INDICE DE CONTENIDO - emcali.com.coCapitulo+5... · DISTRIBUCION Página 1 de 37 1 ... 5.4.1 Transformadores para montaje en poste en redes aéreas ... Los niveles básicos de aislamiento

UNIDAD ESTRATÉGICA DENEGOCIO DE ENERGÍA

DIRECCIÓN DISTRIBUCIÓN NORMAS TECNICAS DE ENERGÍA

NORMAS DE DISEÑO

CODIGO: ND - 005Revisión: 00Fecha: diciembre de 2006Aprobó: Resolución 0407

CAPITULO 5TRANSFORMADORES DEDISTRIBUCION Página 1 de 37

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INDICE DE CONTENIDO5 TRANSFORMADORES........................................................................................ 4

5.1 Tensiónes normalizadas ................................................................................... 4

5.2 Pruebas de Laboratorio. ................................................................................... 5

5.2.1 Nivel básico de aislamiento de impulso y niveles de prueba dieléctrica .... 5

5.2.2 Ensayos..................................................................................................... 5

5.2.3 Ensayo del dieléctrico................................................................................ 6

5.3 Derivaciones nominales – Conmutador de relación de transformación ............ 6

5.4 Transformadores de distribución ...................................................................... 6

5.4.1 Transformadores para montaje en poste en redes aéreas. ....................... 7

5.4.2 Transformadores para montaje en pedestal en redes aéreas. .................. 9

5.4.3 Transformadores para Montaje en Subestaciones Subterráneas............ 13

5.4.4 Transformadores Secos .......................................................................... 14

5.4.5 Transformadores de Alumbrado Público independiente de EMCALI....... 16

5.5 Selección del transformador ........................................................................... 17

5.5.1 Selección de transformadores para urbanizaciones: ............................... 17

5.5.2 Conexión a las Redes Aéreas. ................................................................ 17

5.6 Sistema de Puesta a Tierra ............................................................................ 21

5.6.1 Sistema de Puesta a Tierra en Redes Aéreas......................................... 22

5.6.2 Sistemas de Puesta a Tierra en Redes Subterráneas............................. 22

5.6.3 Conexión de Puesta a Tierra en Acometidas en Baja Tensión................ 23

5.6.4 Instalación de sistemas de puesta a tierra............................................... 23

5.6.5 Diseño de malla de puesta a tierra. ......................................................... 24

5.7 Protecciones de sobrecorriente para transformadores. .................................. 25

5.7.1 Cortacircuitos en media tensión. ............................................................. 25

5.7.2 Cortacircuitos y fusibles en media tensión............................................... 26



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5.7.3 Coordinación. .......................................................................................... 28

5.7.4 Interruptores termomagnéticos en baja tensión....................................... 28

5.7.5 Fusibles ................................................................................................... 27

5.7.6 Tipos de fusibles...................................................................................... 27

5.7.7 Protección de sobrecarga del transformador........................................... 28

5.7.8 Interruptores termomagnéticos en baja tensión....................................... 30

5.7.9 Protecciones de sobretensión para transformadores. ............................. 30

5.8 Protecciones de Sobretensión para Transformadores.................................... 32

5.8.1 Instalación. .............................................................................................. 32

5.8.2 Características......................................................................................... 33

5.9 Transformadores de distribución con transformadores de corriente internos.33

INDICE DE TABLASTabla 5.1. Características generales de transformadores para montaje en poste. ... 19

Tabla 5.2. Reglamentación para la instalación de subestaciones que alimenten redesen baja tensión. .................................................................................................. 18

Tabla 5.3. Características generales de transformador para montaje en pedestal. .. 19

Tabla 5.4. Valores nominales de alta tensión y características eléctricas detransformadores y conectores. ........................................................................... 20

Tabla 5.5. Selección de Transformadores particulares. ............................................ 20

Tabla 5.6. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores bifásicos ............. 20

Tabla 5.7. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores trifásicos............. 21

Tabla 5.8. Calibre de los bajantes de los transformadores. Red aérea..................... 21

Tabla 5.9. Selección del conductor de puesta a tierra. ............................................. 25

Tabla 5.10. Calibre de los bajantes de los transformadores subterráneos ............... 25

Tabla 5.11. Características generales de cortacircuitos............................................ 26



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Tabla 5.12. Accesorios para transformadores tipo pedestal. Configuración radial omalla................................................................................................................... 30

Tabla 5.13. Normas aplicables:................................................................................. 31

Tabla 5.14. Características generales de pararrayos................................................ 33

INDICE DE FIGURASFigura 5.1. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterránea

con alta densidad de carga (Redes EMCALI) .................................................... 34

Figura 5.2. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterráneacon media o baja densidad de carga (Redes EMCALI)...................................... 35

Figura 5.3. Diagrama unifilar. Medición en media tensión con equipo auxiliar exterior............................................................................................................................ 36

Figura 5.4. Procedimiento para seleccionar el transformador económico. ............... 37



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5 TRANSFORMADORESTodos los transformadores para ser instalados en las redes de EMCALI E.I.C.E.E.S.P. podrán ser nuevos o usados y cumplir con lo establecido en el RETIE y eldocumento de Especificaciones Técnicas, aprobado tanto para transformadores depropiedad de EMCALI, como para los particulares. Se exceptúan solamente aquellosque por el traslado de sus instalaciones, la misma firma pueda usar lostransformadores existentes, siempre y cuando cumpla con las pruebas exigidas porEMCALI, y se encuentren dentro de los parámetros establecidos por las normas paratransformadores usados.

En el caso de transformadores usados y o reparados éstos deben cumplir con lossiguientes requerimientos para ser instalados:

• Tiempo de uso no mayor a 14 años (para transformadores usados).

• Fecha de fabricación posterior a 1985 (para transformadores reparados).

• Certificación de la procedencia del equipo.

• Certificación de que el equipo no presenta contaminación por bifenilos policlorados – PCB (resolución DG No. 601 de 2002 de CVC).

• Protocolo de pruebas con las siguientes características:

- Datos de placa.

- Prueba de relación de transformación.

- Prueba de resistencia de aislamiento.

- Prueba de resistencia de devanados y pruebas de pérdidas (vacío y carga)

El protocolo de pruebas debe ser expedido por una entidad certificada por laSuperintendencia de Industria y Comercio con fecha no superior a tres meses.

Para la adquisición de transformadores deben tenerse en cuenta el cumplimiento delos requerimientos del Artículo 17 del RETIE, las Especificaciones Técnicas y lasnormas NTC relacionadas y todas aquellas que posteriormente se aprueben, siemprelo estipulado en la última revisión. Antes de la instalación de todo transformador debepresentarse el certificado de conformidad del producto según lo indicado en elCapítulo X del RETIE.

5.1 Tensiones normalizadasLas tensiones o niveles de tensión normalizados están definidos en el numeral 6.2.1.de la norma NTC 5034. Las tensiones normalizadas en el sistema de distribuciónpara las redes de media y alta tensión (nivel 2, 3 y 4) de EMCALI son:



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• Nivel 4, 115 kV.

• Nivel 3, 34.5 kV

• Nivel 2, 13.2 kV

Las tensiones primarias de transformadores conectados a la red de EMCALI debencorresponder a uno de estos niveles, según el nivel de tensión al que se va aconectar el usuario.

Según el RETIE para transformadores de distribución de uso residencial, la tensiónsecundaria normalizada es:

• Redes trifásicas tetrafilares: 208/120V

• Redes monofásicas trifilares: 240/120 V

Para transformadores de uso comercial e industrial, la tensión secundaria esdeterminado por las características de la carga del usuario (p. Ej., 4160 V, 460V, 440V, 380 V).

5.2 Pruebas de Laboratorio.5.2.1 Pérdidas y tensión de cortocircuito.

Los valores máximos, admisibles, deben satisfacer los requerimientos indicados enlas normas NTC 818 y NTC 819 en su versión más actualizada, paratransformadores monofásicos y trifásicos autorrefrigerados inmersos en líquidorespectivamente.

Pata transformadores tipo seco, los valores máximos declarados permitidos de lo, Pty Uz (corriente en vacío, pérdidas y tensión de corto circuito) son los indicados en laNorma NTC 3445 y deben cumplir con los valores máximos de pérdidas sin carga yde pérdidas totales.

5.2.2 Niveles básicos de aislamiento de impulso y niveles de pruebadieléctrica.

Los niveles básicos de aislamiento de impulso (BIL) deben estar de acuerdo con elnumeral 6.2.1. de la norma NTC 5034. Los niveles de prueba dieléctrica deben estarde acuerdo con los niveles de distribución especificados en la Tabla 1 de la mismanorma o con su versión más actualizada.

5.2.3 Ensayos Eléctricos.

Excepto como se determina en el numeral 5.2 de la norma NTC 5034, los ensayosdeben ser ejecutados como se especifica en la norma NTC 380, en su versión másactualizada.



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Para transformadores tipo seco, debe considerarse que la temperatura de referenciapara las pérdidas con carga y la tensión Uz es la correspondiente a la clase deaislamiento del transformador así:

• A: (75 °C).

• E: (85 °C).

• B: (100 °C).

• F: (120 °C).

• H: (145 °C).

5.2.4 Ensayo del dieléctrico.

No se requiere de las pruebas de tensión aplicada en el devanado de alta tensión.Las pruebas de tensión inducida serán de un devanado y tierra.

La tensión del ensayo es 3.46 veces la tensión nominal del devanado deltransformador mas 1000 V, entre los devanados de alta tensión y tierra.

En ningún caso la tensión desarrollada línea - tierra debe exceder los 40000V, paraun BIL de 125 kV, y 50000 para un BIL de 150 kV.

Para este ensayo el terminal del neutro debe estar aterrizado.

5.3 Derivaciones nominales – Conmutador de relación detransformación

En los transformadores a instalar en las redes de EMCALI, la tensión secundaria sedebe poder ajustar con un interruptor manual localizado en la sección de alta tensióndel compartimiento de terminales. Este interruptor debe ser diseñado para prevenirla operación accidental por medio de un paso preliminar antes de cambiar laasignación de tensión. En la placa de características, cerca del conmutador, debeidentificarse claramente la tensión actual o los números de posicióncorrespondientes. Se debe localizar sobre el mecanismo de operación o adyacenteal mismo un aviso precaución de desenergizar el transformador antes de operarlo.

Este conmutador de relación (o cambiador de TAP) debe disponer de ajustes al –5%,-2.5%, +2.5% y +5% de la tensión nominal primario del transformador.

5.4 Transformadores de distribuciónLos transformadores a instalar en las redes de distribución de EMCALI, en los nivelesde tensión 2 y 3, pueden ser bifásicos o trifásicos, dependiendo de la capacidad deltransformador a instalar y de la configuración de la red en el punto de conexión.

De acuerdo con las características del montaje, los transformadores pueden de lossiguientes tipos:



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• Transformadores para montaje en poste.

• Transformadores para montaje en plataforma.

• Transformadores para montaje en pedestal.

• Transformadores para montaje en subestación subterránea (bóvedas).

La selección del tipo de transformador depende de la potencia del mismo y de ladisposición física y la topología del sector donde se instalará el equipo. Lafactibilidad de instalación para alimentar redes aéreas en baja tensión se determinacon base en la reglamentación establecida en la Tabla 5.1.

En algunos casos especiales y sobre todo en el sector industrial y para aplicacionesespeciales, también se pueden instalar transformadores secos.

La selección del tipo constructivo de transformador (seco o sumergido en líquidorefrigerante) depende de las características de la instalación y de la aplicación delmismo.

5.4.1 Conexiones de media y baja tensión.

Los transformadores trifásicos deben ser del grupo de conexión Dy5N o Dy11N, conel neutro sólidamente puesto a tierra. Los transformadores bifásicos deben conectara tierra el TAP central en el lado secundario del transformador.

5.4.2 Transformadores para montaje en poste en redes aéreas.

Se aceptan transformadores instalados en poste si el predio no se encuentralocalizado en un sector de redes subterráneas.

Los transformadores de distribución serán del tipo convencional, para ser instaladosen poste, sumergidos en aceite, auto refrigerados.

5.4.2.1 Valores nominales de potencia

Los valores nominales de potencia son continuos y están dados de forma que no seexcedan los 65 °C de elevación de temperatura promedio del devanado, ni 80 °C deelevación de temperatura en el punto más caliente del conductor. La elevación detemperatura del líquido refrigerante no debe exceder los 60 °C cuando es medidacerca del límite superior del tanque. Estos valores nominales de potencia estánbasados en las condiciones de temperatura y servicio especificadas en la NTC 1057.

La Tabla 5.2 indica los valores nominales de potencia normalizados paratransformadores a ser instalados en el sistema de EMCALI.

5.4.2.2 Construcción.

Las características del tanque y demás partes constitutivas deben soportarcondiciones de intemperie, sin deterioro de los elementos del mismo, pintadospreferiblemente de color gris natural. Los bujes de conexión de alta tensión deben



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estar ubicados en la parte superior del transformador y los bujes de baja tensión enla parte frontal. Cada buje debe estar correctamente marcado para indicar lacorrespondiente fase.

5.4.2.3 Placa de características

La placa de características debe estar localizada en la sección frontal deltransformador y debe ser claramente legible con los cables en su sitio. Cuando laplaca esté montada sobre una parte removible, el nombre del fabricante y númeroserial del transformador deben estar permanentemente fijados a una parte noremovible.

La información de la placa de características debe estar conforme con la NTC 618,incluyendo además un diagrama unifilar con simbología normalizada donde semuestren todos los accesorios provistos.

El transformador debe estar rotulado con la potencia nominal y con el númeroasignado por EMCALI con pintura negra indeleble en un sitio visible desde el niveldel suelo. Los transformadores de propiedad particular se identifican con las letrasPP, los que son propiedad de EMCALI de identifican con las letras EE.

5.4.2.4 Instalación

Se pueden instalar transformadores en poste (de 750 Kg. de capacidad a la rotura)hasta 112.5 kVA a 13.2 kV o hasta 75 kVA a 34.5 kV con un peso total, incluyendolos equipos de medición (si es el caso), igual o menor a 550 kg. Los transformadoresde menor capacidad pueden ser instalados en postes con carga de rotura igual a 510Kg.

Los transformadores de mayor capacidad y peso deben instalarse en el interior delpredio sobre postes en configuración en H (doble poste de 750 y 510 kg. conconducto interno) hasta 225 kVA a 13.2 kV o hasta 112.5 kVA a 34.5 kV.

La instalación de transformadores de mayor capacidad debe realizarse sobrepedestal o capsulada de acuerdo con las características de montaje y distancias demaniobra y seguridad enunciadas en la presente norma, en el artículo 17 del anexo 1del RETIE y en el Código Eléctrico Colombiano – NTC 2050..

En zonas industriales se podrán instalar transformadores en H (doble poste de 750 y510 Kg. con conducto interno) sobre la vía pública hasta 225 kVA a 13.2 kV o hasta112.5 kVA a 34.5 kV. En ningún caso se permite instalar transformadores en H(plataforma) cuando su peso total (incluido el equipo adicional) exceda de 910 Kg.

Los transformadores de diferentes capacidades y con peso inferior a los límites aquíestablecidos deben presentar el correspondiente certificado de conformidad.

Para servicios industriales y de acuerdo con la reglamentación, se aceptantransformadores ubicados al nivel del piso. En este caso la subestación debe poseeruna malla de cerramiento para la seguridad de las personas, cuya altura mínima es



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de 2.50 m y la distancia a cualquier parte energizada del sistema eléctrico no debeser menor de 3.1 m (Art. 32 – RETIE). En estas subestaciones se deben colocaravisos preventivos de seguridad, como se indican en el artículo 11 del RETIE. Laspuertas de acceso a la subestación deben estar provistas de mecanismos quebloqueen el ingreso para personal no autorizado.

En el centro de la ciudad de Cali no se permite la instalación de transformadores enposte, como tampoco en las vías y sectores detallados en el anexo No. 1.1 delcapítulo 1 de la presente norma.

No se permite la conexión en configuración “T” de transformadores, acometidas oextensiones de redes a partir de las líneas de 34.5 kV que sirven de enlaces entre lassubestaciones del sistema de EMCALI.

No se permite colocar ningún equipo, como transformador, terminales premoldeados,etc., en un poste primario con conjunto de maniobra, por Ej.: doble terminal con o sinpuentes, poste con la combinación de conjunto corrido y terminal (martillo).

No se permite la instalación en un mismo poste de más de un transformador trifásicoo doble juego de terminales promediados o combinación de transformador yterminales premoldeados u otras combinaciones de equipos, excepto enparcelaciones cerradas donde se permitirá la instalación de dos transformadoresbifásicos sobre un mismo poste con capacidades máxima de 50 kVA c/u. En estecaso, las protecciones para cada transformador deben ser totalmente independientesy deben instalarse sobre una cruceta auxiliar. Cada juego de descargadores desobretensiones y cortacircuitos irá a cada lado de dicha cruceta.

5.4.3 Transformadores para montaje en pedestal.

5.4.3.1 Generalidades

Si en condiciones normales de operación se prevea que la temperatura exterior delcubículo supere los 45ºC, debe instalarse una barrera de protección, con avisos queindiquen la existencia de “superficie caliente”.

Los transformadores instalados dentro de edificaciones deben cumplir con la sección450 de la NTC 2050 o aquellas que la reemplacen o sustituyan.

Debe cumplir los requerimientos anotados en el artículo 17, numeral 10 del anexo 1del RETIE.

Se establecen aquí las características eléctricas, dimensionales, mecánicas yalgunas especificaciones de seguridad eléctrica que deben cumplir lostransformadores de distribución tipo pedestal, auto refrigerados, sumergidos enliquido refrigerante, con compartimentos y conectores premoldeados de alta tensiónaislados separables, con potencias menores o iguales a 167 kVA paratransformadores bifásicos y 32500 kVA para transformadores trifásicos y tensiones



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de los devanados de alta tensión (A.T.) y baja tensión (B.T.) en los valoresnormalizados para las redes de EMCALI (ver sección 5.1).

Se incluyen los arreglos de conectores y terminales para sistemas de alimentaciónradial y sistemas de alimentación en anillo. No cubre los requisitos eléctricos ymecánicos que puedan ser suministrados con el transformador.

5.4.3.2 Definiciones

Sistema en malla: Este sistema se caracteriza porque el transformador estáconectado a la línea de alimentación primaria y permite que ella alimente a otrascargas a través de él.

Sistema radial el transformador está conectado a la línea de alimentación primaria yno permite la continuación de ésta a través de aquel.

5.4.3.3 Valores nominales de potencia

Los valores nominales de potencia son continuos y están dados de forma que no seexcedan los 65 °C de elevación de temperatura promedio del devanado, ni 80 °C deelevación de temperatura en el punto más caliente del conductor. La elevación detemperatura del líquido refrigerante no debe exceder los 60 °C cuando es medidacerca del límite superior del tanque. Estos valores nominales de potencia estánbasados en las condiciones de temperatura y servicio especificadas en la NTC 1057.

La Tabla 5.3 indica los valores nominales de potencia normalizados paratransformadores a ser instalados en el sistema de EMCALI.

5.4.3.4 Construcción

Un transformador tipo pedestal con compartimentos consiste de un tanque concompartimentos terminales de cables de alta y baja tensión. Los compartimentosdeben estar separados por una barrera de metal u otro material rígido y debe estarpintado preferiblemente de color verde.

La cabina de seguridad se debe evaluar de acuerdo con los procedimientos deensayo y requerimientos del método de ensayo de diseño para cabinas de seguridadque se describe en la norma ANSI C 57.12.28.

Los compartimentos de alta y baja tensión deben estar localizados a lado a lado enun costado del tanque del transformador. Cuando es visto de frente elcompartimiento de baja tensión debe estar a la derecha.

Cada compartimento debe tener una puerta construida para proporcionar acceso acada sección. A la sección de alta tensión solamente se puede acceder después deque la puerta de acceso a la sección de baja tensión haya sido abierta. Debe existiruno o más dispositivos de seguridad que deban ser removidos antes que la puertadel compartimiento de alta tensión pueda ser abierta. Si la puerta del compartimentode baja tensión es de diseño de panel plano, la puerta debe tener seguro en tres



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puntos con una manija provista de un dispositivo de seguridad las bisagras ypasadores de tapas y puertas deben ser de acero inoxidable.

Las puertas de los compartimentos deben ser de suficiente tamaño como paraproporcionar adecuado espacio de operación y trabajo cuando sean removidas oabiertas. Las puertas deben ser equipadas para ser ancladas en la posición abierta opara ser removidas manualmente y deben estar equipadas para ser aseguradas enla posición de abierta o diseñadas para remoción manual. El ángulo de apertura delas puertas debe ser mayor de 135°.

El tanque del transformador y los compartimientos deben ser construidos de formaque no permitan el desensamblaje, rotura o desprendimiento de cualquier puerta,panel o repisa las puertas en la posición de cerrado y asegurado.

Los bordes inferiores de los compartimientos deben ser construidos de forma quefaciliten el uso de dispositivos de anclaje y que sean accesibles solamente desde elinterior de los compartimentos.

El transformador debe estar provisto con dispositivos para levantar o izar, que esténpermanentemente unidos sobre el tanque, de tal forma que puedan proporcionar unlevantamiento balanceado, distribuido en una dirección vertical, del transformadorcompletamente ensamblado. Sobre la superficie de la unidad se deben marcar loscentros de gravedad del transformador completamente ensamblado. Eltransformador debe ser diseñado para proporcionar un factor de seguridad de 5.Este factor de seguridad es la relación del esfuerzo último del material usado, sobreel esfuerzo de trabajo. El esfuerzo de trabajo es el máximo esfuerzo combinadoproducido en los dispositivos de levantar o izar, por la carga estática deltransformador completamente armado.

El transformador debe ser reforzado en su base, de forma que pueda rodar en dosdirecciones: paralelo hacia un lado del transformador y en ángulos rectos hacia éste.

Los compartimientos y la cubierta deben ser construidos con lámina de calibremínimo 2,5 mm, y para las áreas de lámina plana expuesta mayores de 1 m2 debencolocarse refuerzos adecuados o aumentar el calibre de la lámina para evitar sudeformación.

La cubierta superior debe soportar un peso de 100 Kg. al centro sin causardeformación permanente que permita acumulación de agua en la superficie.

La cabina de seguridad se debe evaluar de acuerdo con los procedimientos deensayo y requisitos del método de ensayo de diseño para cabinas de seguridad quese describe en la norma ANSI C57. 12.28 o en su versión más actualizada.

5.4.3.5 Placa de características

La placa de características debe estar localizada en el compartimento de bajatensión y debe ser claramente legible con los cables en su sitio. Cuando la placa esté



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montada sobre una parte removible, el nombre del fabricante y número serial deltransformador deben estar permanentemente fijados a una parte no removible.

La información de la placa de características debe estar conforme con la norma NTC618, incluyendo además un diagrama unifilar con simbología normalizada donde semuestren todos los accesorios provistos.


En ningún caso se acepta la instalación de transformadores aislados en líquidosrefrigerantes para ser instalados en niveles superiores de edificaciones oficiales,industriales, comerciales y residenciales, por ejemplo, en un segundo nivel cuandose prevea que en la parte inferior haya ocupación permanente de personas.

El equipo fabricado con base en esta norma puede ser instalado en áreas en lascuales las condiciones del medio ambiente y las condiciones climáticas hacen de laoperación en ángulos variantes de inclinación de la horizontal mayores de 1°, unaconsideración importante. Bajo estas circunstancias, el usuario puede esperar hacerparte de la especificación un "ángulo de inclinación" particular.

En las subestaciones interiores los transformadores deben estar dispuestos engabinetes metálicos (encapsulados), al igual que los demás equipos de lasubestación y ubicados en locaciones debidamente iluminados y ventilados, con lassiguientes consideraciones:

• La obra civil de apoyo debe proveer el espacio adecuado para efectuar losmovimientos del transformador dentro de un lugar sobre la superficie de montajesin desordenar o dañar los cables de alta o baja tensión. La base debe permitir eldesplazamiento del transformador en dos direcciones: paralelo hacia un lado deltransformador y en ángulos rectos hacia éste.

• La base o fundación para la instalación del transformador debe incluir, en el casode transformadores inmersos en aceite, la construcción de un foso con capacidadsuficiente para contener el aceite en caso de derrame.

• Se deben proveer facilidades para el levantamiento del tanque con gato. Elespacio libre vertical para un gato debe estar entre 38 y 165 mm.

• Se debe disponer de dos entradas de acceso a la subestación desde unaposición que permita el retiro del equipo para efectos de reemplazo y/omantenimiento. Las puertas del acceso deben abrir hacia fuera o lateralmente sise desplazan sobre rieles.

• La profundidad mínima del espacio de trabajo frente a la celda del transformadorde 1.50 metros, y de 0.20 m a los costados para permitir su retiro.

• La distancia mínima de la parte posterior de la celda del transformador a la pareddel local, de 0.20 metros (cuando no se dispone de equipos de maniobra omonitoreo en la parte posterior de éste.



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• Para más requerimientos de espacio dentro de la subestación debe consultar elartículo 110 de la norma NTC 2050.

• La distancia mínima de las partes laterales de la celda del transformador a lapared del local de 0.50 metros.

Los transformadores instalados en bóvedas de dedicación exclusiva para equiposeléctricos deben ser tipo semiestanco, al igual que todos los equipos allí instalados.Además, en este sitio no debe almacenarse combustible de ninguna clase.

5.4.4 Transformadores para Montaje en Subestaciones Subterráneas

En el centro de la ciudad de Cali y en las vías y sectores detallados en el anexo No.1.1 del capítulo 1 de la presente norma se exige la instalación del transformador ensubestaciones subterráneas o en subestaciones tipo pedestal conectado a la red dedistribución subterránea.

Para servicios industriales y de acuerdo con la reglamentación, se aceptantransformadores ubicados al nivel del piso. En este caso la subestación debe poseeruna malla de cerramiento para la seguridad de las personas, cuya altura mínima seráde 2.50m y la distancia a cualquier parte energizada del sistema eléctrico no debeser menor de 3.1 metros. En estas subestaciones deben colocarse avisospreventivos de seguridad, de acuerdo con el artículo 11 del RETIE.

Para subestaciones subterráneas debe consultarse la Norma de Construcción.


Los transformadores de distribución serán del tipo subterráneo (Norma ANSIC57.12.24-1982), sumergibles ocasionalmente (VAULT TYPE), aislados en aceite,para ser instalados en cámaras subterráneas o tipo pedestal, (PAD-MOUNTEDNorma ANSI C57.12.26-1987), para ser instalados en las zonas de protecciónambiental de las vías públicas o en los separadores viales, de acuerdo con lareglamentación definida en esta norma y con lo establecido en el POT.

Para redes particulares, conjuntos residenciales horizontales o verticales cerrados einteriores para edificios, los transformadores deben ser del tipo subterráneo opedestal. La subestación de pedestal se instala sobre una base de concreto yadyacente a una cámara subterránea.

Los transformadores para redes particulares deben ser aislados en líquidorefrigerante, con excepción de las subestaciones interiores a edificaciones, donde serecomienda utilizar aislamiento tipo seco.

5.4.4.2 Placa de Características.

La placa de características debe cumplir con lo que se indica en la sección 5.4.3.5.



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En las subestaciones interiores se debe tener en cuenta lo indicado en 5.4.3.6.

En estas subestaciones se deben colocar avisos preventivos de seguridad, como seindican en el artículo 11 del RETIE. Las puertas de acceso a la subestación debenestar provistas de mecanismos que bloqueen el ingreso para personal no autorizado.

En subestaciones subterráneas deben observarse todas las recomendaciones quese indican en las Normas de Diseño.

Las figuras Figura 5.1 y Figura 5.2 ilustran de manera esquemática la configuraciónpara el montaje de la subestación y el circuito secundario en zona subterránea conalta, media y baja densidad de carga en las redes en el área de influencia deEMCALI.

5.4.4.4 Conexión de los transformadores a las redes subterráneas.

La conexión a las redes subterráneas de media tensión se realizará a través debarrajes, cajas de maniobra o equipos tipo pedestal dependiendo de la filosofía dediseño. Los cables de la acometida en media tensión se deben seleccionar con baseen los criterios que se indican en el capítulo 2 de esta norma.

La distribución en baja tensión en cámaras subterráneas de los transformadores serealiza a través de conectores sumergibles de uno a cuatro terminales y de frentemuerto unidos a sus bujes secundarios los cuales alimentan tableros de interruptoresautomáticos tipo sumergible, de 4 a 6 circuitos, mediante conductores de cobresuave con aislamiento THW. Los tableros de BT para los circuitos subterráneosdeben disponer en su etapa inicial de diseño al menos de dos circuitos de reserva.

Los conductores se fijan a los tableros de baja tensión mediante conectores de cobretipo tornillo.

Los conductores que conectan los transformadores en poste o en piso a loscortacircuitos, deben ser de cobre duro desnudo de 21.14 mm2 (4 AWG).

Los conductores que conectan los transformadores pedestal o sumergibles ointeriores a la red de media tensión de EMCALI, deben ser de cobre monopolarreticular, 90° C, de los siguientes calibres, de acuerdo con el nivel de tensión:

Tensión (kV) Conductor (Cobre monopolar)

13.2 33.62 mm2 (2) (15 kV)

34.5 53.50 mm2 (1/0) (35 kV)

5.4.5 Transformadores Secos

Para algunas aplicaciones específicas, por ejemplo para el montaje en un nivelsuperior o en instalaciones industriales para ambientes específicos, es recomendablela utilización de este tipo de transformadores.



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5.4.5.1 Valores nominales de potencia.

No existe una clasificación específica para los valores normalizados de potencia, sinembargo, se encuentran en los valores estandarizados para los transformadoresinmersos en aceite.


Los transformadores secos son auto refrigerados y de diseño especial. Son equiposmás costosos que los tradicionales y, como se indicó, se utilizan para aplicaciones enambientes muy específicos. Pueden ser de dos tipos:

• Transformador tipo seco abierto: Aquel en el cual los devanados están encontacto directo con el aire.

• Transformador tipo seco encapsulado en resina: Aquel en el cual losdevanados se encuentran completamente recubiertos para su protección por unamasa de resina con una carga mineral.

Según sus características de operación (potencia y tensiones nominales deoperación) pueden ser:

Tipo 1:

• Designación: transformador seco de 15 kVA a 2000 kVA, serie MT 15 kV,serie BT 1,2 kV.

• Potencia: entre 15 kVA y 2000 kVA

• Tensión de serie de alta menor o igual a 15 kV, y mayor que 1,2 kV.

• Tensión de serie de baja tensión menor o igual a 1,2 kV

Tipo 2:

• Designación: transformador seco de 10 kVA a 1000 kVA, serie AT 1,2 kV,serie BT 1,2 kV.

• Potencia: entre 10 kVA y 1000 kVA.

• Tensión de serie de alta menor o igual a 1,2 kV

• Tensión de serie de baja tensión menor o igual a 1,2 kV

Un transformador tipo seco está diseñado para ubicarlo en una celda concompartimentos para los cables de alta y baja tensión en un espacio con adecuadacirculación de aire. Los compartimentos deben estar separados por una barrera demetal u otro material rígido y debe estar pintado preferiblemente de color gris natural.

Cada compartimiento debe tener una puerta construida para proporcionar acceso acada sección. Debe existir uno o más dispositivos de seguridad que deban serremovidos antes que la puerta del compartimento de alta tensión pueda ser abierta.



NORMAS DE DISEÑO



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La estructura del transformador y los compartimentos deben construirse de formaque no permitan el desensamblaje, rotura o desprendimiento de cualquier puerta,panel o repisa las puertas en la posición de cerrado y asegurado.

Los bordes inferiores de la celda deben ser construidos de forma que faciliten el usode dispositivos de anclaje y que sean accesibles solamente desde el interior de loscompartimentos.

El transformador debe estar provisto con dispositivos para levantar o izar, que esténpermanentemente unidos a la estructura, de tal forma que puedan proporcionar unlevantamiento balanceado, distribuido en una dirección vertical, del transformadorcompletamente ensamblado. Sobre la superficie de la unidad se deben marcar loscentros de gravedad del transformador. Debe ser diseñado para proporcionar unfactor de seguridad de 5.

La base del transformador debe ser reforzada en su base, de forma que pueda rodaren dos direcciones: paralelo hacia un lado del transformador y en ángulos rectoshacia éste.

5.4.5.3 Placa de Características.

La placa de características debe cumplir con lo que se indica en la sección 5.4.3.5.


En las subestaciones interiores se debe tener en cuenta lo indicado en 5.4.3.6.

En estas subestaciones se deben colocar avisos preventivos de seguridad, como seindican en el artículo 11 del RETIE. Estos avisos deben ser con fondo amarillo y eldiagrama y las letras en color negro, de 50x100 cm. Las puertas de acceso a lasubestación deben estar provistas de mecanismos que bloqueen el ingreso parapersonal no autorizado.

En subestaciones subterráneas deben observarse todas las recomendaciones quese indican en las Normas de Diseño.

5.4.6 Transformadores de Alumbrado Público independiente de EMCALI.

Los conductores que se utilizarán serán de cobre suave aislamiento THW (75°C) ylos calibres se seleccionan de la siguiente manera (para pases subterráneos):

Capacidad Transformador (kVA) Calibre conductores. mm2 (AWG) Cobre0 – 10 21.14 (4)

> 10 – 15 53.50 (1/0)> 15 – 25 107.21 (4/0)

Los conductores en el poste deben instalarse a través de conductos galvanizadosadosados al mismo y cuya selección debe realizarse conforme la presente norma.



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5.5 Selección del transformadorEl transformador se selecciona con base en la capacidad nominal del mismo. Paraseleccionar la capacidad del transformador se calcula su demanda máxima, DMAX,utilizando el mismo procedimiento descrito en el numeral 2.1.2.3 de la presentenorma. (Selección de conductores - Cálculo de las cargas).

El cálculo de la capacidad de transformadores en circuitos de alumbrado públicoindependiente, se hace con base en los kVA nominales de las luminarias que seránatendidas por el transformador.

Una vez establecida la demanda máxima, se selecciona el transformador apropiadopara el tipo de instalación, con base en lo indicado por la Tabla 5.5.

Por encima de las capacidades anotadas, la capacidad del transformador será lainmediatamente superior a DMAX.

Si las redes diseñadas pueden convertirse en redes de uso general, se deben aplicarademás de los criterios de selección anteriores, los indicados en las tablas 5.4 y 5.5para transformadores bifásicos y trifásicos respectivamente.

De acuerdo con el numeral 5.5.1 la cargabilidad de los transformadores no debesuperar el 84% para urbanizaciones abiertas y con posibilidad de ampliación haciaun segundo o tercer piso.

La Figura 5.4 esboza de manera esquemática el procedimiento para la selección deltransformador económico.

5.5.1 Selección de transformadores para urbanizaciones:

Cuando se trata de urbanizaciones abiertas en las cuales las viviendas sólo tienen unnivel (un piso) con posibilidad de expansión (construcción de 2 o más pisos), elcálculo de los transformadores debe considerar una reserva del 16 %. Además laregulación en estos casos no debe superar el 3% en el nodo terminal de los circuitossecundarios.

5.5.2 Conexión a las Redes Aéreas.

La conexión de los transformadores a las redes aéreas en baja tensión se realiza através de conductores de cobre, aislamiento THW, duro (bajantes), paratransformadores en poste y suave para transformadores en piso, cuyos calibres seespecifican en la Tabla 5.8, de acuerdo con la capacidad (kVA) del transformador.

La unión entre los conductores de cobre y los conductores de la red aérea en bajatensión se realiza mediante conectores bimetálicos dentados, a razón de dos (2)conectores por cada unión.

La conexión en media tensión entre los transformadores y la parte inferior de loscortacircuitos se realiza mediante conductor de cobre duro desnudo No 4.



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Tabla 5.1. Reglamentación para la instalación de subestaciones que alimenten redes en bajatensión.

Prop.(S/E +

Red B.T.)

UbicaciónSubestación (1)

Tipo deServicio (2) Tipo de S/E Capacidad

Transf. (kVA) Restricc.

Zona de protecciónambiental de la vía

públicaCualquiera En poste 75(2F), 112.5(3F) Ver anexo 1.1

Ver nota(3)


pública,preferiblemente, o

andén

Cualquiera Subterránea 25(2F ), 500(3F) Ver anexo 1.1Ver nota(3)

Zona de protecciónambiental de la víapública >=1.5m o

separadores >=3.0m.

Alumbradopúblico En poste (4) 25(2F)

Separadores concanales de

aguas lluvias onegras

EM

CA

LI


pública >= XCualquiera Pedestal (4) 25(2F), 112.5 (3F) para

X >= 1.50m.

Zonasadyacentes acanales de

aguas lluvias onegras

Cualquiera En poste 75(2F), 112.5(3F) (3)Zona de protecciónambiental de la vía

pública Industrial En plata-forma

225(3F-13.2kV)112.5(3F-34.5kV)

En poste 75 (2F), 112.5(3F)

Cualquiera Enplataforma

225(3F)(3)

Cualquiera Pedestal 75 (2F), 500(3F) Área deantejardín (3)

Interior enGabinete

75 (2F) Libre (3F)

Zona comunal Privada

CualquieraSubterránea 75(2F), Libre (3F)

Interior al predio Industrial Exterior enpiso

167.5(2F) a 13.2kV,333 (2F) a 34.5kV, libre

(3F)

Par

ticul

ar

Zona privada de usopúblico Cualquiera Pedestal 75 (2F), 225(3F) (3), (5)

(1) En la zona rural debe entenderse como zona de protección ambiental la adyacente a una vía(2) El área de servicio industrial se indica en la Figura 1.1.(3) Solo se pueden instalar transformadores bifásicos mayores a 25 kVA, con autorización deEMCALI, en sitios donde no existan redes trifásicas en media tensión.(4) No se permite la ubicación de más de dos subestaciones sobre la vía limitada por una cuadra.(5) Planeación Municipal define la Zona privada de uso público y estudia la viabilidad para suinstalación.



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Tabla 5.2. Características generales de transformadores.

Prop. Tipo detransf.

CapacidadNominal (kVA)

Relación detensión(Voltios)

Observaciones

1525

37.550

Bifásicos

75

13200/240/120Para alimentar redes de usogeneral de baja tensión en el áreade influencia de EMCALI

4575

112.5

EM

CA

LI

Trifásico

150

13200/120/208Para alimentar redes de usogeneral de baja tensión en el áreade influencia de EMCALI

Libre hasta 75 13200/240/120Servicio(s) no industrial(es) hasta20 kVA de demanda máxima cadaservicio

Libre hasta 167.5 13200/LibreBifásicos

Libre hasta 333 34500/Libre Servicio industrial

Libre 13200/120/208 Serv. residencial y/o comercial

PA

RTI

CU

LAR

TrifásicoLibre 13200/Libre

34500/Libre Serv. no residencial y/o comercial

Tabla 5.3. Características generales de transformadores para montaje en pedestal.Tipo de transf. Capacidad Nominal (kVA) Relación de tensión (Voltios)

2537.55075

100

BifásicosRed EMCALI

167

13200/240-12034500/240-120

10304575

112.5150225300400500630750800

1000125016002000

Trifásico Red.EMCALI

2500

13200/208-12034500/208-120

Particular Libre34500/Libre13200/libre



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Tabla 5.4. Valores nominales de alta tensión y características eléctricas de transformadoresy conectores.

Transformadores Características eléctricas del conector primariocompletamente ensamblado.

Tensión Nominal en A.T. BILTensión nominal delprimario (V)

BIL(kV) Fase a Tierra

(kV)Fase-tierra /fase-

fase (kV)(kV)

Tensión de ensayoen seco a 60 Hz

durante 1 min. (kV)11400 a 13800

34500 Grd Y/1992095

**150*8.3-15.2

21.18.3/14.4 ó21.1/36.6

95-125150

34 ó 4050

Para valores nominales completos de conectores, véase la norma IEEE 386: 1985.* El rango de conector requerido debe ser especificado.** Cuando se especifique un BIL de 125 kV, se deben hacer estudios adecuados de puesta a tierra yprotección contra sobretensiones.

Tabla 5.5. Selección de Transformadores particulares.Demanda Máxima DMAX (kVA) Transformador Bifásico Transformador Trifásico

0 – 10 10 30> 10 – 15 15 30> 15 – 25 25 30> 25 – 30 37.5 30

> 30 – 37.5 37.5 45> 37.5 – 45 50 45> 45 – 50 50 75> 50 – 75 75 75

> 75 – 112.5 - 112.5> 112.5 – 150 - 150> 150 – 225 - 225

Nota : En general la capacidad del transformador será la inmediatamente superior a DMAX. La máximacapacidad por cada transformador aceptada para servicio residencial es 630 kVA.

Tabla 5.6. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores bifásicosSECTOR Capacidad KVA Rango de Carga [kVA] Porcentaje de Carga [kVA)

Mínimo Máximo Mínimo Mínimo Máximo10 6.50 11.91 1,930 65% 119%15 11.91 17.33 2,103 79% 116%25 17.33 29.24 2,349 69% 117%

37.5 * 29.24 44.40 2,883 78% 118%50 * 44.40 59.56 3,684 89% 119%75 * 59.56 71.47 4,329 79% 95%

Urbano

100 71.47 120.00 5,077 71% 120%10 6.50 11.91 2,296 65% 119%15 11.91 17.33 2,468 79% 116%25 17.33 29.24 2,847 69% 117%

37.5 * 29.24 44.40 3,457 78% 118%50 * 44.40 59.56 4,477 89% 119%75 * 59.56 89.88 5,069 79% 120%

Rural

100 89.88 120.00 5,990 90% 120%



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Tabla 5.7. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores trifásicos.Rango de Carga [kVA] Porcentaje de Carga [kVA

SECTOR CapacidadKVA Mínimo Máximo Mínimo Máximo15 6.50 17.33 43% 116%30 17.33 35.73 58% 119%45 35.73 53.06 79% 118%

75 * 53.06 89.88 71% 120%112.5 * 89.88 134.27 80% 119%

Urbano

150 134.27 179.75 90% 120%15 6.50 17.33 43% 116%30 17.33 35.73 58% 119%

45 * 35.73 53.06 79% 118%75 * 53.06 89.88 71% 120%

112.5 * 89.88 134.27 80% 119%

Rural

150 134.27 179.75 90% 120%

Tabla 5.8. Calibre de los bajantes de los transformadores. Red aérea.Transformador (kVA) Conductor bajante (Cobre - THW) mm2 (AWG)

Bifásico Trifásico Fase: Para transformador 2F o 3FNeutro: Para transf. 1F

Neutro: Paratransformador 3F

15 - 21.14 (4) 21.14 (4)25 45 53.50 (1/0) 21.14 (4)

37.5 - 53.50 (1/0) 21.14 (4)50 75 107.21 (4/0) 53.50 (1/0)75 112.5 2 x 107.21 (4/0) 107.21 (4/0)- 150 2 x 107.21 (4/0) 107.21 (4/0)

5.6 Sistema de Puesta a TierraEl objetivo del sistema de puesta a tierra es:

• Proteger la integridad de los personas y de los equipos contra daños porsobretensiones.

• Proporcionar al sistema eléctrico una adecuada conducción de las corrientes defalla a tierra.

• Brindar un único punto de referencia para el equipo electrónico sensible.

Para que un sistema de puesta a tierra sea eficiente y confiable es necesario,además del número de electrodos y elementos requeridos, que se disponga devalores de resistencia a tierra adecuados, los cuales deben medirse en sitio, yconfrontarlos con los límites establecidos, a fin de garantizar la evacuación rápida ysegura de las corrientes de falla.

El conductor de puesta a tierra debe cumplir con lo indicado en la sección 250 de lanorma NTC 2050. El conductor puesto a tierra de un circuito ramal debe ser de colorblanco o gris natural. El conductor de puesta a tierra de los equipos debe ser de



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color verde o verde con una franja amarilla, como lo indica el artículo 210-5 de laNTC 2050.

5.6.1 Sistema de Puesta a Tierra en Redes Aéreas

En redes de distribución aéreas en baja tensión el sistema de puesta a tierrageneralmente está compuesto por un electrodo de 2400 mm x 1.5875 mm (5/8”). Seconectan sólidamente a tierra los siguientes puntos:

• Los Transformadores de Distribución, conectando entre sí, el neutro y la carcazadel transformador, con el electrodo de puesta a tierra al pie del poste de concreto.El conductor bajante de puesta a tierra se instala al interior del conducto que debedisponer el poste de concreto, el cual debe tener 19.1 mm (3/4") de diámetro. Enel caso de instalarse transformadores en postes existentes, sin conducto interno,el conductor de puesta a tierra debe instalarse en un tubo metálico galvanizadode 19.1 mm (3/4") de diámetro, este conductor debe estar protegido para evitarcontacto directo con las personas (NTC 3582).

• Los descargadores de sobretensiones del Transformador, utilizando el mismoconductor bajante que une el neutro y la carcaza del transformador.

• El neutro de la red aérea en baja tensión en todos los postes terminales delcircuito, a través del conducto interno de dichos postes, el cual debe tener, parapostes secundarios, 12.7 mm (1/2") de diámetro.

Nota: Los electrodos que se instalen adyacentes a los postes deben quedarlocalizados a una distancia mínima de un (1) metro del pie del poste.

5.6.2 Sistemas de Puesta a Tierra en Redes Subterráneas.

El sistema de puesta a tierra se construye para subestaciones subterráneas,pedestal, interiores o al nivel de piso, mediante mallas de tierra cuadradas orectangulares formadas por cuadrículas de conductores enterrados, las cuales tienenen su perímetro electrodos de 2400 mm x 1.5875 mm (5/8”), de acuerdo con eldiseño de la malla, que pueden tener electrodos iguales adicionales en la unión delos conductores entre sí.

En redes de distribución subterráneas serán puestos sólidamente a tierra lossiguientes elementos:

• El neutro y la carcaza del transformador, así como las partes metálicas de todoslos gabinetes metálicos existentes en la subestación y las pantallas metálicas delos cables subterráneos primarios, el cual debe conectarse solamente en elextremo que llega a la subestación principal, excepto cuando la longitud de laacometida excede los 80 m.

• En subestaciones tipo pedestal, los descargadores de sobretensiones delTransformador.



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5.6.3 Conexión de Puesta a Tierra en Acometidas en Baja Tensión.

En las acometidas en baja tensión conectadas a redes de distribución aéreas osubterráneas en baja tensión se debe instalar un electrodo de puesta a tierra de 2400mm x 1.5875 mm (5/8”) en el punto conexión, donde serán puestos sólidamente atierra los siguientes elementos:

• Barraje neutro y estructuras metálicas de cajas y tableros.

• Barraje de puesta a tierra en el tablero. Desde aquí se derivan de manera radialtodas las conexiones necesarias para los equipos que deben estar conectados alsistema de puesta a tierra.

• El conductor entre las cajas o tableros de medidores y el electrodo de puesta atierra se instala a través de conducto metálico galvanizado cuando va a la vista(conductor aislado), o en conducto PVC (conductor desnudo), cuando vaembebido en muro.

Se exceptúan aquellos casos en los cuales en el tablero principal se dispone de unbarraje para conexión al sistema de puesta a tierra conectado directamente alsistema de puesta a tierra de la subestación.

5.6.4 Instalación de sistemas de puesta a tierra.

5.6.4.1 Selección del conductor de puesta a tierra en redes aéreas.

• En redes aéreas en baja tensión la puesta a tierra de los neutros y la carcaza detransformadores, que es la misma para los descargadores de sobretensiones, serealizará mediante conductor de cobre duro aislado (NTC 3582), dependiendo dela capacidad y de los niveles en media y baja tensión del transformador, como seindica en la Tabla 5.9.

• En los postes terminales de redes aéreas en baja tensión el conductor de puestaa tierra será No. 4 AWG Cu - DD.

5.6.4.2 Selección del conductor de puesta a tierra en redes subterráneas.

En subestaciones subterráneas, pedestal, interiores o al nivel del piso, el conductorde puesta a tierra será el mismo que el de la malla de tierra.

5.6.4.3 Resistencia de puesta a tierra.

La resistencia de puesta a tierra debe ser garantizar la evacuación segura decorrientes de falla. El valor máximo de resistencia de las puestas a tierra en redes dedistribución aérea en baja tensión, es de 10 ohmios. Para verificar este valor sedeben realizar mediciones de la resistencia de puesta a tierra con un medidor detierras (megger).



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Es importante conocer la resistividad del terreno en el cual se instalarán loselectrodos de puesta a tierra, la cual varía según el tipo de suelo: Humedad, acidez,profundidad y homogeneidad del mismo.

Si la resistividad del suelo es tal que no es posible obtener la resistencia deseada,debe tratarse el suelo mediante químicos alrededor de cada electrodo, disminuyendoasí la resistividad del suelo.

5.6.5 Diseño de mallas de tierra.

El cálculo de la malla de puesta a tierra se efectúa según los criterios adoptados porla norma ANSI/IEEE 80 y la Guía C6292.4 (Resol. CREG 070 de 1998) en suactualización más reciente. Para las cámaras de transformación y maniobra ysubestaciones tipo pedestal deben cumplir con las siguientes características básicas:

5.6.5.1 Cámaras de transformación y maniobra:

- Dimensiones de la malla: 2.40m x 3.00m

- Cuadrículas: 0.60m x 0.60m

- Resistencia máxima de puesta a tierra: 3.0 Ohmios (máximo 10 ohmios)

- Conductor: 107.21 mm2 (4/0 AWG)- Cu – desnudo

- Tiempo de despeje de la falla: 40 milisegundos (artículo 15 - RETIE)

- Tensión de malla: 500 voltios (artículo 15 - RETIE)

- Profundidad de la malla: 0.50m

- Número de electrodos: 4

- Resistividad del terreno: 20 Ohm-m (trinchera preparada con carbónpulverizado)

- Resistividad superficial: 20000 Ohm-m (Piso de caucho o vinilo)

5.6.5.2 Subestaciones tipo pedestal:

- Profundidad de la malla (m): 0.5 o 0.6

- Resistividad del terreno (Ohm-m): 50 (terreno preparado), para resistividadmenor debe demostrarse con registros los valores logrados.

- Resistividad superficial (Ohm-m): 3.000 (piso de grava), 10.000 (pisoconcreto), 20.000 (piso de caucho o vinilo)

- Los demás parámetros básicos utilizados para el cálculo de la malla depuesta a tierra debe acogerse a los criterios adoptados por la normaANSI/IEEE 80 y el Artículo 15 del RETIE.



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Tabla 5.9. Selección del conductor de puesta a tierra.Calibre conductor de puesta a tierra mm2 (AWG) – Cu DD)

13.2 kV 34.5 kVCapacidad del

transformador (kVA)208V-220V 440V 208V-220V 440V

0 – 45 21.14 (4) 21.14 (4) 21.14 (4) 21.14 (4)> 45 – 75 53.50 (1/0) 21.14 (4) 21.14 (4) 21.14 (4)

> 75 – 112.5 53.50 (1/0) 33.62 (2) 33.62 (2) 21.14 (4)>112.5 - 150 67.44 (2/0) 33.62 (2) 33.62 (2) 21.14 (4)>150 – 225 107.21 (4/0) 53.50 (1/0) 53.50 (1/0) 21.14 (4)

Tabla 5.10. Calibre de los bajantes de los transformadores subterráneosConductor bajante (Cobre) mm2 (AWG)

Trifásico Fase: Para transformador 3F Neutro112.5 2x107.21 (4/0) 107.21 (4/0)150 3x107.21 (4/0) 2x107.21 (4/0)225 3 x 126.67 (250) 2x126.67 (250)

5.7 Protecciones de sobrecorriente para transformadores.Los transformadores deben disponer de elementos adecuados que los protejan delas corrientes de cortocircuito o sobrecarga, aislándolos apropiadamente. Loselementos que conforman el sistema de protección del transformador son:

• Cortacircuitos y fusibles en media tensión.

• Totalizador en baja tensión.

Para casos especiales, dependiendo del tipo de instalación (p. Ej., aplicacionesindustriales, instalaciones en nivel 4, industria), se requiere además de equiposespeciales como interruptores en media tensión y relés o elementos de protecciónauxiliar que no están cubiertos por esta norma.

5.7.1 Cortacircuitos en media tensión.

Los cortacircuitos de distribución son de un polo, tipo abierto (de expulsión), de caídaautomática (dropout), para servicio a la intemperie e instalación vertical, equipadoscon elementos que le permitan operar bajo carga por medio de pértiga, condispositivo de apertura con carga (Load-buster) y portafusibles para la instalación defusibles tipo dual. Los cortacircuitos se instalan en cruceta independiente junto a losdescargadores de sobretensiones, para transformadores trifásicos, a una distanciade un metro por encima de la parte superior de los bujes de media tensión deltransformador, en el caso de transformadores en postes, o a la misma distancia porencima de la parte superior de los bujes de los transformadores de medida, en elcaso de subestaciones en piso.

La conexión de los cortacircuitos a la parte superior de los descargadores desobretensiones y a los bujes de media tensión de los transformadores se realizamediante conductores de cobre duro desnudo de 21.14 mm2 (4 AWG).



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Para seleccionar la capacidad interruptiva de los cortacircuitos, se debe calcularprimero el nivel de cortocircuito simétrico partiendo del nivel de corto circuitosuministrado por EMCALI. Si este valor es inferior a 20 kA, se seleccionará uncortacircuito con capacidad interruptiva de 20 kA; si es superior a 20 kA, la capacidadinterruptiva mínima de cortocircuito simétrico o corriente mínima de interrupciónsimétrica del cortacircuito corresponderá al valor inmediatamente superior alcalculado.

Tabla 5.11. Características generales de cortacircuitos

Valores NominalesPARAMETRO UNIDAD13.2 kV 34.5 kV

Tensión Máxima kV eficaz 15 38Corriente continua o permanente A 100 100Corriente de interrupción simétrica kA 10.6(*) 5.0(*)

(*) Para casos especiales, se requerirán cortacircuitos de mayor capacidad decorriente de interrupción.

5.7.2 Cortacircuitos y fusibles en media tensión.

Para transformadores en poste y al nivel del piso se utilizan los cortacircuitos yfusibles que se describen en la presente norma.

Los transformadores tipo sumergible o pedestal deben incorporar el sistema deprotección de sobrecorriente del transformador mediante fusibles de media tensión,cuya capacidad de corriente nominal no debe exceder el 300% de la corrientenominal primaria del transformador.

Para subestaciones interiores los transformadores se instalan en compartimentosmetálicos auto soportados, con o sin equipo de medición en media tensión. Encompartimiento independiente se deben instalar, para servicios industriales,seccionadores de operación tripolar bajo carga equipados con fusibles. Paraservicios no industriales, se permite la instalación de seccionadores para operaciónsin carga (cuchillas de corte), si no existen motores trifásicos o si existen pero cadauno de ellos posee su propia protección por ausencia de tensión en una fase.

En instalaciones con equipo de medida en media tensión, el compartimiento demaniobra debe ser independiente del compartimento de medida.

Los fusibles en las subestaciones interiores se calculan con base en los criteriosindicados en el numeral 5.7.4, teniendo en cuenta que la corriente nominal de losfusibles no exceda el 300% de la corriente nominal del transformador.

En las subestaciones tipo Pad mounted se debe proveer fusibles limitadores decorriente y se debe utilizar con protección primaria de baja corriente; con el fin deminimizar los esfuerzos sobre el equipo y sobre el sistema de protección en caso deuna corriente de falla de gran valor. Este fusible se utiliza en los transformadores



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para aislar y proteger el equipo que ha fallado; opera en caso de falla interna y es deltipo no reemplazable.

5.7.3 Fusibles

Son elementos termo fundentes con características de tiempo inverso que cumplencon las siguientes funciones:

• Protección contra cortocircuitos.

• Protección contra sobrecargas.

• Aislamiento del transformador fallado.

• Soporte de corrientes de arranque y sobrecarga por corto tiempo.

El grado de protección del fusible se determina superponiendo la curva de capacidadtérmica, mecánica y de sobrecarga del transformador y las curvas características decorriente - tiempo (Amperio - seg.) de fusión mínima del fusible, seleccionando elfusible cuya curva de máximo tiempo de fusión lo cubra totalmente, es decir, la curvadel fusible que quede totalmente al lado izquierdo de la curva de capacidad térmicadel transformador y que no opere para la corriente de INRUSH del transformador.

5.7.4 Tipos de fusibles

Para la selección correcta de los accesorios se deben tener en cuenta las siguientesdescripciones:

5.7.4.1 Fusible bayoneta, tipo sensor de corriente

Este tipo de fusible es utilizado para proteger al equipo de sobrecorriente dañina o alsistema de distribución de posibles fallas del equipo. Se recomienda su utilización enserie con un fusible limitador de corriente ELSP y con un fusible de respaldo porenlace de aislamiento. Este tipo de fusible es reemplazable.

5.7.4.2 Fusible tipo dual.

Adicionalmente monitorea la temperatura del punto caliente del equipo y limita elcalentamiento de éste por sobrecargas prolongadas o condiciones ambientales. Estetipo de fusible es reemplazable.

5.7.4.3 Fusible de respaldo por enlace de aislamiento

La función que cumple este fusible es de detección contra corrientes que excedan lacapacidad de protección del fusible bayoneta sensor de corriente. Este fusible notiene definida la capacidad de interrupción y brinda protección adicional, en caso deremplazar el fusible bayoneta sensor de corriente, cuando el transformador hafallado. Este tipo de fusible no es reemplazable.



NORMAS DE DISEÑO



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5.7.4.4 Fusible limitador de corriente ELSP

Este tipo de fusible se debe utilizar con protección primaria de baja corriente;minimiza los esfuerzos sobre el equipo y sobre el sistema de protección en caso deuna corriente de falla de gran valor. Este fusible se utiliza en los transformadorespara aislar y proteger el equipo que ha fallado; opera en caso de falla interna y es deltipo no reemplazable.

Para la selección de los fusibles duales, la corriente de la curva característica defusión mínima, If, debe cumplir con los siguientes requisitos técnicos, a temperaturaambiente de 40°C y carga precedente del 90% de capacidad nominal (NormasICONTEC 2482 y 2797):

5.7.5 Coordinación.

Cuando existan acometidas particulares en media tensión, se deben coordinar losfusibles en el arranque de la acometida con los fusibles propios del transformador.

Para tal efecto, el tiempo, en la curva de máximo tiempo de aclaración (MaximumClearing Time), del fusible interno no exceder el 75% del tiempo, en la curva detiempo mínimo de fusión (Minimum Melting Time), del fusible externo.

Cuando se instalen transformadores con capacidades iguales o mayores a 225 kVAdebe verificarse la capacidad de los fusibles instalados aguas arriba del circuitoalimentador y coordinar con EMCALI el cambio de aquellos con capacidad inferior al150% de la carga nominal en el punto donde estén instalados.

5.7.6 Interruptores termomagnéticos en baja tensión.

Con excepción de las subestaciones en poste de propiedad de EMCALI, en todotransformador se debe instalar un interruptor termomagnético general o totalizador enbaja tensión.

Si la subestación es de propiedad particular y está localizada en poste o en piso, eltotalizador deberá localizarse en zona de propiedad particular, interior en edificación.

La capacidad nominal del totalizador no debe ser superior al 250% de la capacidadnominal secundaria del transformador. (Norma ICONTEC 450-3-a).

5.7.7 Protección de sobrecarga del transformador

• Para transformadores menores o iguales a 50 kVA bifásicos ó 150 kVA trifásicos:El tiempo de operación debe ser menor que los que se indican para las siguientescargas:



NORMAS DE DISEÑO



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Carga (If = KIn) Valor de K Tiempo Valor de K (Horas)1.55 11.33 21.17 41.06 80.89 24

In = Corriente nominal del transformador.

• Transformadores mayores de 50 kVA y menores o iguales a 250kVA bifásicos omayores de 150 kVA y menores de 800 kVA trifásicos: El tiempo de operacióndebe ser menor que los que se indican para las siguientes cargas:

Carga(If=KIn) Valor de K Tiempo (Horas)1.13 11.03 20.97 40.94 80.91 24

• Para soporte térmico de transformadores categoría I (bifásicos de 5 a 500 kVA ytrifásicos de 15 a 500 kVA): El tiempo de operación debe ser menor que los quese indican para las siguientes cargas (NORMA ICONTEC 2797):

Carga (If = KIn) Valor de K Tiempo (segundos)111.8 0.1

25 211.3 106.3 304.75 603.0 3002.0 1800

• Para corriente de conexión de transformadores (corriente INRUSH), El tiempo deoperación debe ser mayor que los que se indican para las siguientes cargas(NORMA ICONTEC 2797):

Carga (If = KIn). Valor de K Tiempo (Segundos)25 0.0112 0.16 1.03 10.0

De acuerdo con los requisitos anteriores resultan curvas características de fusiblespara cada tipo de transformador, los cuales se pueden identificar simplemente con lacapacidad del transformador y el tipo de transformador (bifásico ó trifásico).

• Verificación.

La capacidad nominal de los fusibles en media tensión no puede ser superior al250% de la corriente nominal primaria del transformador, si no existe protección enbaja tensión y al 300% si existe protección en baja tensión (Norma ICONTEC 450-3-a).



NORMAS DE DISEÑO



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5.7.8 Interruptores termomagnéticos en baja tensión.

En todo transformador de propiedad particular se debe instalar un interruptortermomagnético general o totalizador en baja tensión, cuyas capacidades, nominal einterruptiva mínima, deberán calcularse como se explica en el capítulo 2 de lapresente norma.

La capacidad nominal del totalizador no debe ser superior al 250% de la capacidadnominal secundaria del transformador (Norma ICONTEC 450-3-a).

5.7.9 Protecciones de sobretensión para transformadores.

Los transformadores tipo pedestal deben poseer protección contra sobretensiones,tipo terminal preformado, los cuales deben instalarse en el gabinete deltransformador.

Para transformadores en poste o al nivel del piso, se utilizarán los descritos en estasNormas.

Tabla 5.12. Accesorios para transformadores tipo pedestal. Configuración radial o mallaCantidad de acuerdocon la configuraciónAccesorioRadial/fase Malla

Véanselas notas

Buje pozo 1 2 1Buje inserto 1 2 1Buje integral 1 2 1Buje inserto integral doble 1 1 2,3Buje de parqueo 1 1 3Conjunto soporte fusible bayoneta 1 1 7Fusible bayoneta tipo sensor de corriente o tipo sensor dual 1 1 4,5Fusible de respaldo por enlace de aislamiento 1 1 5,6Fusible de respaldo limitador de corriente “ELSP” 1 1 5,4Seccionador apertura – cierre 1 1 4,7,8Seccionador secuencial de 4 posiciones X 1 3,7,8Conector separable aislado (codo) 1 2 4,7Adaptador de pantalla 1 2 3Descargador de sobretensiones separable aislado 1 1 3Tapón de aislamiento X 1 3

1) El buje inserto se debe entregar instalado; si se instala buje pozo, no se coloca buje integral, yviceversa.

2) Se coloca en caso de instalación de descargadores de sobretensiones.3) Opcional.4) Obligatorio.5) Los fusibles deben estar coordinados, de acuerdo con las recomendaciones. del fabricante de

éstos.6) Este tipo de fusible no se instala, si se instala un fusible limitador de corriente.7) Para operación o conexión bajo carga.8) Según diagrama, va el seccionador ON – OFF o el secuencial de posiciones.



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Tabla 5.13. Normas aplicables:NORMA NTC - OBJETO (Antecedente Internacional)

316 Transformadores. Prueba de calentamiento (ANSIC57.12.90 e IEC 76)317 Transformadores. Definiciones (IEC 76)375 Transformadores. Medida de la resistencia de los devanados (IEC 76)380 Transformadores. Pruebas eléctricos. Generalidades (IEC 76 y BS 171)

471 Transformadores. Relación de transformación. Verificación de la polaridad yrelación de fase.

532 Transformadores. Aptitud para soportar el cortocircuito (ANSI C 52.12.00)618 Transformadores. Placa de características (IEC 76)737 Transformadores. Especificaciones de devanados y sus derivaciones (IEC 76)800 Transformadores. Designación (IEC 76)801 Transformadores. Limites de calentamiento (IEC 76)

818 Transformadores. Bifásicos, auto refrigerados y sumergidos en aceite, pérdidas,corriente sin carga y tensión de cortocircuito

819 Transformadores. Trifásicos, auto refrigerados y sumergidos en aceite, pérdidas,corriente sin carga y tensión de cortocircuito

836 Transformadores. Niveles de aislamiento (IEC 76.3)837 Transformadores. Prueba del dieléctrico(IEC 76)1005 Transformadores. Determinación de la tensión de cortocircuito (ANSI C57.12.90)

1031 Transformadores. Pruebas para determinar pérdidas y corriente sin carga (ANSIC57.12.90)

1057 Transformadores. Valores nominales potencias aparentes (ANSI C57.12.00)

1058Transformadores de distribución sumergidos en aceite con refrigeración natural.Requisitos de funcionamiento en condiciones de altitud y temperatura diferentesa las normalizadas (ANSI C57.12.00 e IEC 76)

1358 Transformadores. Certificado de pruebas (ANSIC57.12.00)1465 Especificaciones para aceites minerales (ASTM D3487)1490 Transformadores bifásicos accesorios (ANSI C57.12.20)1656 Transformadores trifásicos, accesorios (ANSI C57.12.20)1759 Empaques premoldeados resistentes al aceite para transformadores eléctricos1954 Electrotecnia transformadores reconstruidos y reparados requisitos.2076 Galvanizado en caliente (ASTM A 153)2135 Guía para fórmulas de evaluación de pérdidas

2482 Transformadores de distribución sumergidos en aceite con 65 ºC de elevación detemperatura en los devanados. Guía de cargabilidad (ANSI C57.91)

2501-2 Herrajes conectores para transformadores de distribución y de potencia conterminales con tensión ≤ 34.5 kV y superior a 1.2 kV, corriente máxima de 150 A.Herrajes conectores para transformadores de distribución y de potencia menoresde 5 MVA y tensión de serie 1.2 kV (lado de baja tensión)

2784 Guía para el embalaje, almacenamiento y transporte de transformadores dedistribución

2743 Electrotecnia campos de prueba para transformadores, requisitos mínimos yclasificación

2784 Electrotecnia guía para la selección de fusibles para transformadores dedistribución.

2878 Electrotecnia guía para la selección de pararrayos.3396 Guía para la aplicación de pinturas en transformadores

3445 Electrotecnia Transformadores trifásicos auto refrigerados, tipo y encapsuladosen resina, corriente sin carga, pérdidas y tensión de corto circuito.



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NORMA NTC - OBJETO (Antecedente Internacional)

3582 Electrotecnia Guía para la puesta a tierra de transformadores con tensión deserie 15 Kv.

3600 Electrotecnia. Guía para la realización e interpretación del ensayo de impulso atransformadores.

3607 Electrotecnia, accesorios para transformadores trifásicos de potencia entre 2000y 20000 Kva.

3609 Electrotecnia. Ensayos mecánicos a transformadores de distribución.3654 Transformadores de potencia tipo seco.

3680Electrotecnia. Cambiador de derivaciones para operación sin tensión. ANSI IEEEtrial use standard distribution and power transformers short circuit test code(ANSI C 57.12.90. A).

3997Transformadores de distribución tipo pedestal auto refrigerados concompartimentos para uso con conectores premoldeados de alta tensión, aisladosseparables para proveer frente muerto, lado de alta tensión.Transformadores trifásicos tipo ocasionalmente sumergibles, de potencia igual omenor o igual a 2500 kVA, con alta tensión menor o igual a 34.500 v estrellaaterrizada /19.920 v , baja tensión menor o igual a 400 v.Métodos de ensayo para proveer la compatibilidad de materiales con aceiteaislante eléctrico derivado del petróleo.Método de ensayo para fluidos con silicona, utilizados en aislamiento eléctrico.

4559Electrotecnia. Método de ensayo para establecer la compatibilidad entremateriales de construcción y los fluidos de silicona utilizados como aislamientoeléctrico.Guía para la aceptación de fluidos menos inflamables y su mantenimiento entransformadores. Electrotecnia Guía de propiedades de aceites dieléctricos con alto punto deignición derivados del petróleo.Electrotecnia Guía para la aceptación de fluidos de silicona aislante y sumantenimiento en transformadores.

4907Accesorios para transformadores bifásicos de potencia superiores a 167 Kva. yno mayores de 500 Kva., y de transformadores trifásicos con potenciassuperiores a 150 Kva y no mayores a 2000 Kva.Transformadores de distribución bifásicos tipo pedestal auto refrigerados, de altatensión 34.500 v, ground y /19920 y menores, baja tensión 240/120, 167 Kva ymenores con compartimentos para uso con conectores de alta tensiónseparables aislados.

5110 Cajas de maniobras tipo compartimiento para uso con conectores premoldeadosde media tensión aislados, separables para proveer frente muerto.

5.8 Protecciones de Sobretensión para Transformadores.Los transformadores, en redes de distribución aéreas, deben estar protegidos contrasobretensiones transitorias de origen interno (producidas por alteraciones propias delsistema) o atmosférico (externo), a través de descargadores de sobretensiones.

5.8.1 Instalación.

Los descargadores se conectan entre cada fase y tierra, utilizando cable de cobreduro desnudo, el cual irá a través del conducto interno del poste de concreto hasta la



NORMAS DE DISEÑO



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puesta a tierra (al pie del poste). En el caso de no existir poste con conducto interno,el conductor de puesta a tierra debe instalarse a través de un conducto metálicogalvanizado exterior de 19.1 mm (3/4") de diámetro adosado al poste mediante cintasy hebillas de acero inoxidable.

Los descargadores se conectan a la red de media tensión mediante entice y cableACSR. Luego éste se empalma con cable de cobre duro desnudo con conectoresbimetálicos de compresión que se seleccionan de conformidad con la Tabla 2.29. Lasconexiones entre estos conductores de cobre y los de ACSR se realizan medianteconectores bimetálicos tipo tornillo (2 por conductor).

La conexión de los descargadores de sobretensiones a los cortacircuitos se realizacon conductor de cobre duro desnudo de 21.14 mm2 (4 AWG). En el caso de lostransformadores bifásicos se deben instalar los descargadores sobre el tanque deltransformador, en los orificios normalizados para tal fin.

5.8.2 Características

Se utilizarán descargadores tipo óxido metálico de Zinc, sin explosores (Gaps), paraservicio a la intemperie.

El descargador de óxido metálico tiene resistencias de óxido de Zinc (normalmentecombinado con pequeñas cantidades de cobalto, antimonio, bismuto y manganeso).

La mayor no linealidad presentada en descargadores de óxido de Zinc permiteutilizarlos sin explores, además estos equipos disminuyen los valores nominalesutilizados y mejoran los márgenes de protección, lo cual reduce los niveles deaislamiento (BIL) de los equipos.

Tabla 5.14. Características generales de pararrayos.Valores NominalesParámetro Unidad 13.2 kV 34.5 kV

Tensión KV 12 30Corriente de descarga KA 10 10

5.9 TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN CON TRANSFORMADORES DECORRIENTE INTERNOS.

Los transformadores de distribución que se instalarán en las redes del Sistema deDistribución de EMCALI deberán contener en su interior transformadores de corrienteen los bujes de baja tensión, estos son necesarios para realizar balances de energíacomparando los KWh medidos en el transformador con los KWh medidos en losclientes asociados al transformador.El conjunto de TC´s internos deberán estar disponibles y debidamente marcados enel exterior del tanque de los transformadores de distribución, e identificados conconductores de color negro y rojo para los monofásicos y para los trifásicos amarillo,azul y rojo, las conexiones de salida se deben conectar con terminales macho



NORMAS DE DISEÑO



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hembra y deben llegar a una porta bornera exterior fijada a la pared del tanque deltransformador.

Figura 5.1. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterráneacon alta densidad de carga (Redes EMCALI)

(Léase los calibres de los conductores así: #6 = 13.29 mm2 (6), #4 = 21.14 mm2 (4), #1/0 = 53.50 mm2

(1/0), # 4/0 = 107.21 mm2 (4/0))



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Figura 5.2. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterráneacon media o baja densidad de carga (Redes EMCALI)

(Léase los calibres de los conductores así: #6 = 13.29 mm2 (6), #4 = 21.14 mm2 (4), #1/0 = 53.50 mm2

(1/0), # 4/0 = 107.21 mm2 (4/0))



NORMAS DE DISEÑO



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Figura 5.3. Diagrama unifilar. Medición en media tensión con equipo auxiliar exterior.



NORMAS DE DISEÑO



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No

Si

Si

INICIO

T ransformador para Usuarios Nuevos

Reem plazo de un transformador existente

Identificar el T ipo de P royecto

Existen M ediciones

de Carga

Identificar curva de carga diaria y carga pico

Si

Identificar tipo y número de usuarios

No

Identificar carga pico a partir de las curvas de dem anda m áxima

diversificadas

Identificar curva de carga pico típica de acuerdo al tipo de

usuario

Incrementar la carga de acuerdo al m odelo de carga

tipo ram pa

n años de crecim iento de la carga a una Tasa

anual , r

D eterminar capacidad del transformador con curvas de

Cargabilidad Económica (CE)

El trafo queda en

sobrecarga?

Especificar el transformador definido con las curvas de

cargabilidad económica

No

Verificar Cargabilidad E conóm ica (CE) vs. Cargabilidad Vida Ú til

(CV U)

CE < CV U

Escoger un transformador de capacidad inm ediatamente

superior

Determinar duración del pico en horas

Determinar m áxima Cargabilidad V ida Ú til

(CVU), Norm a ANSI C-53

FIN

Figura 5.4. Procedimiento para seleccionar el transformador económico.

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