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Departamento de Ingeniería Eléctrica Universidad de Zaragoza

Centros de Transformación

Tipos, componentes, esquemas

Indice 1. 2. 3. 4.

Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

Sistema eléctrico

Transporte

Distribución

Distribución

Definición. Normativa Centro de Transformación: . Instalación provista de uno o varios transformadores reductores de MT a BT, incluyendo la aparamenta y obra necesaria. • Reglamento sobre centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación • Normas UNE • Normas propias compañías eléctricas

Clasificación instalaciones A.T. • Primera categoría.- Aquellas nominal es superior a 66 kV.

cuya

tensión

• Segunda categoría.- Aquellas cuya tensión nominal es menor o igual a 66 kV, y mayor que 30 kV. • Tercera categoría.- Aquellas cuya tensión nominal es menor o igual a 30 kV, y mayor que 1 kV.

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN EL TIPO CONSTRUCTIVO • INTERIOR

• INTEMPERIE

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN EL TIPO CONSTRUCTIVO INTERIOR

INTEMPERIE

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN POSICION RESPECTO A LA LINEA • CT de PUNTA • CT de PASO o BUCLE

SUBESTACION

CT punta

CT paso

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN POSICION RESPECTO A LA LINEA • CT de PUNTA • CT de PASO o BUCLE

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN LA PROPIEDAD DEL CT • CT tipo COMPAÑÍA • CT tipo ABONADO

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN EL PUNTO DE MEDIDA DE LA ENERGIA • MEDIDA EN BAJA TENSION • MEDIDA EN ALTA TENSION

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN EL PUNTO DE MEDIDA DE LA ENERGIA • Caso especial FACTURACION EN ALTA TENSION con medida en BT Transformador < 50 kVA o transformador > 50 kVA sobre poste Energía facturada AT: 1,04 x Energía medida en BT + 6kWh/kVA Potencia facturada AT: 1,04 x Potencia medida en BT

Clasificación Centros de Transformación SEGÚN EL NIVEL DE AISLAMIENTO DEL EQUIPAMIENTO

• 24 kV • 36 kV

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

Componentes básicos de un centro de transformación • Equipos de MT • Transformadores • Equipos de BT

Transformadores AISLAMIENTO EN ACEITE o SILICONA

AISLAMIENTO SECO

Transformadores PLACA DE CARACTERISTICAS

CARACTERISTICAS

CARACTERISTICAS Ejemplo transformadores secos

Transformadores de medida Transformadores de INTENSIDAD

Trafos de tensión

Transformadores de TENSION

Trafos de intensidad

Celda de medida de un CT

Transformadores de medida TRANSFORMADOR DE INTENSIDAD

Relación transformación ( /5 A) Potencia (VA) Clase de precisión

Trafos de intensidad

Celda de medida de un CT

Transformadores de medida TRANSFORMADOR DE TENSION

Relación transformación ( /110 V) Potencia (VA) Clase de precisión Trafos de tensión

Celda de medida de un CT

Aparamenta • INTERRUPTOR –Interruptor Automático • INTERRUPTOR-SECCIONADOR –Ruptofusible • SECCIONADOR • FUSIBLES –XS • PARARRAYOS AUTOVALVULAS • CABINAS

Interruptor Elemento capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes de servicio. Capaz de soportar durante un tiempo sobreintensidades, incluso de cortocircuito.

INTERRUPTOR AUTOMÁTICO Capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes de servicio. Capaz de establecer(en condiciones predeterminadas) o interrumpir automáticamente corrientes anormalmente elevadas (Cortocircuito). Corte por aire comprimido, vacío, aceite o SF6.

Interruptor Automático AT

MT

Interruptor−Seccionador También denominado SECCIONADOR EN CARGA. Interruptor que en posición de apertura satisface las condiciones de aislamiento de un seccionador, “corte efectivo” (visible o dispositivo de garantía). Abre/Cierra circuito en corriente de servicio.

RUPTOFUSIBLE Interruptor-seccionador+Protección fusible (sobreintensidades) Apertura automática por fusión fusible o bobina de corriente.

Interruptor−Seccionador INTERRUPTOR SECCIONADOR

RUPTOFUSIBLE

Seccionador Elemento que asegura en posición abierto una distancia de seccionamiento adecuada a unas condiciones especificadas, corte visible. Abre/Cierra un circuito con corriente despreciable y con una tensión constante en ambos polos del seccionador. Soporta corrientes de servicio y corrientes anormales (cortocircuito) durante un tiempo especificado

Seccionador AT

MT

Fusibles Elemento de protección que abre por fusión uno o varios elementos concebidos y calibrados a ese efecto. Corta corriente cuando ésta sobrepasa durante un tiempo suficiente un valor dado. XS Dispositivo de corte y protección para instalaciones exteriores (función similar a ruptofusible)

Fusibles

Pararrayos Autoválvulas

Cabinas El sistema de blindaje añadido a los elementos de maniobra proporciona seguridad al operador y minimiza el desgaste de la aparamenta. Existe una amplia gama de cabinas que da solución a las distintas redes de distribución. Implementan todos los elementos necesarios para la gestión y explotación de una red eléctrica (seccionadores, interruptores, medida, protección...)

Cabinas Los sistemas de cabinas pueden ser modulares o compactos. MODULARES (cabina a cabina)

COMPACTOS (mismo blindaje)

Cabinas Según el medio dieléctrico utilizado

• Celdas con aislamiento al aire (AIS): – Las barras generales y terminales de conexión están al aire (bajo la envolvente metálica). – Aparatos de corte al aire, en SF6 o en vacío. – Interruptor automático fijo o extraíble.

• Celdas aisladas en gas -SF6- (GIS): – Barras aisladas en gas ( P ≈ 1.1 ÷ 1.5 atm ). – Distancias más reducidas. Insensibilidad a atmósferas contaminadas o corrosivas. – Aparellaje fijo en la cuba de gas (no extraíble). – Celdas parcialmente aisladas en gas (PGIS): Subtipo de celdas en las que parte del circuito principal está bajo aislante sólido (p. ej., uniones de barras)

Cabinas modulares

Cabinas modulares

Cabinas compactas (2)

Celda compacta en SF6:

(1)

(1) Accionamientos y baja tensión (2) Cuba de gas (embarrado y aparellaje) (3) Compartimento de cables

(3)

Cabinas modulares (monofunción) y compactas (multifunción): Celda modular = 1 función, 1 envolvente

1 Celda compacta = varias funciones, 1 envolvente

Conjunto de celdas o ‘cuadro‘

Cabinas Puesta a tierra de las celdas – Se deben conectar a tierra: • Envolventes externas de las celdas • Carcasas de todos los aparatos internos, de AT y BT (se acepta a través de la propia envolvente metálica) • Puertas y otros elementos giratorios (mediante trenza) • Pantallas de los cables • Extremos de derivación a “tierra” de los seccionadores de tierra – Conductor dispuesto horizontalmente a lo largo de todo el conjunto de celdas, de sección siempre ≥ 35mm2 si es de Cu (MIE-RAT 13). – Conectar por los extremos del cuadro a la malla general de tierras

Cabinas Protección frente a arco interno – Cortocircuito en el interior de la celda, por causa de una maniobra incorrecta o fallo de aislamiento. – Objetivo: aligerar inmediatamente la sobrepresión interna producida por el arco, para evitar el estallido de la celda y que partes de ella salgan proyectadas. – Celdas aislamiento aire: • Se disponen trampillas o “flaps” en la parte trasera o superior de la celda, que se abren al aumentar la presión – Celdas y aparatos de corte con aislamiento SF6: • Compartimentos estancos, disponen de uno o más discos de ruptura tarados a una presión superior a la del gas en servicio normal. Generalmente, en la parte trasera o inferior. – Ensayo según IEC 298, anexo AA.

Evolucion Centros de Transformacion

Evolucion Centros de Transformacion

Evolucion Centros de Transformacion Aparamenta en celdas de mampostería

Evolucion Centros de Transformacion Aparamenta bajo envolvente metálica

Evolucion Centros de Transformacion Aparamenta bajo envolvente metálica compacta en SF6

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

Aspectos constructivos

MIE-RAT 14 Instalaciones eléctricas interiores

Aspectos Constructivos Ejemplo: PASILLOS DE MANIOBRA (MIE-RAT 14)

Aspectos Constructivos Ejemplo: PROTECCION CONTACTOS ACCIDENTALES (MIE-RAT 14) > d (no conductor) > d+3 (conductor) > d+10 (enrejado)

CT INTERIOR

< 80 (barreras)

> 180 cm

d=20 cm (20 kV)

Aspectos Constructivos Ejemplo: EQUIPOS AUXILIARES CT INTERIOR • VENTILACIÓN • BOMBAS DE EXTRACCIÓN DE AGUA • ELEMENTOS DE CALEFACCIÓN • BATERÍAS • SISTEMAS DE EXTINCION DE INCENDIOS

Aspectos constructivos

MIE-RAT 15 Instalaciones eléctricas exteriores

Fusibles Seccionadores I

Autoválvulas

Apoyo derivación

Trafo Cuadro BT

Puestas a tierra en CTs ESQUEMA PUESTAS A TIERRA SISTEMA ELÉCTRICO Subestación AT / MT

Centro transformación MT / BT L1 L2 L3 N T

Rt

Neutro aislado

Tierra de protección

Rn

Tierra de servicio

RBT

Tierra masas BT

Puestas a tierra en CTs DETALLE PUESTAS A TIERRA CT INTERIOR Tierra de servicio

HERRAJES NEUTRO

NEUTRO

Circuito PaT

Mallazo

Tierra de protección

Picas

Puestas a tierra en CTs

Puertas y rejillas metálicas accesibles desde el exterior no se pondrán a tierra Mallazo electrosoldado en el piso, conectado a la puesta a tierra de protección

MEDIDAS DE SEGURIDAD ADICIONALES PARA LAS TENSIONES DE CONTACTO EN CENTROS DE TRANSFORMACIÓN DE EDIFICIO

Puestas a tierra en CTs

Puertas y rejillas metálicas accesibles desde el exterior no se pondrán a tierra Mallazo electrosoldado en el piso, conectado a la puesta a tierra de protección MEDIDAS DE SEGURIDAD ADICIONALES PARA LAS TENSIONES DE CONTACTO EN CENTROS DE TRANSFORMACIÓN DE EDIFICIO

Puestas a tierra en CTs Losa de hormigón en la base del apoyo Mallazo electrosoldado, conectado a la puesta a tierra de protección

MEDIDAS DE SEGURIDAD ADICIONALES PARA LAS TENSIONES DE CONTACTO EN CENTROS DE TRANSFORMACIÓN SOBRE APOYOS

Puestas a tierra en CTs • Paso de la corriente a tierra

↑ distancia a la pica ↑ superficie de difusión de la corriente por el terreno

↓ resistencia eléctrica ↓ tensión

Puestas a tierra en CTs • Perfil de tensiones en el suelo, cuando fuga corriente por la pica a tierra 20 m 0 voltios

↑ distancia a la pica ↑ superficie de difusión de la corriente por el terreno

↓ resistencia eléctrica V voltios ↓ tensión

Puestas a tierra en CTs • TENSION DE PASO

20 m 0 voltios

∆Up voltios

Diferencia de potencial entre los dos pies cuando existe un defecto de corriente a tierra V voltios Se considera pies separados 1 m

Puestas a tierra en CTs • TENSION DE CONTACTO

20 m 0 voltios

∆Uc voltios

V voltios

Diferencia de potencial entre la mano y los pies juntos cuando existe un defecto de corriente a tierra

Puestas a tierra en CTs • MIE-RAT-13, tensión máx. aplicable a una persona Uca Tensión (V)

U ca

K = n t

(1)

0,1 < t < 0,9 s

K = 72

0,9 < t < 3 s

K = 78 ,5

Uca

n =1 n = 0,18

RH Fig. Tensión máxima aplicable entre mano y pies de una persona, Uca, en función de la duración del defecto

Duración del defecto (s)

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

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Introducción. Definición. Clasificación. Componentes. Transformadores. Aparamenta. Aspectos constructivos. Puestas a tierra. Configuraciones de CTs. Esquemas.

Configuraciones de Centros de Transformación. Esquemas. Símbolos dispositivos de maniobra y protección

Símbolos dispositivos de maniobra y protección • Seccionador o seccionador en vacío – No corta corrientes – Establece distancia de seccionamiento (seguridad). • Seccionador de puesta a tierra – No corta corrientes. – Pone a tierra el circuito principal (seguridad). • Interruptor-seccionador o seccionador en carga – Corta I nominal (In) y establece distancia de seccionamiento (maniobra + seguridad). – Debe soportar el cierre sobre falta (2,5xIcc adm). – Puede ser de 3 posiciones: cerrado / abierto / a tierra. – Se combina con fusibles para proteger el equipo aguas abajo.

Símbolos dispositivos de maniobra y protección • Fusibles – Corta Icc, sin distancia de seccionamiento (protección). – Se combinan con un interruptor-seccionador para maniobrar y desconectar (“fusibles combinados”: disparo por percutor). • Interruptor automático (disyuntor) fijo – Corta In, Icc, sin distancia de seccionamiento. Se combina con un seccionador, por seguridad. – Funciones de protección y maniobra (ojo: endurancia M1, M2). • Interruptor automático extraíble – Corta In, Icc y establece distancia de seccionamiento. – 4 posiciones: conectado / abierto / seccionado / extraído. • Contactor – Corta In, sin distancia de seccionamiento. – Sólo maniobra: se combina con fusibles para protección.

Configuraciones de Centros de Transformación • CT tipo COMPAÑÍA: Celdas de línea y protección • CT tipo ABONADO: Celdas de línea, seccionamiento, protección, medida

Configuraciones de Centros de Transformación • CT tipo COMPAÑÍA: Celdas de línea y protección • CT tipo ABONADO: Celdas de línea, seccionamiento, protección, medida

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección 2 transformadores

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección CELDAS MT

TRANSFORMADORES

CUADROS BT

Posición protección trafo

Posición línea

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección Cuadro BT 1

Cuadro BT 2

Posición Posición Posición Posición Posición trafo línea línea línea trafo

Trafo 1

Trafo 2

Esquema unifilar

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección Secc PAT

Celda de línea

Interruptorseccionador

Posición Posición Posición línea línea línea

Interruptorseccionador

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección Celda de protección de transformador

Seccionador puesta a tierra (PAT)

Interruptorseccionador Fusibles

Interruptorseccionador

Posición trafo Fusibles

“RUPTOFUSIBLE”

Posición trafo

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección Cuadro BT 1

Trafo 1

Cuadro BT 2

Trafo 2

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección 1ª celda

2ª celda

3ª celda

9

1

3

5

8001

8003

8005

8019

8009 F9

TR1

4ª celda

5ª celda

19 F19

TR2

Ejemplo de codificación de elementos de maniobra GE

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección CT tipo compañía ➨ Normas técnicas propias de compañía eléctrica: - Cabinas media tensión - Transformadores - Cuadros de baja tensión - Puentes de cabinas MT a transformadores - Puentes de transformadores a cuadros BT - Fusibles MT y BT - Salidas de feeders - Ventilación - Alumbrado interior - Medida de la temperatura - Señalización

• Ejemplo CT compañía: 3 celdas de línea y 2 de protección CT tipo compañía ➨ Normas técnicas propias de compañía eléctrica: - Cabinas media tensión - Transformadores - Cuadros de baja tensión - Puentes de cabinas MT a transformadores - Puentes de transformadores a cuadros BT - Fusibles MT y BT - Salidas de feeders - Ventilación - Alumbrado interior - Medida de la temperatura - Señalización

• Ejemplo CT compañía: trafo sobre poste CT tipo compañía ➨ Normas técnicas propias de compañía eléctrica: - Apoyo H=12 m - Armado - Aparamenta MT (maniobra, protección) - Aparamenta BT - Transformador (25, 50, 100, 160 kVA) - Herrajes - Puentes de conexión - Instalación, ubicación, accesos, distancias, señalización, medidas antiescalamiento - Instalaciones de puesta a tierra

Configuraciones de Centros de Transformación • CT tipo COMPAÑÍA: Celdas de línea y protección • CT tipo ABONADO: Celdas de línea, seccionamiento, protección, medida

Condiciones de Suministro • Determinan el esquema eléctrico y la aparamenta necesaria en CTs tipo ABONADO

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos

línea

línea

seccionamiento

protección general

Esquema unifilar

medida

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos Seccionador

Trafos de tensión

Seccionador Secc PAT

Interruptor automático

línea

línea

seccionamiento

protección general

Esquema unifilar

Trafos de intensidad

medida

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos Seccionador

Interruptor automático línea

línea

seccionamiento

protección general

Esquema unifilar

medida

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos Trafos de tensión

Trafos de intensidad

línea

línea

seccionamiento

protección general

Esquema unifilar

medida

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos

línea

línea

seccionamiento

protección general

Esquema unifilar

medida

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: 2 celdas de línea, 2 trafos

línea

línea

seccionamiento

protección general

medida

Alzado composicion cabinas

protección trafo

protección trafo

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo

remonte

protección general

medida

Esquema unifilar

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo Seccionador Trafos de tensión

Secc PAT Secc PAT

Trafos de intensidad Interruptor automático remonte línea

protección general

medida

Esquema unifilar

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo Seccionador

Interruptor automático remonte línea

protección general

medida

Esquema unifilar

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo

Trafos de intensidad

Trafos de tensión

remonte línea

protección general

medida

Esquema unifilar

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo

remonte línea

protección general

medida

Esquema unifilar

• Ejemplo CT abonado: en punta, 1 trafo

remonte línea

protección general

medida

Alzado composicion cabinas

• Ejemplo parque eólico, ESQUEMA GENERAL INSTALACIÓN MEDIA TENSIÓN

• Ejemplo parque eólico

• Ejemplo parque eólico

• Ejemplo parque eólico, ESQUEMA GENERAL COLECTOR LINEAS MEDIA TENSIÓN

• Ejemplo parque eólico

Posición protección trafo

Posiciones línea

Cabinas MESA CAS

• Ejemplo parque eólico

Cabinas MESA CAS