La energía eléctrica producida en las centrales o en instalaciones eólicas, solares, etc. no se puede almacenar,
y por ello es necesario transportarla desde el centro de producción hasta el lugar de consumo de un modo rápido y eficiente.
El sistema eléctrico genera, transporta y distribuye la energía a los usuarios finales.
El último paso lo forma la Distribución en Alta (media) y Baja Tensión.
Desde las Subestaciones Eléctricas salen las líneas de distribución en Alta hacia los Centros de Transformación (CT), donde esta alta tensión (20KV normalmente) se transforma en baja tensión, 400V y 230V, para llevar la energía eléctrica a los usuarios por medio de la red de distribución en baja tensión.
Nota: En el Reglamento de Líneas Eléctricas Aéreas de Alta Tensión (RLAT) No existe la Media Tensión, solo Categorías:
En el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en
centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación y sus
instrucciones técnicas complementarias, concretamente en la MIE RAT
01, se define el CT como:
«La instalación provista de uno a varios transformadores reductores de Media
a Baja Tensión, con sus aparatos y obra complementaria precisos»
La reducción de tensión suele ser desde 3KV, 11KV, 15KV, 20KV
o 30KV, a 400V entre fases o 230V
entre fase y neutro, reducción que realiza el transformador del CT.Los centros de transformación generalmente emplea transformadores trifásicos.
1 Celdas de Entrada y Salida de Línea
2 Celda de Protección
4 Celda de Transformación
5 Cuadro de Baja Tensión
Más adelante veremos y explicaremos todos los componentes.
Las Compañías Eléctricas, para
ofrecer el suministro de energía eléctrica a los usuarios, han de disponer
de gran cantidad de centros de transformación ya que generalmente los
clientes demandan alimentación en baja tensión, sobre todo los pequeños
consumidores y a nivel doméstico.
Según sea el emplazamiento de los aparatos
que lo constituyen:
- CT deIntemperie cuando los aparatos (o parte) quedan a la intemperie.
Hay 2 tipos diferentes sobre postes, también llamados "sobre apoyos
o aéreos" o bien bajo envolventes prefabricadas, o sea
transformadores y cabinas construidas para servicio a la intemperie.
Estos
últimos también se llaman "CT de intemperie compacto bajo apoyo"
ya que debe emplazarse anexo a un apoyo de línea aérea de MT y a una
distancia de este en la que sea visible el dispositivo para maniobras de
alimentación del centro (cortacircuitos fusibles de
expulsión-seccionadores).
- CT Interiores: cuando están
ubicados dentro de un recinto cerrado.
El recinto puede ser un local en el
interior de un edificio o de una nave o en el exterior en caseta
prefabricada.
Pueden ser de 3 tipos diferentes:
* De superficie, por ejemplo una caseta de
obra civil o prefabricada, dedicada exclusivamente al CT, edificada sobre la
superficie del terreno.
* Subterráneo, por ejemplo un recinto
excavado debajo de una calle (habitualmente la acera), o
* Semienterrado, situación intermedia, una
parte que queda debajo de la cota cero del terreno y otra parte que queda
por encima de dicha cota cero.
Según la Acometida (línea de MT que llega
al CT)
- Alimentados por línea aérea. En este caso, el edificio
del CT debe tener una altura mínima superior a 6 m, de acuerdo con el
artículo 25 del Reglamento de líneas eléctricas de Alta Tensión (acostumbra
estar publicado formando parte del RAT).
- Alimentados por cable subterráneo. Habitualmente éste
entra en el recinto del CT por su parte inferior, por ejemplo por medio de
una zanja, sótano o entreplanta.
Motivado por el creciente consumo de energía eléctrica (por m2, por
habitante, etc.), y por la creciente urbanización del territorio, el tipo de
CT cada vez más frecuente, es el de recinto cerrado (CT interior) alimentado con cables
subterráneos MT.
Se observa también una creciente utilización del tipo de CT
interiores, de
superficie, a base de caseta prefabricada de obra civil también con
alimentación por cable subterráneo MT.
Según el Número de Líneas de Alimentación:
- Con un sola línea de llegada de alimentación.
- Con dos líneas de llegada de alimentación, normalmente
procedentes de la misma estación transformadora AT/MT.
Según la Propiedad del CT
- CT de empresa o de compañía: Es propiedad de la
empresa distribuidora que suministra la electricidad, y de él
parten las redes de distribución en BT. No se realiza medida
de energía. También suele llamarse CT de Red Pública.
- CT de cliente o abonado: Es propiedad del cliente, aunque
la red de entrada sea de la compañía suministradora. Deben de tener equipos
de medida para controlar la energía que consumen el cliente desde el CT.
Tenemos 2 tipos:
- Con equipo de medida en BT: Para pequeños CT y con poco
consumo.
- Con equipo de medida en MT: Cuando la potencia es grande.
Llevan un contador de activa y otro de reactiva con sistema de medida a 4
hilos. La energía en AT es más barata que en BT.
Según cómo le llega el suministro
eléctrico (alimentación):
- Alimentación en punta. Es aquel que tiene, únicamente, una línea
de alimentación (llegada). Estará conectado en derivación con la
red principal o constituirá el punto final de dicha red.
- Alimentación en paso. Es aquel que tiene una línea de entrada y
una o más líneas de salida hacia otro/s centro/s de transformación.
La red formada por los CT unidos de esta forma suele ser en anillo, también
llamada bucle.
Un resumen de los principales tipos lo tienes a continuación:
Los Cts de paso están unidos unos Cts con otros. Esta unión puedes ser:
Red lineal: Constituida por una línea de distribución en MT
alimentada por uno o por dos lados (alimentación doble) y por las líneas de
distribución en BT que se necesiten. Ver imagen de más abajo.
Red en anillo o bucle: Formada por una línea de
distribución de MT, que se cierra sobre sí misma (configuración en anillo),
y por sus correspondientes líneas de distribución en BT.
Red en anillos múltiples: Consiste en una variación de la
red en anillo. Está formada por varias redes conectadas a una subestación o
centro de reparto cerradas en anillo. Cada anillo puede disponer de un
número determinado de CTs con sus correspondientes líneas de distribución en
BT.
Red Radial: cualquier punto de consumo en tal estructura,
sólo puede ser alimentado por un único posible camino eléctrico. Es de tipo
arborescente. Este esquema se utiliza en particular para la distribución de
la MT en el medio rural. En efecto, permite fácilmente y con un coste menor
acceder a puntos de consumo de baja densidad de carga (= 10 kVA) y
ampliamente repartidos geográficamente (= 100 km2). Un esquema radial suele
estar relacionado con una distribución de tipo aéreo.
Básicamente, los elementos que constituyen un CT son los
siguientes: envolvente, elementos de maniobra y protección en media tensión
(aparamenta), 1 o 2 transformadores,
un cuadro de Baja Tensión con su aparamenta y por supuesto su instalación de puesta a tierra.
Veamos todos los componentes uno a uno.
De los transformadores aquí no vamos hablar ya que es un tema muy extenso y tenemos un página que habla de ellos.
Tienes la simbología y una imagen real de todos los componentes detrás de su explicación.
- Seccionador: Es capaz de abrir o cerrar un circuito
con tensión pero no con carga, es decir si la intensidad
existente es despreciable. Es el elemento de corte que aísla
eléctricamente dos líneas. Debe proporcionar una distancia segura de corte
entre las partes con y sin tensión. Se maniobrará siempre en vacío y su
accionamiento siempre será manual, proporcionando una comprobación visual de
su estado (abierto o cerrado).
No tiene mecanismo de supresión del arco
eléctrico y por tanto carece de poder de corte. Es obligatorio
detener el funcionamiento del circuito con anterioridad para evitar una
apertura en carga. Los seccionadores están diseñados para separar
partes de línea sin energía.
Su montaje deberá realizarse de tal modo que no pueda cerrarse de forma
imprevista. por gravedad o vibraciones.
En caso de apertura o cierre con carga, se producirá un arco eléctrico con
el consiguiente riesgo para el operador y la instalación.
- Interruptor: Es un elemento de maniobra o corte que
proporciona una apertura y cierre seguros del circuito a maniobrar. Puede
accionarse en vacío o en carga, siendo su accionamiento de forma manual o
automática, pero siempre de apertura y cierre bruscos. Los procedimientos
utilizados más comúnmente para la extinción del arco son:
- Ruptura por Aire: La técnica de la extinción del arco sin otro
agente externo que el aire, es la más simple. Ya desuso.
- De soplado magnético: Consiste en producir un rápido alargamiento del
arco, por la acción de un campo magnético excitado por la propia corriente a
cortar, que es canalizado hacia el interior de una cámara de extinción de
material aislante y refractario.
De soplado neumático o autoneumático.
- En baño de aceite: Consiste en la inmersión de los contactos bajo el
aceite. Por su tamaño y mantenimiento se ha dejado de instalar
sustituyéndolos por los de Hexafluoruro de Azufre
- Gas hexafloruro de azufre (SF6): tiene mejores
propiedades de rigidez dieléctrica que el aceite y se recompone después del
arco. Ocupando menor volumen. Es el que se utiliza actualmente en la mayoría
de los interruptores de los CT. La rigidez dieléctrica del SF6
a la presión atmosférica es el triple que la del aire.
No proporciona una comprobación visual de su estado de abierto o cerrado.
- Interruptor-seccionador: Combina las propiedades del
interruptor y las del seccionador para la maniobra y corte.
También es llamado seccionador en carga.
- Fusible: En las celdas de Interruptor-Fusible Combinado, la fusión de
cualquiera de los tres fusibles, provoca la apertura automática del
Interruptor seccionador.
- Interruptor con fusible o ruptofusible. Elemento de
maniobra y protección que lleva unos fusibles asociados que, al fundirse,
realizan la apertura de dicho interruptor. Para CT hasta 1.000KVA. Para más
elevados se utilizan los Interruptores Automáticos.
- Interruptor automático: Se utiliza en CT de potencia más
elevada o cuando es necesario recortar el tiempo de recuperación del
suministro. Protege frente a sobrecargas, cortocircuitos y, con los relés
adecuados, frente al tipo de falta que se desee. Los relés pueden ser
directos o indirectos. Suelen ir acompañados de seccionador como medida de
seguridad. Dispone de un elemento para
maniobra o corte con apertura automática.
Relés Directos: son excitados por la propia intensidad que pasa por cada
fase que alimenta al transformador o al receptor a proteger.
Los directos son aquellos que están montados en cada una de las fases del
interruptor. Cada vez se utilizan menos ya que son más sensibles y menos
fiables, pudiendo actuar en caso de maniobras en la red sin llegar a ser
defecto de intensidad.
Relés Indirectos: son aquellos relés electrónicos que alimentados a través
de los
transformador de Corriente y según la programación de regulación que se
les configure, son capaces de enviar una señal de disparo a la bobina del
interruptor automático de protección correspondiente. Suelen llamarse
también "Relés de Protección".
- Los pararrayos autovalvulares o autoválvulas. Aparato de
protección contra sobretensiones de tipo atmosférico (rayo). Contiene en su
interior una substancia semiconductora que a tensión de funcionamiento es
aislante. Si la tensión aumentara bruscamente (rayo), esta substancia se
convertiría en conductora, derivando a tierra dicha sobretensión.
- Seccionadores de Puesta a Tierra: Aparatos de conexión
utilizados para poner a tierra partes de un instalación. Puede soportar
durante determinado tiempo intensidades en condiciones anormales como las de
cortocircuito, pero no están previstos para soportar la intensidad en las
condiciones normales del circuito o instalación.
- Terminación de AT. Empleado para la conexión de una línea
de AT a la aparamenta de maniobra.
Envolvente
Se entiende como envolvente al recinto de hormigón, metálico o construido
de ladrillo, donde se ubican los transformadores y la aparamenta necesaria.
En la actualidad, la confección de conjuntos de aparamenta MT bajo
envolvente metálica, se realiza de forma modular a base de unidades
individuales («cabinas» o «celdas») ensambladas mecánicamente entre si, y
conectadas asimismo eléctricamente, de manera que el conjunto constituya el
esquema eléctrico proyectado.
Se entiende por celda el conjunto de aparamenta eléctrica, (seccionador,
interruptor, fusibles, etc.) alojados bajo una envolvente que constituye un
único compartimento, con su función determinada, (línea, protección,
etc.).
Veamos las celdas que tienen los CT en función de si son de Empresa o de Cliente.
- Celda de línea:
Es la encargada de recibir el conductor que alimenta el centro de
transformación. Cada línea de red en MT que conecte con el CT, lo hará en
una celda de línea. Los CT suelen estar alimentados por 1 o 2 líneas.
En un CT de 1 solo línea de alimentación nos encontraremos 2 celdas de
línea, una de entrada y otra de salida para dar continuidad y alimentar a
otro CT. Si estuviera alimentado por 2 lineas tendríamos 3 celdas de línea
(2 de entrada y 1 de salida).
Está equipada con Interruptor en carga-seccionador, Seccionador de puesta
a tierra y Conectores enchufables para los cables subterráneos. Ver imagen
de más abajo.
- Celda de Protección:
Es la encargada de alojar los elementos de seccionamiento y protección
general del CT (del trafo) frente a sobreintensidades y cortocircuitos.
En el caso de existir varios transformadores en un CT habrá una celda de protección por cada transformador.
Esta celda está compuesta por un Interruptor-Seccionador con Fusible combinados (ruptofusibles)
o bien mediante un Interruptor automático.
Estos 2 Celdas son las llamadas "Celdad de Media Tensión".
- Celda de Transformación:
Punto donde se coloca el transformador de potencia. Deberá estar protegido
por
tabiques o muros que impidan la proyección de material y aceite al resto de
las instalaciones,
en caso de proyección de los mismos.
Debe preverse la recogida del aceite en caso de accidente mediante una
cuba en la parte de abajo del trafo y de ventilación para el mismo. De los bornes del secundario salen los conductores aislados al cuadro
de Baja Tensión.
- Cuadro de Baja Tensión: Se suele llamar cuadro en lugar
de celda. Formado por un cuadro de acometida y un cuadro con fusibles de
cuchilla. 4 fusibles ampliables a 8 por cuadro, 1 fusible por cada red de
distribucion en BT que salga del CT (circuito de salida en BT).
De la salida del trafo en BT va a la caja de acometida de este cuadro, y
esta caja conecta con las líneas o circuitos de salida que constituyen la
red de distribución de B.T
Además de las celdas anteriores dispondrá de otras 2 celdas:
- Celda de Seccionamiento: Es la encargada de dejar fuera
de servicio la parte del CT
propia del abonado de la parte de la compañía eléctrica.
En función de la potencia del CT estará dotada de seccionador si la potencia
del CT es inferior a 1.000
kVA o de
interruptor automático si la potencia es superior.
Aisla las celdas de línea (de la compañia) del resto del CT.
- Celda de Medida: Solamente en el caso en que la medida se
realice en media tensión, es necesario disponer de una celda de medida.
Se utilizan
transformadores de tensión e intensidad para conectar los contadores de
activa y reactivas a 4 cables.
Los C.T. de la Campañia no disponen de esta celda.
A continuación podemos ver un esquema típico de un Centro de
Transformación de Cliente:
Además podemos encontrarno con la llamada
- Celda de Remonte: Permiten remontar (llevar) los cables
directamente hasta el embarrado formado por el conjunto de las otras celdas.
Seria la primera celda de todas en el CT, ya que es la que engancharía los
cables que llegan al CT con la celda de línea. Puede ser de barras o por
cable.
Interconexión Eléctrica entre Celdas
Está formado por tres adaptadores elastoméricos enchufables que, montados
entre las tulipas (salidas de los embarrados) existentes en los laterales de
las celdas a unir, dan continuidad al embarrado y sellan la unión,
controlando el campo eléctrico.
Mientras no se realice la ampliación del CT, las celdas ampliables de los
extremos del conjunto deben disponer de elementos de sellado (tapones
finales) para las tulipas.
Interconexión celda MT-Transformador
La conexión eléctrica entre la celda de alta y el transformador de
potencia se realiza con cable unipolar seco de 50 mm2 Al de sección
y del tipo DHZ1, empleándose una tensión asignada del cable
de 12/20 kV para tensiones asignadas de CT de hasta 24 kV, y una
tensión asignada del cable de 18/30 kV para tensiones asignadas de CT de 36
kV.
Estos cables dispondrán en sus extremos de terminales enchufables rectos o
acodados de conexión sencilla, siendo de 24 kV / 200 A para CT de hasta 24
kV, y de 36 kV / 400 A en los CT de 36 kV.
Las maniobras sobre los aparatos se realizan desde el exterior de ellas
por medio de pértigas, manivelas o palancas de accionamiento diseñadas para
ello.
El acceso al interior requiere la preparación previa de la instalación
para trabajos sin tensión, mediante la aplicación de las cinco reglas de oro
a través del procedimiento de descargo (solicitar el corte del suministro).
Cada línea de red en MT que conecte con el CT, lo hará en una celda de
línea.
Maniobras en los CT
Antes de realizar una maniobra, habrá que tener en cuenta las siguientes
premisas:
1º) No accionar nunca un seccionador en carga.
2º) Siempre que tengamos que cortar servicio en un circuito en carga, se
deberá accionar primeramente el interruptor de apertura de carga o el
interruptor automático.
3º) Antes de cerrar un seccionador de puesta a tierra (p.a.t.) comprobar la
ausencia de tensión.
4º) Antes de restablecer servicio en un circuito. Comprobar que están
abiertos los seccionadores de p.a.t.
5º) Familiarizarse con el centro y observar detenidamente la señalización si
es que la hay.
6º) Utilizar el material de seguridad necesario en cada maniobra.
Recordamos las 5 Reglas de ORO para Trabajar en Instalaciones Eléctricas:
Se utiliza principalmente en zonas rurales. Se encuentran instalados sobre
apoyos de hormigón o de celosía.
Los transformadores que utilizados tienen como dieléctrico aceite mineral,
con potencias de 50 ó 100 kVA. Los seccionadores fusibles se trasladarán al
último apoyo anterior al CT de intemperie y nunca se colocarán en el mismo
apoyo que la máquina.
Se utiliza principalmente en zonas rurales. Sobre el apoyo se encuentran
los fusibles de media tensión, (de expulsión) y las autovalvulas, y en el
interior del edificio prefabricado de hormigón el transformador (máximo 250
KVA ) y el cuadro de baja tensión.
Según MIE-RAT 13, en principio, hay que considerar dos sistemas de
puesta a tierra diferentes:
- Puesta a tierra de protección: Se conectan a esta toma de
tierra las partes metálicas interiores del CT que normalmente están sin
tensión, pero que pueden estarlo a consecuencia de averías, accidentes,
descargas atmosféricas o sobretensiones.
Por tanto:
– las carcasas de los transformadores,
– los chasis y bastidores de los aparatos de maniobra,
– las envolventes y armazones de los conjuntos de aparamenta MT (cabinas,
celdas),
– los armarios y cofres con aparatos y elementos de BT,
– las pantallas y/o blindajes de los cables MT.
En general pues, todos aquellos elementos metálicos que contengan y/o soporten partes en tensión, las cuales, por un fallo o contorneo de su aislamiento, a masa, puedan transmitirles tensión.
- Puesta a tierra de servicio: Se conectan a esta puesta a tierra, puntos o elementos que forman parte de los circuitos eléctricos de MT y de BT. Concretamente:
– En los transformadores, el punto neutro del secundario BT, cuando esto proceda, o sea, directamente cuando se trata de distribuciones con régimen de neutro TN o TT, o a través de una impedancia cuando son con régimen IT.
– En los transformadores de intensidad y de tensión, uno de los bornes de cada uno de los secundarios,
– En los seccionadores de puesta a tierra, el punto de cierre en cortocircuito
de las tres fases y desconexión a tierra