Universidad de ExtremaduraEscuela de Ingenierías IndustrialesÁrea de Ingeniería Eléctrica

Tecnología Eléctrica 5º Curso Ingeniero Industrial Fermín Barrero

Universidad de ExtremaduraEscuela de Ingenierías IndustrialesÁrea de Ingeniería Eléctrica

Tecnología Eléctrica 5º Curso Ingeniero Industrial Fermín Barrero

Tema Di-AT 1Centros de transformación

Curso 06/07

TE0/07-CTs 2Definición y normativaInstalación provista de uno o varios transformadores de Media Tensión (MT) a Baja

Tensión (BT), con sus aparatos y obra complementaria precisos.Instalación provista de uno o varios transformadores de Media Tensión (MT) a Baja

Tensión (BT), con sus aparatos y obra complementaria precisos.

COMPONENTES BÁSICOS:Equipo de MTTransformador (es)Equipo de BT

COMPONENTES BÁSICOS:Equipo de MTTransformador (es)Equipo de BT

Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas y centros de transformación (RCT)

- Instrucciones Técnicas complementarias (MIE-RAT nº...)Reglamento electrotécnico para baja tensión (RBT)

- Instrucciones Técnicas complementarias (ITC-BT nº...)Normas Tecnológicas de la edificación (NTE)Ordenanzas MunicipalesRecomendaciones UNESA (RU)

Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas y centros de transformación (RCT)

- Instrucciones Técnicas complementarias (MIE-RAT nº...)Reglamento electrotécnico para baja tensión (RBT)

- Instrucciones Técnicas complementarias (ITC-BT nº...)Normas Tecnológicas de la edificación (NTE)Ordenanzas MunicipalesRecomendaciones UNESA (RU)

TE0/07-CTs 3

Interior con celdas prefabricadas (esquema CT de compañía)

TE0/07-CTs 4

Celdas de línea (llegada o salida de línea)

• Interruptor-seccionador con seccionador de puesta a tierra.

• Enclavamientos mecánicos

TE0/07-CTs 5Celdas de protección (interruptor-fusibles)

1 Aparamenta2 Juego de barras3 Conexión de

cables y fusibles4 Mando

11 AparamentaAparamenta22 Juego de barrasJuego de barras33 Conexión de Conexión de

cables y fusiblescables y fusibles44 MandoMando

cerrado

abierto

a tierra

• Interruptor-seccionador con seccionador de puesta a tierra.Asociado con fusibles. Cuando el fusible funde por cortocircuito acciona y abre el interruptor.

• Enclavamientos mecánicos

TE0/07-CTs 6Celdas de disyuntorCeldas de disyuntor

1 Seccionador

2 Juego de barras

3 Conexión y aparamenta

4 Mando

11 SeccionadorSeccionador

22 Juego de barrasJuego de barras

33 Conexión y Conexión y aparamentaaparamenta

44 MandoMando

Alternativa a Interruptor-fusible.Mejor pero más caroPráctica habitual: para S trafo > 800 kVA

TE0/07-CTs 7

Celdas de medida

Para alojar trafos de tensión y trafo de corriente

TE0/07-CTs 8

Nivel de aislamiento de un elemento

Definido por las tensiones de prueba que puede soportar sin deteriorarse. Para MT son (valores normalizados en MIE-RAT 12):

• Tensión de 50 Hz aplicada durante 1 minuto.

• Impulso de tensión tipo rayo (1,2/50 μs)

TE0/07-CTs 9Equipo MT. Niveles de aislamiento normalizados (parte de EN 60694 y MIE-RAT 12)

3045

1520

66

1063

TensiónRed

(kV)

(valor de pico)(valor de pico)

TE0/07-CTs 10

Protección sobretensiones: Pararrayos

TE0/07-CTs 11Ejemplo elección para MT

Material:Tensión nominal red = 20 kVTensión asignada máxima red (Um) = 24 kVTensión asignada soportada a frecuencia red durante 1 minuto = 50 kVTensión asignada soportada tipo rayo = 125 kV

Pararrayos (ABB PEXLIM R)Tensión asignada máxima red (Um) = 24 kVCorriente de descarga nominal = 10 kATensión residual < 70 kV

Selección básica• U nominal pararrayos > U máx red• U residual pararrayos < U soportada tipo rayo material

TE0/07-CTs 12

Instalación pararrayos(sólo para CTs alimentados por línea aérea)

TE0/07-CTs 13

Intensidad asignada en servicio continuo

…; 400; 630; 1250 A ---- > I bucle MT

en fusibles 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80, 100 A > I nominal trafo(seleccionar con datos fabricante, ver pag. siguiente)

Intensidad admisible de corta duración

…, 16; 20; 25; 31,5 kA

Poder de corte (valor eficaz de la componente de alterna de la corriente de corte)

• Seccionador: No tiene

• Interruptor:

…, 400, 630, 1250 A

• Interruptor automático:

…; 16; 20; 25; 31,5 kA

Poder de cierre (multiplicar I asignada de corta duración por 2,5)

Duración del cortocircuito: 1 segundo

Intensidad asignada en servicio continuo

…; 400; 630; 1250 A ---- > I bucle MT

en fusibles 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80, 100 A > I nominal trafo(seleccionar con datos fabricante, ver pag. siguiente)

Intensidad admisible de corta duración

…, 16; 20; 25; 31,5 kA

Poder de corte (valor eficaz de la componente de alterna de la corriente de corte)

• Seccionador: No tiene

• Interruptor:

…, 400, 630, 1250 A

• Interruptor automático:

…; 16; 20; 25; 31,5 kA

Poder de cierre (multiplicar I asignada de corta duración por 2,5)

Duración del cortocircuito: 1 segundo

Equipo MT. Más Valores normalizados UNE 21-081:94 y UNE-EN 60-694:1998

corteI ∼

10Serie R10 (ISO 497-1973) razón 10 1,258925r = =

TE0/07-CTs 14Selección fusible protección trafo

De acompañamiento y protección de trafo >>>> Tipo aTr

TE0/07-CTs 15

CTDetalle 3D

TIERRAPROTECCIÓN

DE EXPULSION

TIERRANEUTRO

AUTOVALVULA

BT

TRAFO

ESQUEMA UNIFILAR

CORTACIRCUITO

AT

TE0/07-CTs 16

Transformador. Tipos constructivos

CatCatáálogos comercialeslogos comerciales

Ventajas secos• Menor coste instalación (no

obra civil)

• Mucho menor riesgo de incendio

Ventajas secos• Menor coste instalación (no

obra civil)

• Mucho menor riesgo de incendio

Inconvenientes secos• Mayor coste

• Mayor nivel de ruido

• Menor resistencia sobretensiones

• Mayores pérdidas en vacío

• No adecuados para intemperie

Inconvenientes secos• Mayor coste

• Mayor nivel de ruido

• Menor resistencia sobretensiones

• Mayores pérdidas en vacío

• No adecuados para intemperie

TE0/07-CTs 17

Transformador. Características

Tensión de cortocircuito (%)

Potencias asignadas (kVA); en negrilla valores preferentes.

4 o 4,56

25, 50, 100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630

250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500

Tensiones 20 kV/400 V

Tipo de conexión Dyn11 (< 100 kVA, Yzn11)

Cambiador de tensiones típico 5 posiciones (la nominal más 4 tomas)

Ejemplo: Ejemplo: ±± 2,5 %; 2,5 %; ±± 5 %5 %

Trafos en baño de aceiteTrafos en baño de aceite•• Termómetro o termostatoTermómetro o termostato•• Relé Relé BuchholzBuchholz

Trafos con aislamiento secoTrafos con aislamiento seco•• Sondas PTC (termistores) sobre cada columna del trafo y convertSondas PTC (termistores) sobre cada columna del trafo y convertidor electrónico idor electrónico

con indicación fuera del trafo (por ejemplo en cuadro de BT)con indicación fuera del trafo (por ejemplo en cuadro de BT)

Protección sobrecalentamiento

TE0/07-CTs 18

Transformador en baño de aceite. Protección sobrecalentamiento

Termómetro que mide la temperatura del aceite. Señal de alarma (80ºC); señal de disparo (90ºC) que actúa sobre el interruptor de alimentación

Relé Buchholz. Detecta gases formados por cortocircuitos entre espiras. Señal de alarma y de disparo

TE0/07-CTs 19

Cuadro de BT

Para CT de compañía, según recomendación UNESA RU-6302B

Conexión con trafo cable RV 0,6/1 kV Aluminio (mínimo 150 mm2)Embarrado de pletinas de cobre de 80x5 mmMetálico con tensión soportada a 50 Hz entre fase y masa de 10000 V

TE0/07-CTs 20Cálculos. Determinación potencia nominal

receptores ampliacion simultaneidad utilizacioninstalados

0,9n

P k k k

S =

p.e. 1,3

Viviendas ITC-BT 10industrias ~ 0,4

Potencia consumida por un receptor menor

que su potencia nominal

Factor de potencia

TE0/07-CTs 21

Cálculos. Intensidades MT

113n

nn

SIU

=

11

13cc

ccn

SI

U=

1 1ˆ 1, 8 2cc ccI I=

Potencia de cortocircuito

en MT (Punto A). Típico 500

MVA

Ured pu

Zcc trafo pu= ucc trafo pu

Zred pu

B

AI cc pu1

TE0/07-CTs 22

Cálculos. Intensidades BT

223n

nn

SIU

=

2 2 2 2

22

red pucc cc pu n n

cc trafo pu

ncc

cc

UI I I I

Z

II

u

= =

=

2 2ˆ 1, 8 2cc ccI I=

Ured pu

Zcc trafo pu= ucc trafo pu

Zred pu

A

BI 2cc pu

= 0

= 1

TE0/07-CTs 23

Cálculos. Embarrado de MT. Solicitaciones térmicas

max admisiblenIs

δ δ= <

Permanente

Idea RLAT. Ver pag. siguiente

Cortocircuito (ver apdo. 5.7 de /Fbarrero/)

2

/

UNE 211003 1

Para Cu desnudo con 105ºC y 250ºC es 135

Con en A y en mm

ccMT cc

inicial final

I K S t

t t k

I S

= ⋅

−

= = =

135 /ccMT ccI S t= ⋅

TE0/07-CTs 24Idea para densidad de corriente admisible en servicio continuo

Idea : 1,5 – 10 A/mm2

Observar: Mayor sección, menor densidad de corriente admisible (razónese)

Tabla RLA. Para conductores sección circular

TE0/07-CTs 25Cálculos. Embarrado de MTSolicitación electrodinámica I

7 2 1ˆ2 10 ccf ID

−= ⋅

Fuerza máxima sobre barra central (Ley Biot-Savart)

Momento flector máximo (viga simplemente apoyada en sus

extremos con carga uniformemente repartida)

2

max 8FfLM =

216yW hb=

Momento resistente de la sección (p.e. Varilla sección rectangular)

max 2max (1200 kg/cm para Cu)Fadm

y

MW

σ≤

L

Dhb

y

y

TE0/07-CTs 26

Cálculos. EmbarradoSolicitación electrodinámica II

Según MIE-RAT 05 (lo mismo)

2 2

max admisible60cc

y

I LDW

σ≤

3 2con (cm), (cm), (cm ), (kA) y (daN/cm )y ccL D W I σ

TE0/07-CTs 27

7 22 10T ccLF ID

−= ⋅Sobredimensionado >>>>

Sistema trifásico equilibrado de corrientes Instante peor caso (t = 0)

ccI ˆ /2ccI ˆ /2ccI

abf

bcf

27 2

ˆ (3/4) 1ˆ1,5 102cc

T ab bc ccIf f f ID D

μπ

−= + = = ⋅

( )ˆ ˆ /22

cc ccab

I If

Dμ

π=

( )a ccI

( )ˆ coscca cci I tω=

( )( )ˆ cos 120ºb cc cci I tω= −

( )( )ˆ cos 120ºc cc cci I tω= +

( )b ccI

( )c ccI

( )a ccI ( )b ccI ( )c ccI

1 2 [N/m]2xyi ifD

μπ⋅=

atracción

repulsión

( )ˆ ˆ(0) cos 0a cc cc cci I I= =

( )( )ˆ ˆ(0) cos 120º /2b cc cc cci I I= − = −

( )( )ˆ ˆ(0) cos 120º /2c cc cc cci I I= + =

Sentido y valores de i en el instante t = 0

Sentidos de referencia de las corrientes

Fuerza por unidad de longitud entre dos corrientes

Fuerzas sobre la

barra central en t = 0

( )( )ˆ ˆ/2 /22

cc ccbc

I If

Dμ

π=

Demo Cálculo Fuerza máxima sobre barra central

TE0/07-CTs 28

Ventilación (MIE-RAT 14, sólo dice “con el fin de evitar calentamientos excesivos))

l Trafos aceite, con aislamientos Clase A

l Arrollamientos: 65 ºC.

l Capa superior aceite: 60 ºC.

l Trafos secos, aislamientos Clase F: 100 ºC.

Calentamientos máximos admisibles (sobre temperatura ambiente)

l Natural. Aberturas entrada y salida de aire

l Forzada. Cuando no sea posible la natural

Ventilación

TE0/07-CTs 29

Aberturas Ventilación

1,16perdidas totales

aireaire

PQ

θ=

Δ

2aireQSv

=

4,6 Hvθ

=Δ

AIRE 3 3kcal 4,187 kJ kg kJ 0,24 1,16 1,16

kg ºC 1 kcal m m ºCespC = ⋅ ⋅ =

2(m )

3(m /s)

(m/s)2S

1S1 20,92S S= Superficie abertura de salida del aire2S

1S Superficie abertura de entrada del aire

max 15ºCθΔ =Recomendación UNESA

?

TE0/07-CTs 30

Aberturas Ventilación en CTssubterráneos

TE0/07-CTs 31

Protección contraincendios(sólo para trafos con aceite, MIE-RAT 14)

Sistema pasivoSiempre

• Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite (volumen mayor de 50 l)

Sistema pasivoSistema pasivoSiempreSiempre

•• Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite (volumen mayor de 50 l) (volumen mayor de 50 l)

Sistema activoVolumen aceite un trafo > 600 l (400 l ) Volumen aceite total > 2.400 l (1.600 l )

• Equipo extinción de activación automática.• Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso

de incendio.• Separación celda trafo(s) del resto del CT.

Sistema activoSistema activoVolumen aceite un trafoVolumen aceite un trafo > 600 l> 600 l (400 l ) (400 l ) Volumen aceite totalVolumen aceite total > 2.400 l> 2.400 l (1.600 l )(1.600 l )

•• Equipo extinción de activación automática.Equipo extinción de activación automática.•• Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso

de incendio.de incendio.•• Separación celda trafo(s) del resto del CT.Separación celda trafo(s) del resto del CT.

Valores para edificios de

pública concurrencia

TE0/07-CTs 32

Alzado pozo extinción

TE0/07-CTs 33

Alumbrado, señalización y material de seguridad

• Puerta de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de Seguridad).

• Cartel instrucciones primeros auxilios.• Taburete aislante para maniobras.• Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10

mA ó 30 mA

•• PuertaPuerta de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de Seguridad).Seguridad).

•• Cartel instrucciones primeros auxiliosCartel instrucciones primeros auxilios.•• Taburete aislante para maniobras.Taburete aislante para maniobras.•• Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10 Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10

mAmA ó 30 ó 30 mAmA

Alumbrado Normal• Iluminación mínima 150 lux• mínimo dos puntos de luz.

Alumbrado de Emergencia.• Iluminación mínima 5 lux• Autonomía mínima dos horas

Alumbrado NormalAlumbrado Normal•• Iluminación mínima 150 luxIluminación mínima 150 lux•• mínimo dos puntos de luz.mínimo dos puntos de luz.

Alumbrado de EmergenciaAlumbrado de Emergencia..•• Iluminación mínima 5 luxIluminación mínima 5 lux•• Autonomía mínima dos horasAutonomía mínima dos horas

TE0/07-CTs 34

Bibliografía

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J. García Trasancos, INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE MEDIA Y BAJA TENSIÓN, 5ª Edición, Thomson-Paraninfo, 2007.

J. Roger, M. Riera, C. Roldan, TECNOLOGÍA ELÉCTRICA, Síntesis, 2000.

R. Guirado y otros, TECNOLOGÍA ELÉCTRICA, McGraw-Hill 2006.

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http://www.schneiderelectric.es/http://www.inael.com/http://www.ormazabal.com/http://www.unesa.es/contenidos/fabricantes_de_materiales_que_ti.htm/

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