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Universidad de ExtremaduraEscuela de Ingenierías IndustrialesÁrea de Ingeniería Eléctrica
Tecnología Eléctrica 5º Curso Ingeniero Industrial Fermín Barrero
Universidad de ExtremaduraEscuela de Ingenierías IndustrialesÁrea de Ingeniería Eléctrica
Tecnología Eléctrica 5º Curso Ingeniero Industrial Fermín Barrero
Tema Di-AT 1Centros de transformación
Curso 06/07
TE0/07-CTs 2Definición y normativaInstalación provista de uno o varios transformadores de Media Tensión (MT) a Baja
Tensión (BT), con sus aparatos y obra complementaria precisos.Instalación provista de uno o varios transformadores de Media Tensión (MT) a Baja
Tensión (BT), con sus aparatos y obra complementaria precisos.
COMPONENTES BÁSICOS:Equipo de MTTransformador (es)Equipo de BT
COMPONENTES BÁSICOS:Equipo de MTTransformador (es)Equipo de BT
Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas y centros de transformación (RCT)
- Instrucciones Técnicas complementarias (MIE-RAT nº...)Reglamento electrotécnico para baja tensión (RBT)
- Instrucciones Técnicas complementarias (ITC-BT nº...)Normas Tecnológicas de la edificación (NTE)Ordenanzas MunicipalesRecomendaciones UNESA (RU)
Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas y centros de transformación (RCT)
- Instrucciones Técnicas complementarias (MIE-RAT nº...)Reglamento electrotécnico para baja tensión (RBT)
- Instrucciones Técnicas complementarias (ITC-BT nº...)Normas Tecnológicas de la edificación (NTE)Ordenanzas MunicipalesRecomendaciones UNESA (RU)
TE0/07-CTs 3
Interior con celdas prefabricadas (esquema CT de compañía)
TE0/07-CTs 4
Celdas de línea (llegada o salida de línea)
• Interruptor-seccionador con seccionador de puesta a tierra.
• Enclavamientos mecánicos
TE0/07-CTs 5Celdas de protección (interruptor-fusibles)
1 Aparamenta2 Juego de barras3 Conexión de
cables y fusibles4 Mando
11 AparamentaAparamenta22 Juego de barrasJuego de barras33 Conexión de Conexión de
cables y fusiblescables y fusibles44 MandoMando
cerrado
abierto
a tierra
• Interruptor-seccionador con seccionador de puesta a tierra.Asociado con fusibles. Cuando el fusible funde por cortocircuito acciona y abre el interruptor.
• Enclavamientos mecánicos
TE0/07-CTs 6Celdas de disyuntorCeldas de disyuntor
1 Seccionador
2 Juego de barras
3 Conexión y aparamenta
4 Mando
11 SeccionadorSeccionador
22 Juego de barrasJuego de barras
33 Conexión y Conexión y aparamentaaparamenta
44 MandoMando
Alternativa a Interruptor-fusible.Mejor pero más caroPráctica habitual: para S trafo > 800 kVA
TE0/07-CTs 7
Celdas de medida
Para alojar trafos de tensión y trafo de corriente
TE0/07-CTs 8
Nivel de aislamiento de un elemento
Definido por las tensiones de prueba que puede soportar sin deteriorarse. Para MT son (valores normalizados en MIE-RAT 12):
• Tensión de 50 Hz aplicada durante 1 minuto.
• Impulso de tensión tipo rayo (1,2/50 μs)
TE0/07-CTs 9Equipo MT. Niveles de aislamiento normalizados (parte de EN 60694 y MIE-RAT 12)
3045
1520
66
1063
TensiónRed
(kV)
(valor de pico)(valor de pico)
TE0/07-CTs 10
Protección sobretensiones: Pararrayos
TE0/07-CTs 11Ejemplo elección para MT
Material:Tensión nominal red = 20 kVTensión asignada máxima red (Um) = 24 kVTensión asignada soportada a frecuencia red durante 1 minuto = 50 kVTensión asignada soportada tipo rayo = 125 kV
Pararrayos (ABB PEXLIM R)Tensión asignada máxima red (Um) = 24 kVCorriente de descarga nominal = 10 kATensión residual < 70 kV
Selección básica• U nominal pararrayos > U máx red• U residual pararrayos < U soportada tipo rayo material
TE0/07-CTs 12
Instalación pararrayos(sólo para CTs alimentados por línea aérea)
TE0/07-CTs 13
Intensidad asignada en servicio continuo
…; 400; 630; 1250 A ---- > I bucle MT
en fusibles 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80, 100 A > I nominal trafo(seleccionar con datos fabricante, ver pag. siguiente)
Intensidad admisible de corta duración
…, 16; 20; 25; 31,5 kA
Poder de corte (valor eficaz de la componente de alterna de la corriente de corte)
• Seccionador: No tiene
• Interruptor:
…, 400, 630, 1250 A
• Interruptor automático:
…; 16; 20; 25; 31,5 kA
Poder de cierre (multiplicar I asignada de corta duración por 2,5)
Duración del cortocircuito: 1 segundo
Intensidad asignada en servicio continuo
…; 400; 630; 1250 A ---- > I bucle MT
en fusibles 6,3; 10; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80, 100 A > I nominal trafo(seleccionar con datos fabricante, ver pag. siguiente)
Intensidad admisible de corta duración
…, 16; 20; 25; 31,5 kA
Poder de corte (valor eficaz de la componente de alterna de la corriente de corte)
• Seccionador: No tiene
• Interruptor:
…, 400, 630, 1250 A
• Interruptor automático:
…; 16; 20; 25; 31,5 kA
Poder de cierre (multiplicar I asignada de corta duración por 2,5)
Duración del cortocircuito: 1 segundo
Equipo MT. Más Valores normalizados UNE 21-081:94 y UNE-EN 60-694:1998
corteI ∼
10Serie R10 (ISO 497-1973) razón 10 1,258925r = =
TE0/07-CTs 14Selección fusible protección trafo
De acompañamiento y protección de trafo >>>> Tipo aTr
TE0/07-CTs 15
CTDetalle 3D
TIERRAPROTECCIÓN
DE EXPULSION
TIERRANEUTRO
AUTOVALVULA
BT
TRAFO
ESQUEMA UNIFILAR
CORTACIRCUITO
AT
TE0/07-CTs 16
Transformador. Tipos constructivos
CatCatáálogos comercialeslogos comerciales
Ventajas secos• Menor coste instalación (no
obra civil)
• Mucho menor riesgo de incendio
Ventajas secos• Menor coste instalación (no
obra civil)
• Mucho menor riesgo de incendio
Inconvenientes secos• Mayor coste
• Mayor nivel de ruido
• Menor resistencia sobretensiones
• Mayores pérdidas en vacío
• No adecuados para intemperie
Inconvenientes secos• Mayor coste
• Mayor nivel de ruido
• Menor resistencia sobretensiones
• Mayores pérdidas en vacío
• No adecuados para intemperie
TE0/07-CTs 17
Transformador. Características
Tensión de cortocircuito (%)
Potencias asignadas (kVA); en negrilla valores preferentes.
4 o 4,56
25, 50, 100, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630
250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250, 1600, 2000, 2500
Tensiones 20 kV/400 V
Tipo de conexión Dyn11 (< 100 kVA, Yzn11)
Cambiador de tensiones típico 5 posiciones (la nominal más 4 tomas)
Ejemplo: Ejemplo: ±± 2,5 %; 2,5 %; ±± 5 %5 %
Trafos en baño de aceiteTrafos en baño de aceite•• Termómetro o termostatoTermómetro o termostato•• Relé Relé BuchholzBuchholz
Trafos con aislamiento secoTrafos con aislamiento seco•• Sondas PTC (termistores) sobre cada columna del trafo y convertSondas PTC (termistores) sobre cada columna del trafo y convertidor electrónico idor electrónico
con indicación fuera del trafo (por ejemplo en cuadro de BT)con indicación fuera del trafo (por ejemplo en cuadro de BT)
Protección sobrecalentamiento
TE0/07-CTs 18
Transformador en baño de aceite. Protección sobrecalentamiento
Termómetro que mide la temperatura del aceite. Señal de alarma (80ºC); señal de disparo (90ºC) que actúa sobre el interruptor de alimentación
Relé Buchholz. Detecta gases formados por cortocircuitos entre espiras. Señal de alarma y de disparo
TE0/07-CTs 19
Cuadro de BT
Para CT de compañía, según recomendación UNESA RU-6302B
Conexión con trafo cable RV 0,6/1 kV Aluminio (mínimo 150 mm2)Embarrado de pletinas de cobre de 80x5 mmMetálico con tensión soportada a 50 Hz entre fase y masa de 10000 V
TE0/07-CTs 20Cálculos. Determinación potencia nominal
receptores ampliacion simultaneidad utilizacioninstalados
0,9n
P k k k
S =
p.e. 1,3
Viviendas ITC-BT 10industrias ~ 0,4
Potencia consumida por un receptor menor
que su potencia nominal
Factor de potencia
TE0/07-CTs 21
Cálculos. Intensidades MT
113n
nn
SIU
=
11
13cc
ccn
SI
U=
1 1ˆ 1, 8 2cc ccI I=
Potencia de cortocircuito
en MT (Punto A). Típico 500
MVA
Ured pu
Zcc trafo pu= ucc trafo pu
Zred pu
B
AI cc pu1
TE0/07-CTs 22
Cálculos. Intensidades BT
223n
nn
SIU
=
2 2 2 2
22
red pucc cc pu n n
cc trafo pu
ncc
cc
UI I I I
Z
II
u
= =
=
2 2ˆ 1, 8 2cc ccI I=
Ured pu
Zcc trafo pu= ucc trafo pu
Zred pu
A
BI 2cc pu
= 0
= 1
TE0/07-CTs 23
Cálculos. Embarrado de MT. Solicitaciones térmicas
max admisiblenIs
δ δ= <
Permanente
Idea RLAT. Ver pag. siguiente
Cortocircuito (ver apdo. 5.7 de /Fbarrero/)
2
/
UNE 211003 1
Para Cu desnudo con 105ºC y 250ºC es 135
Con en A y en mm
ccMT cc
inicial final
I K S t
t t k
I S
= ⋅
−
= = =
135 /ccMT ccI S t= ⋅
TE0/07-CTs 24Idea para densidad de corriente admisible en servicio continuo
Idea : 1,5 – 10 A/mm2
Observar: Mayor sección, menor densidad de corriente admisible (razónese)
Tabla RLA. Para conductores sección circular
TE0/07-CTs 25Cálculos. Embarrado de MTSolicitación electrodinámica I
7 2 1ˆ2 10 ccf ID
−= ⋅
Fuerza máxima sobre barra central (Ley Biot-Savart)
Momento flector máximo (viga simplemente apoyada en sus
extremos con carga uniformemente repartida)
2
max 8FfLM =
216yW hb=
Momento resistente de la sección (p.e. Varilla sección rectangular)
max 2max (1200 kg/cm para Cu)Fadm
y
MW
σ≤
L
Dhb
y
y
TE0/07-CTs 26
Cálculos. EmbarradoSolicitación electrodinámica II
Según MIE-RAT 05 (lo mismo)
2 2
max admisible60cc
y
I LDW
σ≤
3 2con (cm), (cm), (cm ), (kA) y (daN/cm )y ccL D W I σ
TE0/07-CTs 27
7 22 10T ccLF ID
−= ⋅Sobredimensionado >>>>
Sistema trifásico equilibrado de corrientes Instante peor caso (t = 0)
ccI ˆ /2ccI ˆ /2ccI
abf
bcf
27 2
ˆ (3/4) 1ˆ1,5 102cc
T ab bc ccIf f f ID D
μπ
−= + = = ⋅
( )ˆ ˆ /22
cc ccab
I If
Dμ
π=
( )a ccI
( )ˆ coscca cci I tω=
( )( )ˆ cos 120ºb cc cci I tω= −
( )( )ˆ cos 120ºc cc cci I tω= +
( )b ccI
( )c ccI
( )a ccI ( )b ccI ( )c ccI
1 2 [N/m]2xyi ifD
μπ⋅=
atracción
repulsión
( )ˆ ˆ(0) cos 0a cc cc cci I I= =
( )( )ˆ ˆ(0) cos 120º /2b cc cc cci I I= − = −
( )( )ˆ ˆ(0) cos 120º /2c cc cc cci I I= + =
Sentido y valores de i en el instante t = 0
Sentidos de referencia de las corrientes
Fuerza por unidad de longitud entre dos corrientes
Fuerzas sobre la
barra central en t = 0
( )( )ˆ ˆ/2 /22
cc ccbc
I If
Dμ
π=
Demo Cálculo Fuerza máxima sobre barra central
TE0/07-CTs 28
Ventilación (MIE-RAT 14, sólo dice “con el fin de evitar calentamientos excesivos))
l Trafos aceite, con aislamientos Clase A
l Arrollamientos: 65 ºC.
l Capa superior aceite: 60 ºC.
l Trafos secos, aislamientos Clase F: 100 ºC.
Calentamientos máximos admisibles (sobre temperatura ambiente)
l Natural. Aberturas entrada y salida de aire
l Forzada. Cuando no sea posible la natural
Ventilación
TE0/07-CTs 29
Aberturas Ventilación
1,16perdidas totales
aireaire
PQ
θ=
Δ
2aireQSv
=
4,6 Hvθ
=Δ
AIRE 3 3kcal 4,187 kJ kg kJ 0,24 1,16 1,16
kg ºC 1 kcal m m ºCespC = ⋅ ⋅ =
2(m )
3(m /s)
(m/s)2S
1S1 20,92S S= Superficie abertura de salida del aire2S
1S Superficie abertura de entrada del aire
max 15ºCθΔ =Recomendación UNESA
?
TE0/07-CTs 30
Aberturas Ventilación en CTssubterráneos
TE0/07-CTs 31
Protección contraincendios(sólo para trafos con aceite, MIE-RAT 14)
Sistema pasivoSiempre
• Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite (volumen mayor de 50 l)
Sistema pasivoSistema pasivoSiempreSiempre
•• Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite Pozo debajo del trafo con capacidad para todo el aceite (volumen mayor de 50 l) (volumen mayor de 50 l)
Sistema activoVolumen aceite un trafo > 600 l (400 l ) Volumen aceite total > 2.400 l (1.600 l )
• Equipo extinción de activación automática.• Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso
de incendio.• Separación celda trafo(s) del resto del CT.
Sistema activoSistema activoVolumen aceite un trafoVolumen aceite un trafo > 600 l> 600 l (400 l ) (400 l ) Volumen aceite totalVolumen aceite total > 2.400 l> 2.400 l (1.600 l )(1.600 l )
•• Equipo extinción de activación automática.Equipo extinción de activación automática.•• Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso Compuertas de cierre automático de la ventilación en caso
de incendio.de incendio.•• Separación celda trafo(s) del resto del CT.Separación celda trafo(s) del resto del CT.
Valores para edificios de
pública concurrencia
TE0/07-CTs 32
Alzado pozo extinción
TE0/07-CTs 33
Alumbrado, señalización y material de seguridad
• Puerta de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de Seguridad).
• Cartel instrucciones primeros auxilios.• Taburete aislante para maniobras.• Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10
mA ó 30 mA
•• PuertaPuerta de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de de acceso y puertas de celdas con cartel indicador de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de riesgo eléctrico (dimensiones y colores según Normativa de Seguridad).Seguridad).
•• Cartel instrucciones primeros auxiliosCartel instrucciones primeros auxilios.•• Taburete aislante para maniobras.Taburete aislante para maniobras.•• Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10 Instalación BT del propio CT protegida con diferencial de 10
mAmA ó 30 ó 30 mAmA
Alumbrado Normal• Iluminación mínima 150 lux• mínimo dos puntos de luz.
Alumbrado de Emergencia.• Iluminación mínima 5 lux• Autonomía mínima dos horas
Alumbrado NormalAlumbrado Normal•• Iluminación mínima 150 luxIluminación mínima 150 lux•• mínimo dos puntos de luz.mínimo dos puntos de luz.
Alumbrado de EmergenciaAlumbrado de Emergencia..•• Iluminación mínima 5 luxIluminación mínima 5 lux•• Autonomía mínima dos horasAutonomía mínima dos horas
TE0/07-CTs 34
Bibliografía
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