TEMA 5
CENTROS DE TRANSFORMACIÓN
---- 00O00----
5.1.- CONCEPTO DE CENTRO DE TRANFORMACIÓN.
Comencemos recordando el motivo del empleo de los transformadores.
En principio, los alternadores generan la energía eléctrica a una tensión entre 15.000 y 25.000 V que se eleva
para su transporte a 66, 132, 220, 380, 500 kV; una vez cerca de los grandes centros de consumo, se reduce
para su distribución entre 45 y 66 kV, pero si el suministro es ya para utilización, la distribuciónes a 15,20 o
30 kV; por último, los centros de transformación, reducen estos valores hasta la tensiónempleada por
industrias y viviendas.
El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión en su artículo 4o dice que las tensiones nominales utilizadas en
la distribución de corriente alterna serán: (líneas secundarias)
a) 230 V entre fases para las redes trifásicas de tres conductores.
b) 230 V entre fase y neutro y 400 V entre fases para las redes trifásicas de 4 conductores.
La frecuencia de la red será de 50 Hz.
Podrán utilizarse otras tensiones y frecuencias, previa autorización, siempre que no se produzcan
perturbaciones en otras instalaciones ni reduzca el nivel de seguridad de las personas o bienes.
5.2.- CLASIFICACIÓN DE LOS CENTROS DE TRANSFORMACIÓN.
Los centros de transformación se pueden clasificar atendiendo a:
-
Propiedad. Pueden ser propiedad de la empresa suministradora de la energía (Iberdrola, Endesa, Unión
Fenosa...) o de propiedad particular.
Murgui
1
INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
-
Emplazamiento. Pueden ser de intemperie, en cuyo caso el
transformador va montado sobre postes de hormigón y está al
aire libre; su potencia no puede exceder los 160 kVA.
Los de interior van instalados en recintos normalmente
llamados casetas; estas pueden estar alojadas en:
-
Edificios independientes.
-
En edificios para otros usos pero que cumplan las
condiciones de instalación, maniobra, mantenimiento,
inspección y ventilación.
-
En plantas bajas de edificios.
-
En sótanos.
-
En la ciudad de Valencia se quiere
optar
por las o
grandes yneutr0’
pararrayos
”
r
r
aparatos
rotondas
Tomas de tierra de:
-
Acometida. Pueden ser de acometida aérea cuando la línea que
llega al centro es aérea y subterránea cuando entra por debajo
del nivel del suelo.
—
Situación. Pueden ser de superficie cuando se sitúan sobre el
nivel del suelo y subterráneas cuando se sitúan por debajo del
nivel del suelo.
Transformador de intemperie
Al margen de estas clasificaciones, cuando las necesidades lo requieran por cuestiones de seguridad, los centros
de transformación de interior, podrán estar divididos en celdas separadas y en cada una de ellas se instalarán los
distintos componentes que se requieren para entrada de línea, salida, corte, seguridad...
Entrada de
5.3.- CONSTITUCIÓN BÁSICA DE UN CENTRO DE
TRANSFORMACIÓN.
Línea de BT
Los elementos básicos que necesariamente ha de disponer un
centro de transformación son los siguientes:
-
Seccionador
Línea de llegada de alta tensión.
Seccionadores.
Elementos de protección.
Transformador.
Cuadro de baja tensión.
Línea de salida de baja tensión.
Puesta a tierra.
Fusibles
Rejilla de
protección
Transformador
Tal como se ha indicado en el apartado anterior todos ellos podrán
estar situados en un mismo recinto o en celdas aisladas.
La constitución y misión de estos elementos se estudian al final de
este tema.
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2
Tierra para
aparatos
pararrayos
Tierra para
neutro
INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
5.4.- CONSTITUCION GENERAL DE UN CENTRO DE TRANSFORMACIÓN.
El centro de transformación anterior, es el más elemental y el que se suele emplear en finales de línea de
poblaciones pequeñas; vamos a ver a continuación un centro de transformación mas generalizado (como por
ejemplo el de nuestro Instituto).
Recordemos que los elementos generales empleados en los centros de transformación son los interruptores,
seccionadores, barras de conexión, fusibles, disyuntores, aparatos de medida, transformadores de tensión e
intensidad, etc.
Todos estos elementos se montan en celdas independientes, aunque unidas una a la otra y a través de sus
tabiques pasan los conductores de la energía; en su parte delantera, disponen de rejillas o también de placas
metálicas para protección y a través de ellas salen los ejes de los aparatos de protección para ser manejados en
caso necesario mediante pértigas:
Celdas de líneas (entrada de línea de AT y salida de línea de BT).
Celda de protección.
Celda del transformador.
Celda para cuadro de baja tensión o celda de medida.
Celda de entrada de línea. A esta celda llega la línea de alta tensión y consta de un interruptor de corte para
poder aislar la línea en un momento determinado y un seccionador de puesta a tierra para hacer la desconexión
a tierra cuando sea necesario.
Celda de salida de línea. De esta celda sale la línea de baja tensión que se encarga de alimentar los lugares de
consumo; está equipada también con un interruptor de corte y de un seccionador de puesta a tierra.
Celda de protección. En ella se alojan los elementos de protección de toda la instalación:
Interruptor general automático que protege contra las sobrecargas o cortocircuitos producidos antes de
la instalación; este interruptor provocará el corte de las tres fases del sistema.
Seccionador de puesta a tierra.
Tres fusibles para la línea de alta o media tensión.
Estos elementos se estudian a continuación.
Celda del transformador. Donde queda instalado el transformador con sus elementos de refrigeración tanto
natural como forzada y filtrado de aceite. A veces se dispone también de una celda para protección exclusiva
del transformador con los interruptores y fusibles adecuados y en donde los interruptores pueden ser
gobernados de forma directa o indirecta mediante relés, dependiendo de la intensidad con que se trabaje.
Celda de cuadro de baja tensión. Es la celda donde van instalados los aparatos de medida en baja tensión, por
lo tanto irán conectados al secundario del transformador.
5.5.- ELEMENTOS DE MANIOBRA Y PROTECCIÓN EN LOS CENTROS DE TRANSFORMACIÓN.
Los elementos que vamos a estudiar a continuación pueden emplearse tanto de forma automática para
protección del centro de transformación o también algunos de ellos de forma manual para efectuar alguna
maniobra.
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3
INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
5.5.1.- AISLADORES.
Como los conductores empleados en las líneas aéreas suelen ir desnudos, para sujetarlos a los soportes,
necesitaremos algún elemento aislante y estos son los aisladores.
Los materiales empleados en la fabricación de aisladores son: la esteatita y las resmas epoxi que se caracterizan
por su gran resistencia mecánica y la porcelana y el vidrio que son más económicos pero con peores
características; de hecho el vidrio ya está en desuso.
De interior
De exterior
5.5.2.- FUSIBLES.
Es conocido que la primera protección de los circuitos se realiza mediante cortacircuitos fusibles; encargados
de interrumpir el circuito en el que se intercalan por fusión de uno de sus elementos, cuando la corriente que los
recorre sobrepasa durante un cierto tiempo el valor para el que están diseñados.
Está constituido por:
- Una parte externa o cuerpo construido de baquelita, porcelana vitrificada, o algún material
refractario y no higroscópico.
- En sus extremos unas cápsulas de cierre que en algunos casos pueden acabar en cuchillas y
deben ser tratadas electrolíticamente con el fin de que no se oxiden evitando la resistencia
de contacto. Estas cápsulas se acoplan a unas placas de cierre también inoxidables que
forman parte del soporte del fusible o zócalo.
- En su interior el conductor construido de materiales de fácil fusión como hilos de cobre,
plomo, plata,...
- El relleno que envuelve al conductor es arena de cuarzo o ácido bórico y su misión es
impedir que se propague el fuego al fundirse el conductor.
- Por último suelen llevar un indicador de fusión en el centro de las placas de cierre de un
color que contraste con las mismas.
J
o
O
0
Los tipos de fusibles se caracterizan por:
-
Valor de la tensión de servicio en kV.
Valor de la corriente nominal en A.
Dimensiones del cartucho expresando el diámetro y la longitud.
Poder de corte en kV.
Tensión de aislamiento del zócalo en kV.
Para reponer un fusible fundido, habrá de actuarse del siguiente modo:
1) Si se ha fundido el fusible, lógicamente se habrá abierto el disyuntor de protección.
2) Abrimos el seccionador de protección, con lo que quedamos aislados del embarrado de entrada que
estará en tensión; pero se tendrá que abrir también el seccionador de baja tensión por si hay
alimentación por otra red.
3) Conectar el seccionador de puesta a tierra si lo hay o si no descargar la tensión a través de una pértiga.
4) Por último comprobar la ausencia de tensión y reponer el fusible.
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4
INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
intensidades admisibles (A) para una temperatura ambiente de 40 °C. N.° de conductores con carga y naturaleza dei aislamiento
Conductores aislados en
tubos empotrados en
paredes aislantes
Cables multiconductores
en tubos empotrados en
paredes aislantes
»
A2
c:
3x
PVC
3x
PVC
3x
2x
XLPE XLPE
: o EPR o EPR
2x
PVC
Conductores aislados en
tubos<2) en montaje superficial i
o empotrados en obra
3x
PVC
Cables multiconductores en
tubos'2* en montaje superficial
y empotrados en obra
B2
3x
2x
XLPE XLPE
o EPR o EPR
2x
PVC
3x
PVC
3x
PVC
Cables multiconductores al
aire Ubre*4'. Distancia a la
pared no inferior a 0,3D
«
■
.
m
!#
Cables unipolares
separados mìnimo D
m •
D es ei diàmetro del cable
£
«E2
1
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O
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°
1
(S
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(i)
2
3
4
5
6
7
S
9
11,5
16
21
27
37
49
64
77
94
13
17,5
23
30
40
54
70
86
103
13,5
18.5
24
32
44
59
77
96
117
149
180
208
236
268
315
360
15
21
27
36
50
66
84
104
125
160
194
225
260
297
350
404
16
22
30
37
52
70
88
110
133
171
207
240
278
317
374
423
-
18
25
34
44
60
80
106
131
159
202
245
284
338
386
455
524
21
29
38
49
68
91
116
144
175
224
271
314
363
415
490
565
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
185
240
300
1
G)
x O
X O
CL
Tabla 4.3
3x
XLPE
o EPR
3x
PVC
1
-§ :
x?
€
<
a :
Q. :
%
C.«¡5
-Q
3x
XLPE
O EPR
3x
PVC
11
15
20
25
34
45
59
■§ -£
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Q.
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3x
2x
XLPE XLPE
oEP R oE P R
1,5
2,5
3
o
CÇ
2x
PVC
3x
PVC
Sección mm2
ce
G
0
c
3x
2x
XLPE XLPE
o EPR o EPR
2x
PVC
Cables unipolares en
contacto mutuo. Distancia a
la pared no inferior a D
* *
2x
XLPE
o EPR
3x
XLPE
o EPR
2x
PVC
Cables multiconductores
directamente sobre la
pared !3)
» ■*
3x
2x
XLPE XLPE
o EPR o EPR
2x
PVC
-
96
119
145
188
230
267
310
354
419
484
Intensidades en am perios para conductores de cobre
3xPVC - línea formaba por tres contíu&ores unipolares o uno írlpolaf aislados con polictoruro cíe vinilo
2xPVC - línea formada por dos conductores unipolares o uno bipolar aislados con polieloruro de virtió
3xXLPE o EPR » jjnea formada por tres conductores unipolares o uno tripolar aislados- con poüefileno reticuiado {XLPE} o etilene propilene (EPR)
2xXLPE o EPR « linea formada por dos conductores unipolares o uno bipolar aislado® con p o r t e ñ o ratlcutedo {XLPE} o eüíeno p ro p in o {EPR}
10
24
33
45
57 1
76
105
123
154
188
244
296
348
404
464 ”
552
640
11
____
166
205
250
321
391
455
525
601
711
821
5.5.3.- SECCIONADORES.
Son aparatos encargados de abrir o cerrar un circuito en vacío y han de ser de corte visible; es decir, abren un
circuito, siempre que por él no circule corriente o is ta es despreciable y además podamos ver su apertura sin
error; además la distancia de seccionamiento ha de ser la exigida.
En las estaciones transformadoras, los seccionadores son de accionamiento manual y son capaces de soportar
las corrientes normales del circuito e incluso las de cortocircuito para tiempos especificados; se construyen
unipolares y tripolares y en cuanto a accionamiento pueden ser giratorios, deslizantes, de pantógrafo y
basculantes; el empleo es según necesidades.
Seccionador unipolar de columnas giratorias
Seccionador unipolar de cuchillas giratorias
Deslizantes
Los de cuchilla constan de dos aisladores; uno fijo y el otro apoya la cuchilla móvil que al accionarla se
incrusta en el contacto fijo, cerrando el circuito. Los deslizantes disponen el contacto móvil sujeto por dos
aisladores; un tercer aislador soporta el contacto fijo; son los mas empleados en celdas de transformación. Los
de columnas constan de dos columnas fijas extremas y una giratoria central y en cuya parte superior lleva la
barra que hace de contacto móvil. Los de pantógrafo constan de una sola columna en cuya parte superior se
encuentra el pantógrafo que desliza sobre el conductor; suele emplearse en tracción eléctrica. En la actualidad,
se construyen seccionadores con poder de corte para situaciones especiales.
Los seccionadores de puesta a tierra, son aparatos encargados de conectar o desconectar la puesta a
tierra de un aparato o instalación; protege contra las corrientes de fuga y su accionamiento es normalmente
manual. Algunos de ellos se construyen para que puedan soportar corrientes de cortocircuito durante un instante
determinado, pero no para condiciones normales del circuito.
5.5.4.- INTERRUPTORES.
Son aparatos capaces de abrir o cerrar un circuito a plena carga a tensión nominal; su accionamiento es manual.
Cuando abren el circuito, al estar en carga se producirá un arco que habrá de extinguirse; los procedimientos
empleados en la extinción del arco son:
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INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
. . -
De antena aérea o de cuernos. El calor hace ascender el arco que se autoextingue al separarse las
antenas.
De soplado magnético. Basados en la propiedad que poseen los campos magnéticos de extinguir el
arco; se trata de disponer una bobina en el lugar donde se ceba el arco y que se activa en el momento de
la apertura del circuito.
De vacío.
De hexafloruro de azufre (gas).
De soplado neumático. Al igual que el soplado magnético,
una bomba de aire está llena cuando el circuito está cerrado;
al abrirse el circuito, la bomba se desinfla y la boquilla
dirige el aire entre los contactos donde se produce el arco,
extinguiéndolo.
En baño de aceite. Disponiendo los contactos sumergidos
en el interior de una cuba de aceite; el inconveniente es el
desprendimiento de gases que se puede producir,
provocando una explosión.
.- Los interruptores automáticos o disyuntores son interruptores
capaces de abrir un circuito en carga por causa de una sobrecarga o
de un cortocircuito, por lo tanto son los encargados de la protección
de las instalaciones y de los transformadores.
Interruptor de antenas
—
Los interruptores se caracterizan por su poder de corte, que es la intensidad para la
que el aparato se desconecta y se mide en kA y poder de cierre, el valor de la
intensidad para la cual se vuelve a conectar. Otra propiedad de los interruptores
automáticos es que también pueden accionarse manualmente.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
5.5.5.- AUTOVÁLVULAS O PARARRAYOS.
Interruptor automático
Los autovalvulares son elementos constituidos por materiales de resistencia
variable (VDR resistencia dependiente de la tensión y no lineal llamados varistores) y su misión es proteger las
instalaciones y transformadores, de sobretensiones para las que no están previstas estos elementos; tanto de tipo
atmosférico como de otro tipo.
Su funcionamiento es como sigue: si a la subestación transformadora le llega la tensión
nominal, la autoválvula se comporta como un circuito abierto (resistencia infinita) no
permitiendo el paso de la corriente: pero si la tensión es mas elevada, se comporta como
un conductor (resistencia cero) permitiendo el paso de la corriente hacia tierra,
impidiendo su entrada en la subestación, por lo que han de ir instalados en la entrada.
A
í é
Conductor
Se caracterizan por su tensión nominal y por la corriente de descarga para la que son
atierra
capaces de proteger; las mas empleadas son las de 5 kA para protección de elementos en
redes de media tensión y los de 10 kA en las zonas donde haya muchos días de tormenta Autoválvula
(nivel isoceráunico superior a 15).
5.5.6.- TERMÓMETROS.
Son los aparatos empleados para controlar la temperatura del aceite en que van
sumergidos los grandes transformadores; las misiones que cumplen estos
termómetros, son:
Indican la temperatura del aceite.
Accionan una alarma a una determinada temperatura del aceite.
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INSTALACIONES DISTRIBUCION tema 5 Centros transformación
Desconectan el transformador cuando la temperatura del aceite alcanza un valor límite.
El ejemplo del dibujo indica 44°; la alarma saltaría a los 50° y desconectaría el transformador a los 70°
5.5.7.- RELE DE BUCHHOLZ.
Es un relé de protección de aparatos refrigerados por aceite y equipados
con depósito de expansión; en el transformador va colocado en la parte
superior del mismo con el fin de detectar la presencia de gases y debe
situarse entre la cuba del transformador y el depósito de expansión con el
fin de que siempre esté lleno de aceite.
Al poner en servicio el transformador se puede acumular una pequeña
cantidad de aire debido a las burbujas que quedarán aprisionadas en los
bobinados, tubos o radiadores y que al circular el aceite o por vibraciones,
se desprenden ascendiendo a la parte superior.
Este aire no es explosivo, pero como casi todos los problemas eléctricos se traducen en chispas o arcos
eléctricos y como los bobinados del transformador están inmersos en la cuba de aceite, estos problemas pueden
dar lugar a la descomposición de una pequeña parte del aceite que se transforma en gas, que ascenderá a la
parte superior y este si es explosivo.
El funcionamiento del relé Buchholz consiste en la detección de los gases acumulados en el mismo y actúa
mediante dos flotadores situados a distinto nivel; el mas elevado nos avisa de la presencia de gas y el inferior
desconecta el transformador.
CUESTIONARIO.
1
2.3.4.5.6.7.8.9.-
Explicar la función que cumple un centro de transformación.
Indicar los elementos básicos que forman parte del centro de transformación.
Que son las celdas.
Explicar la función que cumplen los aisladores en el centro de transformación.
Indica las partes que componen un fusible.
Que son los seccionadores.
Que miden los aparatos que van en el cuadro de B.T. del centro de transformación.
Para que se utilizan los termómetros en el centro de transformación.
Donde va situado el relé de Buchholz y por que.
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