos de fin de línea de las derivaciones se colocarán ambas cajas generales de protección

7.4.2. Cálculos mecánicos

Para elaborar las tablas de cálculo mecánico se aconseja utilizar algún programa informático como el de FÓRMULAS (http://fotosdeelectricidad.es/?page_id=177).

287

Tabla de tendido en zona A del conductor RZ 0,6/1 KV 3X95 AL/54,6 alm. Tensión máxima 500 daN

T = Tense en daN F = Flecha en metros. Coeficiente de sobrecarga (Qa) = 1,8312. Coeficiente de sobrecarga (Qa/3) = 1,1232

Las flechas se calculan para su correspondiente desnivel entre apoyos, exceptuando para la situación 15ºC + V y para 0ºC + V/3

Tramo(nº)

V.I.R (m) Vano (m)

50 ºC 15 ºC + V 15 ºC 10 ºC 5 ºCT F T F T F T F T F

1 – 2 60,9270

2,27500

2,10294

2,08298

2,052 – 3 84,9 4,41 4,37 4,09 4,053 – 4 67,6 2,81 2,76 2,61 2,58 2,544 – 5 63,5 63,5 269 2,49 500 2,44 2,25 2,21 306 2,195 – 6 82,9 4,27

5004,16

2913,98

2943,94

2973,90

6 – 7 81,1 4,09 3,98 3,76 3,72 3,697 - 8 49,5 1,51 1,48 1,40 1,39 1,38

Tramo

(nº)

V.I.R (m)

Vano (m)

0 ºC 0º C + V/3 40 ºC 35 ºC 30 ºCT F T F T F T F T F

1 – 273,3

60,9301

2,04335

2,05275

2,23 2,20281

2,182 – 3 84,9 3,95 4,33 4,28 4,233 – 4 67,6 2,52 2,53 2,76 2,73 2,704 – 5 63,5 63,5 311 2,15 344 2,17 276 2,48 280 2,39 284 2,365 – 6

75,782,9 3,86

3333,83 4,19

2794,15

2814,12

6 – 7 81,1 3,65 3,67 3,97 3,93 3,907 – 8 49,5 1,36 1,36 1,48 1,47 1,46

Tramo(nº)

V.I.R (m)

Vano (m)

25 ºC 20 ºCT F T F

1 – 273,3

60,9285

2,15 2,132 – 3 84,9 4,17 4,133 – 4 67,6 2,66 2,634 – 5 63,5 63,5 2,32 293 2,285 – 6 82,9

2844,08

2874,03

6 – 7 81,1 3,86 3,827 - 8 49,5 1,44 1,42

288

Tabla de tendido en zona A del conductor RZ 0,6/1 KV 3X50 AL/54,6 alm. Tensión máxima 500 daN

T = Tense en daN F = Flecha en metros. Coeficiente de sobrecarga (Qa) = 2,118. Coeficiente de sobrecarga (Qa/3) = 1,178

Tramo(nº)

V.I.R (m)

Vano (m)

50 ºC 15 ºC + V 15 ºC 10 ºC 5 ºCT F T F T F T F T F

5 – 9 77,1 69,1 500 2,05 270 1,79 1,74 283 1,709 – 10 83,2 2,96 2,97 2,59 2,5910 - 11 84,4 84,4 236 3,10 500 3,06 2,76 270 2,71 275 2,66Las flechas se calculan para su correspondiente desnivel entre apoyos, exceptuando para la situación 15ºC + V y para 0ºC + V/3

Tramo(nº)

V.I.R (m)

Vano (m)

0 ºC 0 ºC + V/3 40 ºC 35 ºC 30 ºCT F T F T F T F T F

5 – 9 77,1 69,1 1,66 331 1,72 1,97 249 1,94 254 1,909 – 10 83,2 2,41 2,49 2,86 2,81 2,7610 - 11 84,4 84,4 2,61 322 2,46 243 3,01 247 2,96 2,91

Cálculo de apoyos

Apoyo 1 (fin de línea)

F (longitudinal) = Tmáx = 500 daN

F (transversal) = V a2 = 2,0250 x 60,9/2 = 61,66 daN

V = Sobrecarga de viento

Apoyo 2 (alineación)

F = = Apoyo 3 (alineación)

F = Apoyo 4 (ángulo)

F =

Tramo(nº)

V.I.R (m)

Vano (m)

25 ºC 20 ºCT F T F

5 – 9 77,1 69,1 260 1,86 265 1,829 – 10 2,70 2,6410 - 11 84,4 84,4 2,86 2,81

289

Apoyo 5 (estrellamiento)

Aplicando las escalas adecuadas, se obtienen los siguientes valores:Ft = 156 daNVt = OA x + OB x + OC x OA = 6 mOB = 28 mOC = 42 mVt = 6 x 1,5125 + 28 x 2,0250 + 42 x 2,0250 ≈151 daNLuego Ft + Vt = 307 daN

Cálculo de esfuerzos en el apoyo de estrellamiento utilizando el método gráfico

Apoyo 6 (alineación)

F = 2,0250 x 82,9+81,1

2 = 166 daN

Apoyo 7 (alineación)

290

F =

Apoyo 8 (fin de línea)

F (longitudinal) = Tmáx = 500 daN

F (transversal) = V a2 = 2,0250 x

49,52 = 50,11 daN

Apoyo 9 (alineación)

F = 1,5125 x 69,1+83,2

2 = 115,17 daN

Apoyo 10 (ángulo)

F = 2 ·T· sen ∝2 + V ( a1+a2

2 ) · cos2 ∝2 = 2 ·500 · s en 36,2

2 + 1,5125 ( 83,2+84,42 ) · cos2 36,2

2 = 425,19 daN

Apoyo 11 (fin de línea)

F (longitudinal) = Tmáx = 500 daN

F (transversal) = V a2 = 1,5125 x

84,42 = 63,82 daN

Los apoyos escogidos se indican en la siguiente tabla:

Apoyo nº Tipo Modelo Altura (m) Esfuerzos (daN)Nominal Secundario

1 Fin de línea HV 630 - 13 13 630 3602 Alineación HV 250 - 13 13 250 1603 Alineación HV 250 - 13 13 250 1604 Ángulo HV 400 - 13 13 400 2505 Estrellamiento HV 400 - 13 136 Alineación HV 250 - 13 13 250 1607 Alineación HV 250 - 13 13 250 1608 Fin de línea HV 630 - 13 13 630 3609 Alineación HV 250 - 13 13 250 16010 Ángulo HV 630 - 13 1311 Fin de línea HV 630 - 13 13 630 360

Resumen de apoyos

Las características de las cimentaciones se indican en la siguiente tabla:

Cimentaciones

291

Esfuerzo útil (daN)

Altura del apoyo (m)

Anchura de la cimentación (m)

Altura de la cimentación (m)

Volumen de la excavación (m3

250 13 0,612400 13 0,882630 13 0,8 1,9 1,216

Valores de las cimentaciones de los apoyos

7.4.3. Cálculos eléctricos

En este apartado se calculan las secciones de los conductores por la intensidad admisible que soportan y las caídas de tensión parcial y total, utilizando la fórmula del momento específico de cada tramo.

El resumen de estos cálculos se indica en la siguiente tabla:

Cálculos eléctricos de conductoresTramo Conductor P (kw) L (km) M = P x L M1

(%)c.d.t (%)

c.d.t total (%)

1 - 2 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 37 0,0609 3,54 0,63 0,632 - 3 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 37 0,0849 3,14 3,54 1,513 - 4 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 37 0,0676 2,50 3,54 0,704 - 5 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 37 0,0635 2,35 3,54 0,66 2,875 - 6 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 21 1,74 3,54 0,49 3,366 -7 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 21 1,70 3,547 - 8 RZ 3 x 95 Al/54,6 alm 215 - 9 RZ 3 x 50 Al/54,6 alm 16 0,06919 - 10 RZ 3 x 50 Al/54,6 alm 16 0,0832 1,33 0,72 4,1910 - 11 RZ 3 x 50 Al/54,6 alm 16 0,0844 1,35 1,83 0,73 4,92

Nota: Para el momento específico (M1) se consideran los siguientes valores:- Para el conductor RZ 3 x 95 Al/54,6 y cos α = 0,9, el valor de M1 = 3,54 kw x km. Tensión 400/230 v- Para el conductor RZ 3 x 50 Al/54,6 y cos α = 0,9, el valor de M1 = 1,83 kw x km. Tensión 400/230 v

Para el cálculo de los coeficientes de seguridad reglamentarios se tendrá en cuenta, por una parte el coeficiente indicado por el fabricante, y por otra el coeficiente de seguridad por el REBT para apoyos de hormigón.

Cs apoyo 1 = 630 x 2,25 / 500 = 2,83 > 2,5360 x 2,25 / 61,66 = 13,13 > 2,5

Cs apoyo 2 =

Cs apoyo 3 =

Cs apoyo 4 = 630 x 2,25 / 393,6 = 3,60 > 2,5Cs apoyo 5 = 630 x 2,25 / 306,82 = 4,61 > 2,5

Coeficientes de seguridad

292

Cs apoyo 6 =

Cs apoyo 7 =

Cs apoyo 8 =

Cs apoyo 9 = 250 x 2,25 / 115,21 = 4,88 > 2,5Cs apoyo 10 = 630 x 2,25 / 425,22 = 3,33 > 2,5

Cs apoyo 11 =

7.4.5. Planos y esquemas

Nota: El alumno/a puede aumentar los planos y esquemas que considere oportunos, como puede ser, el de situación de la instalación.

293

Plano 7. 22. Planta de la red de BTPlano 7. 23. Perfil de la red de BTPlano 7. 23 (c). Perfil de la red de BT (continuación)Plano 7.24. Apoyo de hormigón HVPlano 7.25. Conjunto de alimentación sobre apoyoPlano 7.26. Derivación en “T” sobre postePlano 7. 27. Puesta a tierra del neutro de la red de BT

294

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Planta de la red de BT Autor:

Nº : 7.22

295

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Perfil de la red de BT Autor:

Nº : 7.23

296

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Perfil de la red de BT (continuación)

Autor:

Nº : 7.23(c)

297

Borne de puesta a tierra

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Apoyo de hormigón HV Autor:

Nº : 7.24

298

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Conjunto de alimentación sobre apoyo

Autor:

Nº : 7.25

299

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Derivación en “T” sobre poste Autor:

Nº : 7.26

300

Red aérea de BT tensada sobre apoyos Dibujado:Revisado:

Escala: Puesta a tierra del neutro de Autor:

301

la red de BT

Nº : 7.27