Instalaciones de Distribución - Tema 1 PDF

INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución 1  / 1. Introducción y contextualización práctica 3 / 2. Estructura del sistema eléctrico...

INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución 1  / 1. Introducción y contextualización práctica 3 / 2. Estructura del sistema eléctrico 4 / 3. Características del sistema eléctrico 5 3.1. Características del sistema eléctrico 5 3.2. Líneas eléctricas 5 / 4. Centros de transformación 6 4.1. CT según su alimentación 6 4.2. CT según su propiedad 7 4.3. CT según su emplazamiento 7 4.4. CT según la acometida 9 / 5. Caso práctico 1: “Funciones de un CT” 10 / 6. Partes fundamentales de un CT 10 6.1. Celdas dentro de un CT 12 / 7. Caso práctico 2: “Identificar celdas” 12 / 8. Resumen y resolución del caso práctico de la unidad 13 / 9. Bibliografía 14 © MEDAC ISBN: 978-84-19872-17-3 Reservados todos los derechos. Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, bajo las sanciones establecidas en las leyes, la reproducción, transmisión y distribución total o parcial de esta obra por cualquier medio o procedimiento, incluidos la reprografía y el tratamiento informático.  Describir las estructuras princípiales de un sistema eléctrico. Clasificación de los centros de transformación (CT). Centros de transformación de interior, tipos y clasificación. Diferenciar las partes fundamentales de un centro de transformación. / 1. Introducción y contextualización práctica En este tema, estudiaremos las redes eléctricas principales y sus funciones. El tema se centrará especialmente en los centros de transformación, describiendo sus principales funciones y sus ubicaciones más comunes dentro del sistema eléctrico. A continuación, vamos a plantear un caso práctico a través del cual podremos aproximarnos de forma práctica a la teoría de este tema. Escucha el siguiente audio donde planteamos la contextualización práctica de este tema. Encontrarás su resolución en el apartado ‘Resumen y resolución Fig.1. Red de alta tensión y centro de del caso práctico’. transformación. Audio intro. “¡Accidente eléctrico!” http://bit.ly/3ZqPmoi  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución /4 / 2. Estructura del sistema eléctrico Definimos sistema eléctrico como el conjunto formado por las centrales generadoras de energía, las estaciones y subestaciones de transformación, así como las de distribución e interconexión y las líneas por las que se transporta la energía eléctrica. A su vez, este sistema se divide en tres subsistemas diferentes según su función en cada fase del proceso, como son: de producción, transporte y distribución. Subsistema de producción A: La generación de energía eléctrica se realiza a través de una variedad de fuentes, incluyendo centrales térmicas de combustión, centrales hidroeléctricas, centrales nucleares y fuentes renovables, como la energía eólica y solar. Subsistema de transporte B: El subsistema de transporte de energía eléctrica se encarga de trasladar la energía desde los puntos de generación hasta los puntos de consumo a través de líneas de transmisión de alta tensión. Comenzaría en las centrales transformadoras elevadoras de tensión, justo a la salida de las centrales generadoras. La Red Eléctrica Nacional (REE) es el organismo responsable de la gestión y supervisión de esta red. Subsistema de distribución C: El subsistema de distribución se encarga de distribuir la energía eléctrica desde las subestaciones de transmisión hasta los usuarios finales a través de líneas de baja tensión. Este subsistema es responsable de garantizar un suministro confiable y seguro de energía eléctrica a los consumidores. Además, el sistema eléctrico español también incluye un mercado eléctrico organizado, donde se negocian energía eléctrica y derechos de emisión de gases de efecto invernadero. Este mercado está regulado por el Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, y la Comisión Nacional de los Mercados y la Competencia (CNMC). En resumen, el sistema eléctrico español es un sistema complejo y altamente regulado, que trabaja para garantizar un suministro seguro y confiable de energía eléctrica a los consumidores en España. Fig.2. Red de sistema eléctrico.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN /5 MEDAC · Instituto Oficial de Formación Profesional / 3. Características del sistema eléctrico En este apartado, vamos a poner de manifiesto los principales rasgos del sistema eléctrico, tanto de nuestro país como de la mayoría de Europa, ya que el sistema está interconectado y comparte la mayoría de las peculiaridades. 3.1. Características del sistema eléctrico El número de fases más utilizado en un sistema eléctrico de alta tensión es el trifásico, y el monofásico es más común para la baja tensión. Las tensiones de servicio normalizadas se dividen en cuatro principales grupos según sus usos: » Baja tensión: de 127 a 400 V. » Media tensión: de 3 a 25 kV. » Alta tensión: de 30 a 110 kV. » Muy alta tensión: de 132 a 400 kV. El valor de la frecuencia de la red, que en casi todo el mundo, menos en América, está definido en 50 Hz. 3.2. Líneas eléctricas Se denomina línea eléctrica a aquellas líneas de corriente alterna trifásica a 50 Hz y que su tensión nominal eficaz entre fases sea superior a 1 kV. Según su tensión nominal, pueden ser de tres categorías diferentes, tal y como podemos observar en la tabla 1: TENSIÓN MÁS ELEVADA CATEGORÍA DE LA LÍNEA TENSIÓN NOMINAL DE LA RED KV DE LA RED KV 3º 3, 6, 10, 15, 20 3.6, 7.2, 12, 17.5, 24 2º 25, 30, 45, 66, 110 30, 36, 52, 72.5, 123 1º 132, 150, 220, 400 145, 170, 245, 420 Tabla 1. Categorías de líneas eléctricas. Vídeo 1. “Subsistemas de red eléctrica” https://bit.ly/3ZqnzEc  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución /6 / 4. Centros de transformación Los centros de transformación son un componente crucial de la infraestructura eléctrica que permite reducir la tensión eléctrica de alta a baja tensión y distribuirla a diversos puntos de uso en una red eléctrica. La configuración y el diseño adecuados son esenciales para garantizar la seguridad y eficiencia de la red eléctrica. Normalmente, están situados entre la subestación y el abonado, distribuyen la energía a diferentes tensiones y permiten la conexión entre líneas. Los CT se pueden clasificar según su alimentación, propiedad, emplazamiento y acometida. ALIMENTACIÓN CT en punta y CT en paso (anillo o bucle) PROPIEDAD CT de cliente y CT de empresa EMPLAZAMIENTO CT de intemperie, CT aéreos o de superficie y CT de interior ACOMETIDA CT con acometida aérea y CT con acometida subterránea Tabla 2. Clasificación de los CT. 4.1. CT según su alimentación CT alimentado en punta (fig. 3): Son aquellos que están conectados directamente a la red de suministro eléctrico de alta tensión. Ideales para edificios con un alto consumo de energía eléctrica y para zonas donde no haya una red de suministro eléctrico cercana. Está provisto de una única línea de alimentación, y si no, será el último punto de dicha red. Fig.3. CT alimentado en punta. CT alimentado en paso (fig. 4): Son aquellos que reciben energía eléctrica de una red de suministro eléctrico de alta tensión y la transforman a una tensión adecuada para ser utilizada en edificios. Fig.4. CT de paso.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN /7 MEDAC · Instituto Oficial de Formación Profesional 4.2. CT según su propiedad CT de empresa (fig. 5): Este pertenece a la empresa suministradora y parten de él las redes de distribución en baja tensión. Dispone de una o varias celdas de entrada y salida, además de una de protección por cada transformador montado. Fig.5. CT de compañía. CT de abonado (fig. 6): En este caso es perteneciente al cliente o abonado, pero su tensión de alimentación sigue condicionada por la red de la empresa suministradora. Fig.6. CT de cliente. Si vemos los CT de abonado, nos encontramos con dos variantes, dependiendo, sobre todo, de las necesidades de la red y de la tensión necesaria, así tendríamos: El CT de mayor potencia con equipo de medida en MT, donde una parte es propiedad de la empresa suministradora y el resto, del cliente. El CT con equipo de medida en BT con poca potencia y de intemperie. 4.3. CT según su emplazamiento Podemos clasificarlos según donde sea necesaria su construcción, dependiendo de las necesidades dadas por el terreno o las circunstancias. CT intemperie o aéreo (fig. 7): Principalmente se usan en zonas rurales, obras y suministros provisionales. » Fácil acceso: Son más fáciles de acceder para el mantenimiento y las reparaciones, lo que puede reducir los costos de mantenimiento a largo plazo. » Menores costos de construcción: Suele ser menor que el de los centros de transformación subterráneos.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución /8 » Mayor impacto visual: Al estar ubicados en la superficie, pueden tener un impacto visual más significativo sobre el paisaje y la comunidad. Fig.7. CT Aéreo. CT interior: Son los centros de transformación que están en locales y sitios cerrados. Hay dos tipos: » De superficie: Se puede acceder de la vía y puede estar dentro de un local dentro del mismo edificio o fuera de él, en otro edificio aparte creado para ese cometido. » Subterráneo (fig. 8): Puede estar en el sótano de un edificio o bajo la vía pública, aunque su entrada y algunos aparatos estén a nivel del suelo. Protección contra incendios: Al estar ubicados bajo tierra, los centros de transformación subterráneos están protegidos contra incendios y otros desastres naturales. Menor impacto visual: Al estar ubicados bajo tierra, estos centros de transformación tienen un menor impacto visual sobre el paisaje y la comunidad. Costos más elevados: El costo de construcción y mantenimiento suele ser más elevado que el de los centros de transformación aéreos debido a la complejidad de la instalación subterránea. Fig.8. CT subterráneo.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN /9 MEDAC · Instituto Oficial de Formación Profesional 4.4. CT según la acometida La acometida se define como la línea que da servicio o carga al centro de transformación, por ello, cuando hablamos de clasificación de un CT por su acometida, nos referimos a la ubicación, en este caso, de las líneas de alimentación, que como vemos en las imágenes, pueden ser de dos tipos, principalmente: CT con acometida aérea (fig. 9): La línea que alimenta el centro es aérea. » Fácil accesibilidad: Los centros de transformación con acometida aérea son fácilmente accesibles para las inspecciones, las reparaciones y la realización de mejoras. » Costo: Los centros de transformación con acometida aérea son, generalmente, más económicos de instalar. Fig.9. Acometida aérea. CT con acometida subterránea (fig. 10): La línea de tensión, en este caso, llega por debajo del suelo. » Menor impacto visual: Tienen un impacto visual mucho menor que los aéreos. » Mayor seguridad: Son más seguros que los aéreos, ya que están protegidos contra factores externos, como el viento, la nieve y la lluvia. » Costo y accesibilidad: Más costosos de instalar y mantener que los aéreos debido a la complejidad del sistema subterráneo. Fig.10. Acometida subterránea. En general, la acometida incluye los siguientes elementos: Interruptor de acometida: Permite desconectar la instalación de la red eléctrica en caso de necesidad. Transformador de aislamiento: Reduce la tensión de la red de distribución a un nivel seguro para su uso en la instalación. Protecciones eléctricas: Dispositivos como fusibles o interruptores automáticos que protegen la instalación de sobrecargas y cortocircuitos. Audio 1. “CT de empresa y cliente” http://bit.ly/3IZ9LeJ Recuerda... La red de MT contiene los centros de transformación objeto de estudio de este tema. En la red de AT, la función de transformación de tensiones la realizan las subestaciones eléctricas.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución / 10 / 5. Caso práctico 1: “Funciones de un CT” Planteamiento: En nuestro sistema eléctrico español, nos encontramos con una generación de energía, en este caso, en una central hidroeléctrica, la cual tiene una salida de voltaje en trifásica, pero no de muy alta tensión, que es la que necesitamos para transportarla. Igualmente, para su suministro, necesitamos volver a bajarla a valores de baja tensión. Nudo: Necesitamos un dispositivo para poder subir la tensión de la corriente eléctrica generada en nuestra central eléctrica y así poder transportarla, perdiendo la menor cantidad de energía posible; igualmente, necesitaremos bajarla al estar cerca del consumidor para poder dar un suministro de manera segura y óptima. Desenlace: Para dicho cometido, deberemos construir un centro de transformación justo a la salida de nuestra central hidroeléctrica y otro a la llegada a la red de baja tensión encargada de distribuir el voltaje hasta el consumidor final. Estos deberán estar constituidos por transformadores que consigan, primeramente, elevar el voltaje hasta una tensión de entre 30 y 110 kV (AT) y bajarlo de entre 400 y 130 V (BT) para poder proceder a dar un suministro seguro de la electricidad. Fig.11. Solución a la transformación de alta Fig.12. Solución al transformador de baja tensión. tensión. Sabías que... En las redes de MT se pueden encontrar otras instalaciones denominadas centros de maniobra. Su función es la de permitir realizar maniobras en la red, por lo que posee celdas de MT en su interior, sin transformador de potencia. / 6. Partes fundamentales de un CT Previamente, vamos a definir celda (fig. 13). Una celda es un compartimento o cubículo en un centro de transformación que contiene los equipos eléctricos necesarios para la distribución eléctrica. Hay diferentes tipos de celdas, incluyendo celdas de entrada, celdas de salida y celdas de protección. La señalización en una celda es esencial para identificar los diferentes componentes y su ubicación en el centro de transformación. Las celdas pueden dividirse en dos tipos: Convencionales: Son las menos usadas en la actualidad, están construidas dentro del local destinado al centro de transformación. Envolventes metálicas: Son prefabricadas de chapa, con una pintura resistente a la corrosión y un espesor de unos 3 mm.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN / 11 MEDAC · Instituto Oficial de Formación Profesional Los CT están compuestos por los elementos siguientes, principalmente: celdas de línea, celda de protección, celda de medida, celda de transformación, embarrado y cuadro de distribución en BT. Ahora pasaremos a ver cada uno más en profundidad. Fig.13. Celda en un CT modular. Por ejemplo, como vemos en la fig. 14, nos encontramos con un CT de cliente con las diferentes celdas, entre las que nos podemos encontrar: Aislamiento: Diseñadas para proporcionar un aislamiento adecuado entre los componentes y reducir el riesgo de fallos en el sistema. Protección: Protección contra incendios, explosión y vibraciones, lo que aumenta la seguridad del sistema. Control y monitoreo: Controlamos los equipos de transformación para garantizar un rendimiento óptimo y una seguridad adecuada. Accesibilidad: Las celdas están diseñadas para ser accesibles para las inspecciones, las reparaciones y la realización de mejoras. Fig.14. Celdas en un CT de cliente.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución / 12 6.1. Celdas dentro de un CT Celda de línea: Recibe la línea de tensión que alimenta el CT, que suele estar alimentado por una o dos líneas, y cada red de línea de MT que conecte con el CT lo hará por una celda de línea. Celda de protección: Aloja en su interior los dispositivos de protección frente a sobreintensidades y cortocircuitos. En un CT de varios transformadores habrá una celda de protección por cada uno de los transformadores. Celdas de transformación: Se aloja el transformador en su interior y debe estar bien protegido y aislado, facilitando la ventilación del mismo, de los bornes del secundario salen las líneas al cuadro de baja tensión. Viendo con un ejemplo en imágenes de CT, tanto de cliente como de compañía, podemos observar las diferentes celdas. Cuadro de baja tensión: Es una celda en la que de la salida del transformador en BT va a la caja de acometida de este cuadro, conectando así con las líneas de BT de la red de distribución. Celda de medida: Cuando la medida se realiza en MT es necesario disponer de esta celda, la cual no sería necesaria para CT de compañía. Embarrado: Es la organización y distribución de los conductores y componentes eléctricos dentro de un cuadro de distribución. Se realiza mediante la utilización de barras metálicas donde se sujetan los conductores y componentes con tornillos y/o presiones para mantenerlos ajustados y organizados. El embarrado es importante para asegurar la integridad y seguridad de los componentes eléctricos y para garantizar una correcta transmisión de la energía eléctrica. Además, permite una fácil identificación y acceso a los componentes en caso de mantenimiento o reparación. En un centro de transformación, el embarrado también permite la distribución de la energía desde el transformador hasta las diferentes cargas y puntos de uso. Fig.15. Cuadro de BT. Sabías que... Los CT deben instalarse con puesta a tierra, se utiliza para proporcionar una vía de escape segura para las corrientes de falla en caso de un problema eléctrico, lo que previene incendios, daños a los equipos y lesiones a las personas. / 7. Caso práctico 2: “Identificar celdas” Planteamiento: Como técnicos, vamos a hacer una revisión de un centro de transformación subterráneo, donde la trampilla de acceso se encuentra ubicada en la acera, cerca de un edificio de oficinas en medio de la ciudad. Tenemos que hacer diferentes comprobaciones entre ellas si el voltaje arrojado por el CT es el correcto. Nudo: Necesitamos saber, para poder operar con seguridad, dónde se encuentra la línea de alta tensión, dónde la línea de baja, y qué valores deberían tener aproximadamente, sabiendo que la primera celda de la izquierda la identificamos como la celda de línea.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN / 13 MEDAC · Instituto Oficial de Formación Profesional Desenlace: Como hemos visto anteriormente, la celda de línea es la encargada de llevar la corriente eléctrica, en este caso, ya que el CT se encuentra en la ciudad y cerca de un edificio, se sabe que su cometido es transformar la electricidad de AT a BT para su distribución. Por lo tanto, la celda de línea deberá transportar corriente en alta tensión y se encontraría a la izquierda del CT. Los valores de los voltajes deberían ser de entre 30 y 110 kV para AT, y en BT, de entre 127 y 400 V. Fig.16. Celdas de un CT. / 8. Resumen y resolución del caso práctico de la unidad Con este tema, vamos a hacer un breve análisis a grandes rasgos de nuestro sistema eléctrico, centrándonos más en profundidad en los centros de transformación, siendo estos una parte fundamental del mismo. Hemos clasificado los CT de cinco diferentes formas y, posteriormente, se han descrito los componentes principales que lo conforman más en profundidad. Poniendo de manifiesto que son dispositivos complejos que necesitan una gran aparamenta para cumplir su función. ELÉCTRICO SISTEMA Líneas eléctricas Redes eléctricas Función Alimentación CENTROS DE TRANSFORMACIÓN Propiedad Clasificación Emplazamiento Acometida Celda de protección Celda de línea Celda de transformador Partes fundamentales Celda de medida Cuadro BT Embarrado Sistema eléctrico Fig.17. Esquema resumen del tema.  TEMA 1. INSTALACIONES DE DISTRIBUCIÓN Instalaciones de distribución / 14 Resolución del caso práctico de la unidad Si hemos prestado atención, en el tema, hemos descrito nuestro sistema eléctrico con sus partes principales, así pues, debemos saber identificar con facilidad en nuestro entorno las diferentes estructuras estudiadas, ya que estamos rodeados por centros de transformación de redes de alta tensión, que una vez estudiadas deben ser reconocibles por nosotros a simple vista. En las afueras de nuestra ciudad o pueblo, debe haber algún centro de transformación que hayamos podido ver, y hasta él, deberíamos encontrarnos con las líneas de alta tensión, con sus destacables torres que suspenden las líneas de alta tensión. / 9. Bibliografía García Trasancos, J. (2016). Instalaciones eléctricas en media y baja tensión. Madrid: Ediciones Paraninfo, S.A. Areatecnología (s. f.). Obtenido de: https://areatecnologia.com/electricidad/centro-de-transformacion.html Configuración de los Centros de Transformación (s. f.). Obtenido de: https://fp.cavanilles.com/course/view.php?id=126