UNIDAD ESTRATÉGICA DE NEGOCIO DE ENERGÍA DIRECCIÓN DISTRIBUCIÓN NORMAS TECNICAS DE ENERGÍA NORMAS DE DISEÑO TRANSFORMADORES DE INDICE DE CONTENIDO

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1 DISTRIBUCION Página 1 de 37 INDICE DE CONTENIDO 5 TRANSFORMADORES Tensiónes normalizadas Pruebas de Laboratorio Nivel básico de aislamiento de impulso y niveles de prueba dieléctrica Ensayos Ensayo del dieléctrico Derivaciones nominales Conmutador de relación de transformación Transformadores de distribución Transformadores para montaje en poste en redes aéreas Transformadores para montaje en pedestal en redes aéreas Transformadores para Montaje en Subestaciones Subterráneas Transformadores Secos Transformadores de Alumbrado Público independiente de EMCALI Selección del transformador Selección de transformadores para urbanizaciones: Conexión a las Redes Aéreas Sistema de Puesta a Tierra Sistema de Puesta a Tierra en Redes Aéreas Sistemas de Puesta a Tierra en Redes Subterráneas Conexión de Puesta a Tierra en Acometidas en Baja Tensión Instalación de sistemas de puesta a tierra Diseño de malla de puesta a tierra Protecciones de sobrecorriente para transformadores Cortacircuitos en media tensión Cortacircuitos y fusibles en media tensión

2 DISTRIBUCION Página 2 de Coordinación Interruptores termomagnéticos en baja tensión Fusibles Tipos de fusibles Protección de sobrecarga del transformador Interruptores termomagnéticos en baja tensión Protecciones de sobretensión para transformadores Protecciones de Sobretensión para Transformadores Instalación Características Transformadores de distribución con transformadores de corriente internos.33 INDICE DE TABLAS Tabla 5.1. Características generales de transformadores para montaje en poste Tabla 5.2. Reglamentación para la instalación de subestaciones que alimenten redes en baja tensión Tabla 5.3. Características generales de transformador para montaje en pedestal Tabla 5.4. Valores nominales de alta tensión y características eléctricas de transformadores y conectores Tabla 5.5. Selección de Transformadores particulares Tabla 5.6. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores bifásicos Tabla 5.7. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores trifásicos Tabla 5.8. Calibre de los bajantes de los transformadores. Red aérea Tabla 5.9. Selección del conductor de puesta a tierra Tabla Calibre de los bajantes de los transformadores subterráneos Tabla Características generales de cortacircuitos

3 DISTRIBUCION Página 3 de 37 Tabla Accesorios para transformadores tipo pedestal. Configuración radial o malla Tabla Normas aplicables: Tabla Características generales de pararrayos INDICE DE FIGURAS Figura 5.1. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterránea con alta densidad de carga (Redes EMCALI) Figura 5.2. Esquema para subestación y circuito secundario en zona subterránea con media o baja densidad de carga (Redes EMCALI) Figura 5.3. Diagrama unifilar. Medición en media tensión con equipo auxiliar exterior Figura 5.4. Procedimiento para seleccionar el transformador económico

4 DISTRIBUCION Página 4 de 37 5 TRANSFORMADORES Todos 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 el documento de Especificaciones Técnicas, aprobado tanto para transformadores de propiedad de EMCALI, como para los particulares. Se exceptúan solamente aquellos que por el traslado de sus instalaciones, la misma firma pueda usar los transformadores existentes, siempre y cuando cumpla con las pruebas exigidas por EMCALI, y se encuentren dentro de los parámetros establecidos por las normas para transformadores usados. En el caso de transformadores usados y o reparados éstos deben cumplir con los siguientes 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 poli clorados 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 la Superintendencia de Industria y Comercio con fecha no superior a tres meses. Para la adquisición de transformadores deben tenerse en cuenta el cumplimiento de los requerimientos del Artículo 17 del RETIE, las Especificaciones Técnicas y las normas NTC relacionadas y todas aquellas que posteriormente se aprueben, siempre lo estipulado en la última revisión. Antes de la instalación de todo transformador debe presentarse el certificado de conformidad del producto según lo indicado en el Capítulo X del RETIE. 5.1 Tensiones normalizadas Las tensiones o niveles de tensión normalizados están definidos en el numeral de la norma NTC Las tensiones normalizadas en el sistema de distribución para las redes de media y alta tensión (nivel 2, 3 y 4) de EMCALI son: 4

5 Nivel 4, 115 kv. Nivel 3, 34.5 kv Nivel 2, 13.2 kv UNIDAD ESTRATÉGICA DE DISTRIBUCION Página 5 de 37 Las tensiones primarias de transformadores conectados a la red de EMCALI deben corresponder a uno de estos niveles, según el nivel de tensión al que se va a conectar el usuario. Según el RETIE para transformadores de distribución de uso residencial, la tensión secundaria normalizada es: Redes trifásicas tetrafilares: 208/120V Redes monofásicas trifilares: 240/120 V Para transformadores de uso comercial e industrial, la tensión secundaria es determinado por las características de la carga del usuario (p. Ej., 4160 V, 460V, 440 V, 380 V). 5.2 Pruebas de Laboratorio Pérdidas y tensión de cortocircuito. Los valores máximos, admisibles, deben satisfacer los requerimientos indicados en las normas NTC 818 y NTC 819 en su versión más actualizada, para transformadores monofásicos y trifásicos autorrefrigerados inmersos en líquido respectivamente. Pata transformadores tipo seco, los valores máximos declarados permitidos de l o, P t y U z (corriente en vacío, pérdidas y tensión de corto circuito) son los indicados en la Norma NTC 3445 y deben cumplir con los valores máximos de pérdidas sin carga y de pérdidas totales Niveles básicos de aislamiento de impulso y niveles de prueba dieléctrica. Los niveles básicos de aislamiento de impulso (BIL) deben estar de acuerdo con el numeral de la norma NTC Los niveles de prueba dieléctrica deben estar de acuerdo con los niveles de distribución especificados en la Tabla 1 de la misma norma o con su versión más actualizada Ensayos Eléctricos. Excepto como se determina en el numeral 5.2 de la norma NTC 5034, los ensayos deben ser ejecutados como se especifica en la norma NTC 380, en su versión más actualizada. 5

6 DISTRIBUCION Página 6 de 37 Para transformadores tipo seco, debe considerarse que la temperatura de referencia para las pérdidas con carga y la tensión U z es la correspondiente a la clase de aislamiento del transformador así: A: (75 C). E: (85 C). B: (100 C). F: (120 C). H: (145 C) 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 del transformador mas 1000 V, entre los devanados de alta tensión y tierra. En ningún caso la tensión desarrollada línea - tierra debe exceder los 40000V, para un BIL de 125 kv, y para un BIL de 150 kv. Para este ensayo el terminal del neutro debe estar aterrizado. 5.3 Derivaciones nominales Conmutador de relación de transformación En los transformadores a instalar en las redes de EMCALI, la tensión secundaria se debe poder ajustar con un interruptor manual localizado en la sección de alta tensión del compartimiento de terminales. Este interruptor debe ser diseñado para prevenir la operación accidental por medio de un paso preliminar antes de cambiar la asignación de tensión. En la placa de características, cerca del conmutador, debe identificarse claramente la tensión actual o los números de posición correspondientes. Se debe localizar sobre el mecanismo de operación o adyacente al 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 distribución Los transformadores a instalar en las redes de distribución de EMCALI, en los niveles de tensión 2 y 3, pueden ser bifásicos o trifásicos, dependiendo de la capacidad del transformador 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 los siguientes tipos: 6

7 Transformadores para montaje en poste. Transformadores para montaje en plataforma. Transformadores para montaje en pedestal. DISTRIBUCION Página 7 de 37 Transformadores para montaje en subestación subterránea (bóvedas). La selección del tipo de transformador depende de la potencia del mismo y de la disposición física y la topología del sector donde se instalará el equipo. La factibilidad de instalación para alimentar redes aéreas en baja tensión se determina con base en la reglamentación establecida en la Tabla 5.1. En algunos casos especiales y sobre todo en el sector industrial y para aplicaciones especiales, también se pueden instalar transformadores secos. La selección del tipo constructivo de transformador (seco o sumergido en líquido refrigerante) depende de las características de la instalación y de la aplicación del mismo Conexiones de media y baja tensión. Los transformadores trifásicos deben ser del grupo de conexión Dy5N o Dy11N, con el neutro sólidamente puesto a tierra. Los transformadores bifásicos deben conectar a tierra el TAP central en el lado secundario del transformador Transformadores para montaje en poste en redes aéreas. Se aceptan transformadores instalados en poste si el predio no se encuentra localizado en un sector de redes subterráneas. Los transformadores de distribución serán del tipo convencional, para ser instalados en poste, sumergidos en aceite, auto refrigerados Valores nominales de potencia Los valores nominales de potencia son continuos y están dados de forma que no se excedan los 65 C de elevación de temperatura promedio del devanado, ni 80 C de elevación de temperatura en el punto más caliente del conductor. La elevación de temperatura del líquido refrigerante no debe exceder los 60 C cuando es medida cerca del límite superior del tanque. Estos valores nominales de potencia están basados en las condiciones de temperatura y servicio especificadas en la NTC La Tabla 5.2 indica los valores nominales de potencia normalizados para transformadores a ser instalados en el sistema de EMCALI Construcción. Las características del tanque y demás partes constitutivas deben soportar condiciones de intemperie, sin deterioro de los elementos del mismo, pintados preferiblemente de color gris natural. Los bujes de conexión de alta tensión deben 7

8 DISTRIBUCION Página 8 de 37 estar ubicados en la parte superior del transformador y los bujes de baja tensión en la parte frontal. Cada buje debe estar correctamente marcado para indicar la correspondiente fase Placa de características La placa de características debe estar localizada en la sección frontal del transformador y debe ser claramente legible con los cables en su sitio. Cuando la placa esté montada sobre una parte removible, el nombre del fabricante y número serial del transformador deben estar permanentemente fijados a una parte no removible. La información de la placa de características debe estar conforme con la NTC 618, incluyendo además un diagrama unifilar con simbología normalizada donde se muestren todos los accesorios provistos. El transformador debe estar rotulado con la potencia nominal y con el número asignado por EMCALI con pintura negra indeleble en un sitio visible desde el nivel del suelo. Los transformadores de propiedad particular se identifican con las letras PP, los que son propiedad de EMCALI de identifican con las letras EE Instalación Se pueden instalar transformadores en poste (de 750 Kg. de capacidad a la rotura) hasta kva a 13.2 kv o hasta 75 kva a 34.5 kv con un peso total, incluyendo los equipos de medición (si es el caso), igual o menor a 550 kg. Los transformadores de menor capacidad pueden ser instalados en postes con carga de rotura igual a 510 Kg. Los transformadores de mayor capacidad y peso deben instalarse en el interior del predio sobre postes en configuración en H (doble poste de 750 y 510 kg. con conducto interno) hasta 225 kva a 13.2 kv o hasta kva a 34.5 kv. La instalación de transformadores de mayor capacidad debe realizarse sobre pedestal o capsulada de acuerdo con las características de montaje y distancias de maniobra y seguridad enunciadas en la presente norma, en el artículo 17 del anexo 1 del RETIE y en el Código Eléctrico Colombiano NTC En zonas industriales se podrán instalar transformadores en H (doble poste de 750 y 510 Kg. con conducto interno) sobre la vía pública hasta 225 kva a 13.2 kv o hasta 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 aquí establecidos deben presentar el correspondiente certificado de conformidad. Para servicios industriales y de acuerdo con la reglamentación, se aceptan transformadores ubicados al nivel del piso. En este caso la subestación debe poseer una malla de cerramiento para la seguridad de las personas, cuya altura mínima es 8

9 DISTRIBUCION Página 9 de 37 de 2.50 m y la distancia a cualquier parte energizada del sistema eléctrico no debe ser menor de 3.1 m (Art. 32 RETIE). En estas subestaciones se deben colocar avisos preventivos de seguridad, como se indican en el artículo 11 del RETIE. Las puertas de acceso a la subestación deben estar provistas de mecanismos que bloqueen el ingreso para personal no autorizado. En el centro de la ciudad de Cali no se permite la instalación de transformadores en poste, como tampoco en las vías y sectores detallados en el anexo No. 1.1 del capítulo 1 de la presente norma. No se permite la conexión en configuración T de transformadores, acometidas o extensiones de redes a partir de las líneas de 34.5 kv que sirven de enlaces entre las subestaciones 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 sin puentes, poste con la combinación de conjunto corrido y terminal (martillo). No se permite la instalación en un mismo poste de más de un transformador trifásico o doble juego de terminales promediados o combinación de transformador y terminales premoldeados u otras combinaciones de equipos, excepto en parcelaciones cerradas donde se permitirá la instalación de dos transformadores bifásicos sobre un mismo poste con capacidades máxima de 50 kva c/u. En este caso, las protecciones para cada transformador deben ser totalmente independientes y deben instalarse sobre una cruceta auxiliar. Cada juego de descargadores de sobretensiones y cortacircuitos irá a cada lado de dicha cruceta Transformadores para montaje en pedestal Generalidades Si en condiciones normales de operación se prevea que la temperatura exterior del cubículo supere los 45ºC, debe instalarse una barrera de protección, con avisos que indiquen la existencia de superficie caliente. Los transformadores instalados dentro de edificaciones deben cumplir con la sección 450 de la NTC 2050 o aquellas que la reemplacen o sustituyan. Debe cumplir los requerimientos anotados en el artículo 17, numeral 10 del anexo 1 del RETIE. Se establecen aquí las características eléctricas, dimensionales, mecánicas y algunas especificaciones de seguridad eléctrica que deben cumplir los transformadores de distribución tipo pedestal, auto refrigerados, sumergidos en liquido refrigerante, con compartimentos y conectores premoldeados de alta tensión aislados separables, con potencias menores o iguales a 167 kva para transformadores bifásicos y kva para transformadores trifásicos y tensiones 9

10 DISTRIBUCION Página 10 de 37 de los devanados de alta tensión (A.T.) y baja tensión (B.T.) en los valores normalizados para las redes de EMCALI (ver sección 5.1). Se incluyen los arreglos de conectores y terminales para sistemas de alimentación radial y sistemas de alimentación en anillo. No cubre los requisitos eléctricos y mecánicos que puedan ser suministrados con el transformador Definiciones Sistema en malla: Este sistema se caracteriza porque el transformador está conectado a la línea de alimentación primaria y permite que ella alimente a otras cargas a través de él. Sistema radial el transformador está conectado a la línea de alimentación primaria y no permite la continuación de ésta a través de aquel Valores nominales de potencia Los valores nominales de potencia son continuos y están dados de forma que no se excedan los 65 C de elevación de temperatura promedio del devanado, ni 80 C de elevación de temperatura en el punto más caliente del conductor. La elevación de temperatura del líquido refrigerante no debe exceder los 60 C cuando es medida cerca del límite superior del tanque. Estos valores nominales de potencia están basados en las condiciones de temperatura y servicio especificadas en la NTC La Tabla 5.3 indica los valores nominales de potencia normalizados para transformadores a ser instalados en el sistema de EMCALI Construcción Un transformador tipo pedestal con compartimentos consiste de un tanque con compartimentos terminales de cables de alta y baja tensión. Los compartimentos deben estar separados por una barrera de metal u otro material rígido y debe estar pintado preferiblemente de color verde. La cabina de seguridad se debe evaluar de acuerdo con los procedimientos de ensayo y requerimientos del método de ensayo de diseño para cabinas de seguridad que se describe en la norma ANSI C Los compartimentos de alta y baja tensión deben estar localizados a lado a lado en un costado del tanque del transformador. Cuando es visto de frente el compartimiento de baja tensión debe estar a la derecha. Cada compartimento debe tener una puerta construida para proporcionar acceso a cada sección. A la sección de alta tensión solamente se puede acceder después de que la puerta de acceso a la sección de baja tensión haya sido abierta. Debe existir uno o más dispositivos de seguridad que deban ser removidos antes que la puerta del compartimiento de alta tensión pueda ser abierta. Si la puerta del compartimento de baja tensión es de diseño de panel plano, la puerta debe tener seguro en tres 10

11 DISTRIBUCION Página 11 de 37 puntos con una manija provista de un dispositivo de seguridad las bisagras y pasadores de tapas y puertas deben ser de acero inoxidable. Las puertas de los compartimentos deben ser de suficiente tamaño como para proporcionar adecuado espacio de operación y trabajo cuando sean removidas o abiertas. Las puertas deben ser equipadas para ser ancladas en la posición abierta o para ser removidas manualmente y deben estar equipadas para ser aseguradas en la posición de abierta o diseñadas para remoción manual. El ángulo de apertura de las puertas debe ser mayor de 135. El tanque del transformador y los compartimientos deben ser construidos de forma que 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 que faciliten el uso de dispositivos de anclaje y que sean accesibles solamente desde el interior de los compartimentos. El transformador debe estar provisto con dispositivos para levantar o izar, que estén permanentemente unidos sobre el tanque, de tal forma que puedan proporcionar un levantamiento balanceado, distribuido en una dirección vertical, del transformador completamente ensamblado. Sobre la superficie de la unidad se deben marcar los centros de gravedad del transformador completamente ensamblado. El transformador debe ser diseñado para proporcionar un factor de seguridad de 5. Este factor de seguridad es la relación del esfuerzo último del material usado, sobre el esfuerzo de trabajo. El esfuerzo de trabajo es el máximo esfuerzo combinado producido en los dispositivos de levantar o izar, por la carga estática del transformador completamente armado. El transformador debe ser reforzado en su base, de forma que pueda rodar en dos direcciones: paralelo hacia un lado del transformador y en ángulos rectos hacia éste. Los compartimientos y la cubierta deben ser construidos con lámina de calibre mínimo 2,5 mm, y para las áreas de lámina plana expuesta mayores de 1 m 2 deben colocarse refuerzos adecuados o aumentar el calibre de la lámina para evitar su deformación. La cubierta superior debe soportar un peso de 100 Kg. al centro sin causar deformación permanente que permita acumulación de agua en la superficie. La cabina de seguridad se debe evaluar de acuerdo con los procedimientos de ensayo y requisitos del método de ensayo de diseño para cabinas de seguridad que se describe en la norma ANSI C o en su versión más actualizada Placa de características La placa de características debe estar localizada en el compartimento de baja tensión y debe ser claramente legible con los cables en su sitio. Cuando la placa esté 11

12 DISTRIBUCION Página 12 de 37 montada sobre una parte removible, el nombre del fabricante y número serial del transformador deben estar permanentemente fijados a una parte no removible. La información de la placa de características debe estar conforme con la norma NTC 618, incluyendo además un diagrama unifilar con simbología normalizada donde se muestren todos los accesorios provistos Instalación En ningún caso se acepta la instalación de transformadores aislados en líquidos refrigerantes para ser instalados en niveles superiores de edificaciones oficiales, industriales, comerciales y residenciales, por ejemplo, en un segundo nivel cuando se 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 las cuales las condiciones del medio ambiente y las condiciones climáticas hacen de la operación en ángulos variantes de inclinación de la horizontal mayores de 1, una consideración importante. Bajo estas circunstancias, el usuario puede esperar hacer parte de la especificación un "ángulo de inclinación" particular. En las subestaciones interiores los transformadores deben estar dispuestos en gabinetes metálicos (encapsulados), al igual que los demás equipos de la subestación y ubicados en locaciones debidamente iluminados y ventilados, con las siguientes consideraciones: La obra civil de apoyo debe proveer el espacio adecuado para efectuar los movimientos del transformador dentro de un lugar sobre la superficie de montaje sin desordenar o dañar los cables de alta o baja tensión. La base debe permitir el desplazamiento del transformador en dos direcciones: paralelo hacia un lado del transformador y en ángulos rectos hacia éste. La base o fundación para la instalación del transformador debe incluir, en el caso de transformadores inmersos en aceite, la construcción de un foso con capacidad suficiente para contener el aceite en caso de derrame. Se deben proveer facilidades para el levantamiento del tanque con gato. El espacio libre vertical para un gato debe estar entre 38 y 165 mm. Se debe disponer de dos entradas de acceso a la subestación desde una posición que permita el retiro del equipo para efectos de reemplazo y/o mantenimiento. Las puertas del acceso deben abrir hacia fuera o lateralmente si se desplazan sobre rieles. La profundidad mínima del espacio de trabajo frente a la celda del transformador de 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 pared del local, de 0.20 metros (cuando no se dispone de equipos de maniobra o monitoreo en la parte posterior de éste. 12

13 DISTRIBUCION Página 13 de 37 Para más requerimientos de espacio dentro de la subestación debe consultar el artículo 110 de la norma NTC La distancia mínima de las partes laterales de la celda del transformador a la pared del local de 0.50 metros. Los transformadores instalados en bóvedas de dedicación exclusiva para equipos eléctricos deben ser tipo semiestanco, al igual que todos los equipos allí instalados. Además, en este sitio no debe almacenarse combustible de ninguna clase 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 en subestaciones subterráneas o en subestaciones tipo pedestal conectado a la red de distribución subterránea. Para servicios industriales y de acuerdo con la reglamentación, se aceptan transformadores ubicados al nivel del piso. En este caso la subestación debe poseer una malla de cerramiento para la seguridad de las personas, cuya altura mínima será de 2.50m y la distancia a cualquier parte energizada del sistema eléctrico no debe ser menor de 3.1 metros. En estas subestaciones deben colocarse avisos preventivos de seguridad, de acuerdo con el artículo 11 del RETIE. Para subestaciones subterráneas debe consultarse la Norma de Construcción Construcción. Los transformadores de distribución serán del tipo subterráneo (Norma ANSI C ), sumergibles ocasionalmente (VAULT TYPE), aislados en aceite, para ser instalados en cámaras subterráneas o tipo pedestal, (PAD-MOUNTED Norma ANSI C ), para ser instalados en las zonas de protección ambiental de las vías públicas o en los separadores viales, de acuerdo con la reglamentación definida en esta norma y con lo establecido en el POT. Para redes particulares, conjuntos residenciales horizontales o verticales cerrados e interiores para edificios, los transformadores deben ser del tipo subterráneo o pedestal. La subestación de pedestal se instala sobre una base de concreto y adyacente a una cámara subterránea. Los transformadores para redes particulares deben ser aislados en líquido refrigerante, con excepción de las subestaciones interiores a edificaciones, donde se recomienda utilizar aislamiento tipo seco Placa de Características. La placa de características debe cumplir con lo que se indica en la sección

14 DISTRIBUCION Página 14 de Instalación En las subestaciones interiores se debe tener en cuenta lo indicado en En estas subestaciones se deben colocar avisos preventivos de seguridad, como se indican en el artículo 11 del RETIE. Las puertas de acceso a la subestación deben estar provistas de mecanismos que bloqueen el ingreso para personal no autorizado. En subestaciones subterráneas deben observarse todas las recomendaciones que se indican en las Normas de Diseño. Las figuras Figura 5.1 y Figura 5.2 ilustran de manera esquemática la configuración para el montaje de la subestación y el circuito secundario en zona subterránea con alta, media y baja densidad de carga en las redes en el área de influencia de EMCALI Conexión de los transformadores a las redes subterráneas. La conexión a las redes subterráneas de media tensión se realizará a través de barrajes, cajas de maniobra o equipos tipo pedestal dependiendo de la filosofía de diseño. Los cables de la acometida en media tensión se deben seleccionar con base en los criterios que se indican en el capítulo 2 de esta norma. La distribución en baja tensión en cámaras subterráneas de los transformadores se realiza a través de conectores sumergibles de uno a cuatro terminales y de frente muerto unidos a sus bujes secundarios los cuales alimentan tableros de interruptores automáticos tipo sumergible, de 4 a 6 circuitos, mediante conductores de cobre suave con aislamiento THW. Los tableros de BT para los circuitos subterráneos deben 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 cobre tipo tornillo. Los conductores que conectan los transformadores en poste o en piso a los cortacircuitos, deben ser de cobre duro desnudo de mm 2 (4 AWG). Los conductores que conectan los transformadores pedestal o sumergibles o interiores a la red de media tensión de EMCALI, deben ser de cobre monopolar reticular, 90 C, de los siguientes calibres, de acuerdo con el nivel de tensión: Tensión (kv) Transformadores Secos Conductor (Cobre monopolar) mm 2 (2) (15 kv) mm 2 (1/0) (35 kv) Para algunas aplicaciones específicas, por ejemplo para el montaje en un nivel superior o en instalaciones industriales para ambientes específicos, es recomendable la utilización de este tipo de transformadores. 14

15 Valores nominales de potencia. DISTRIBUCION Página 15 de 37 No existe una clasificación específica para los valores normalizados de potencia, sin embargo, se encuentran en los valores estandarizados para los transformadores inmersos en aceite Construcción. Los transformadores secos son auto refrigerados y de diseño especial. Son equipos más costosos que los tradicionales y, como se indicó, se utilizan para aplicaciones en ambientes muy específicos. Pueden ser de dos tipos: Transformador tipo seco abierto: Aquel en el cual los devanados están en contacto directo con el aire. Transformador tipo seco encapsulado en resina: Aquel en el cual los devanados se encuentran completamente recubiertos para su protección por una masa de resina con una carga mineral. Según sus características de operación (potencia y tensiones nominales de operación) 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 con compartimentos para los cables de alta y baja tensión en un espacio con adecuada circulación de aire. Los compartimentos deben estar separados por una barrera de metal u otro material rígido y debe estar pintado preferiblemente de color gris natural. Cada compartimiento debe tener una puerta construida para proporcionar acceso a cada sección. Debe existir uno o más dispositivos de seguridad que deban ser removidos antes que la puerta del compartimento de alta tensión pueda ser abierta. 15

16 DISTRIBUCION Página 16 de 37 La estructura del transformador y los compartimentos deben construirse de forma que 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 uso de dispositivos de anclaje y que sean accesibles solamente desde el interior de los compartimentos. El transformador debe estar provisto con dispositivos para levantar o izar, que estén permanentemente unidos a la estructura, de tal forma que puedan proporcionar un levantamiento balanceado, distribuido en una dirección vertical, del transformador completamente ensamblado. Sobre la superficie de la unidad se deben marcar los centros de gravedad del transformador. Debe ser diseñado para proporcionar un factor de seguridad de 5. La base del transformador debe ser reforzada en su base, de forma que pueda rodar en dos direcciones: paralelo hacia un lado del transformador y en ángulos rectos hacia éste Placa de Características. La placa de características debe cumplir con lo que se indica en la sección Instalación En las subestaciones interiores se debe tener en cuenta lo indicado en En estas subestaciones se deben colocar avisos preventivos de seguridad, como se indican en el artículo 11 del RETIE. Estos avisos deben ser con fondo amarillo y el diagrama y las letras en color negro, de 50x100 cm. Las puertas de acceso a la subestación deben estar provistas de mecanismos que bloqueen el ingreso para personal no autorizado. En subestaciones subterráneas deben observarse todas las recomendaciones que se indican en las Normas de Diseño Transformadores de Alumbrado Público independiente de EMCALI. Los conductores que se utilizarán serán de cobre suave aislamiento THW (75 C) y los calibres se seleccionan de la siguiente manera (para pases subterráneos): Capacidad Transformador (kva) Calibre conductores. mm2 (AWG) Cobre (4) > (1/0) > (4/0) Los conductores en el poste deben instalarse a través de conductos galvanizados adosados al mismo y cuya selección debe realizarse conforme la presente norma. 16

17 5.5 Selección del transformador DISTRIBUCION Página 17 de 37 El transformador se selecciona con base en la capacidad nominal del mismo. Para seleccionar la capacidad del transformador se calcula su demanda máxima, D MAX, utilizando el mismo procedimiento descrito en el numeral de la presente norma. (Selección de conductores - Cálculo de las cargas). El cálculo de la capacidad de transformadores en circuitos de alumbrado público independiente, se hace con base en los kva nominales de las luminarias que serán atendidas por el transformador. Una vez establecida la demanda máxima, se selecciona el transformador apropiado para 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 la inmediatamente superior a D MAX. Si las redes diseñadas pueden convertirse en redes de uso general, se deben aplicar además de los criterios de selección anteriores, los indicados en las tablas 5.4 y 5.5 para transformadores bifásicos y trifásicos respectivamente. De acuerdo con el numeral la cargabilidad de los transformadores no debe superar el 84% para urbanizaciones abiertas y con posibilidad de ampliación hacia un segundo o tercer piso. La Figura 5.4 esboza de manera esquemática el procedimiento para la selección del transformador económico Selección de transformadores para urbanizaciones: Cuando se trata de urbanizaciones abiertas en las cuales las viviendas sólo tienen un nivel (un piso) con posibilidad de expansión (construcción de 2 o más pisos), el cálculo de los transformadores debe considerar una reserva del 16 %. Además la regulación en estos casos no debe superar el 3% en el nodo terminal de los circuitos secundarios Conexión a las Redes Aéreas. La conexión de los transformadores a las redes aéreas en baja tensión se realiza a través de conductores de cobre, aislamiento THW, duro (bajantes), para transformadores en poste y suave para transformadores en piso, cuyos calibres se especifican 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 baja tensión 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 los cortacircuitos se realiza mediante conductor de cobre duro desnudo No 4. 17

18 DISTRIBUCION Página 18 de 37 Tabla 5.1. Reglamentación para la instalación de subestaciones que alimenten redes en baja tensión. Prop. (S/E + Red B.T.) Ubicación Subestación (1) Tipo de Servicio (2) Tipo de S/E Capacidad Transf. (kva) Restricc. EMCALI Particular Zona de protección ambiental de la vía pública Zona de protección ambiental de la vía pública, preferiblemente, o andén Zona de protección ambiental de la vía pública >=1.5m o separadores >=3.0m. Zona de protección ambiental de la vía pública >= X Zona de protección ambiental de la vía pública Zona comunal Privada Interior al predio Cualquiera En poste 75(2F), 112.5(3F) Cualquiera Subterránea 25(2F ), 500(3F) Alumbrado público En poste (4) Cualquiera Pedestal (4) 25(2F) 25(2F), (3F) para X >= 1.50m. Ver anexo 1.1 Ver nota(3) Ver anexo 1.1 Ver nota(3) Separadores con canales de aguas lluvias o negras Zonas adyacentes a canales de aguas lluvias o negras Cualquiera En poste 75(2F), 112.5(3F) (3) Industrial Cualquiera En plataforma En poste En plataforma 225(3F-13.2kV) 112.5(3F-34.5kV) 75 (2F), 112.5(3F) 225(3F) Cualquiera Pedestal 75 (2F), 500(3F) Cualquiera Industrial Interior en Gabinete Subterránea Exterior en piso 75 (2F) Libre (3F) 75(2F), Libre (3F) 167.5(2F) a 13.2kV, 333 (2F) a 34.5kV, libre (3F) (3) Área de antejardín (3) Zona privada de uso Cualquiera Pedestal 75 (2F), 225(3F) (3), (5) público (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 de EMCALI, 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 su instalación. 18

19 DISTRIBUCION Página 19 de 37 Prop. EMCALI PARTICULAR Tipo de transf. Bifásicos Trifásico Bifásicos Trifásico Tabla 5.2. Características generales de transformadores. Capacidad Nominal (kva) Relación de tensión (Voltios) 13200/240/ /120/208 Libre hasta /240/120 Observaciones Para alimentar redes de uso general de baja tensión en el área de influencia de EMCALI Para alimentar redes de uso general de baja tensión en el área de influencia de EMCALI Servicio(s) no industrial(es) hasta 20 kva de demanda máxima cada servicio Libre hasta /Libre Libre hasta /Libre Servicio industrial Libre 13200/120/208 Serv. residencial y/o comercial Libre 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) 25 Bifásicos Red EMCALI Trifásico Red. EMCALI Particular Libre 13200/ / / / /Libre 13200/libre 19

20 DISTRIBUCION Página 20 de 37 Tabla 5.4. Valores nominales de alta tensión y características eléctricas de transformadores y conectores. Transformadores Características eléctricas del conector primario completamente ensamblado. Tensión nominal del BIL Tensión Nominal en A.T. BIL Tensión de ensayo primario (V) (kv) Fase a Tierra (kv) Fase-tierra /fasefase (kv) (kv) en seco a 60 Hz durante 1 min. (kv) a Grd Y/ **150 * /14.4 ó 21.1/ ó Para valores nominales completos de conectores, véase la norma IEEE 386: * 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 y protección contra sobretensiones. Tabla 5.5. Selección de Transformadores particulares. Demanda Máxima D MAX (kva) Transformador Bifásico Transformador Trifásico > > > > > > > > > > Nota : En general la capacidad del transformador será la inmediatamente superior a D MAX. La máxima capacidad por cada transformador aceptada para servicio residencial es 630 kva. Tabla 5.6. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores bifásicos SECTOR Capacidad KVA Rango de Carga [kva] Porcentaje de Carga [kva) Mínimo Máximo Mínimo Mínimo Máximo ,930 65% 119% ,103 79% 116% ,349 69% 117% Urbano 37.5 * ,883 78% 118% 50 * ,684 89% 119% 75 * ,329 79% 95% ,077 71% 120% ,296 65% 119% ,468 79% 116% ,847 69% 117% Rural 37.5 * ,457 78% 118% 50 * ,477 89% 119% 75 * ,069 79% 120% ,990 90% 120% 20

21 DISTRIBUCION Página 21 de 37 Tabla 5.7. Rango de cargabilidad eficiente para transformadores trifásicos. SECTOR Urbano Rural Capacidad Rango de Carga [kva] Porcentaje de Carga [kva KVA Mínimo Máximo Mínimo Máximo % 116% % 119% % 118% 75 * % 120% * % 119% % 120% % 116% % 119% 45 * % 118% 75 * % 120% * % 119% % 120% Tabla 5.8. Calibre de los bajantes de los transformadores. Red aérea. Transformador (kva) Conductor bajante (Cobre - THW) mm 2 (AWG) Bifásico Trifásico Fase: Para transformador 2F o 3F Neutro: Para Neutro: Para transf. 1F transformador 3F (4) (4) (1/0) (4) (1/0) (4) (4/0) (1/0) x (4/0) (4/0) x (4/0) (4/0) 5.6 Sistema de Puesta a Tierra El objetivo del sistema de puesta a tierra es: Proteger la integridad de los personas y de los equipos contra daños por sobretensiones. Proporcionar al sistema eléctrico una adecuada conducción de las corrientes de falla 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 de valores de resistencia a tierra adecuados, los cuales deben medirse en sitio, y confrontarlos con los límites establecidos, a fin de garantizar la evacuación rápida y segura de las corrientes de falla. El conductor de puesta a tierra debe cumplir con lo indicado en la sección 250 de la norma NTC El conductor puesto a tierra de un circuito ramal debe ser de color blanco o gris natural. El conductor de puesta a tierra de los equipos debe ser de 21

22 DISTRIBUCION Página 22 de 37 color verde o verde con una franja amarilla, como lo indica el artículo de la NTC Sistema de Puesta a Tierra en Redes Aéreas En redes de distribución aéreas en baja tensión el sistema de puesta a tierra generalmente está compuesto por un electrodo de 2400 mm x mm (5/8 ). Se conectan sólidamente a tierra los siguientes puntos: Los Transformadores de Distribución, conectando entre sí, el neutro y la carcaza del 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 debe disponer el poste de concreto, el cual debe tener 19.1 mm (3/4") de diámetro. En el caso de instalarse transformadores en postes existentes, sin conducto interno, el conductor de puesta a tierra debe instalarse en un tubo metálico galvanizado de 19.1 mm (3/4") de diámetro, este conductor debe estar protegido para evitar contacto directo con las personas (NTC 3582). Los descargadores de sobretensiones del Transformador, utilizando el mismo conductor bajante que une el neutro y la carcaza del transformador. El neutro de la red aérea en baja tensión en todos los postes terminales del circuito, a través del conducto interno de dichos postes, el cual debe tener, para postes secundarios, 12.7 mm (1/2") de diámetro. Nota: Los electrodos que se instalen adyacentes a los postes deben quedar localizados a una distancia mínima de un (1) metro del pie del poste 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 o rectangulares formadas por cuadrículas de conductores enterrados, las cuales tienen en su perímetro electrodos de 2400 mm x mm (5/8 ), de acuerdo con el diseño de la malla, que pueden tener electrodos iguales adicionales en la unión de los conductores entre sí. En redes de distribución subterráneas serán puestos sólidamente a tierra los siguientes elementos: El neutro y la carcaza del transformador, así como las partes metálicas de todos los gabinetes metálicos existentes en la subestación y las pantallas metálicas de los cables subterráneos primarios, el cual debe conectarse solamente en el extremo que llega a la subestación principal, excepto cuando la longitud de la acometida excede los 80 m. En subestaciones tipo pedestal, los descargadores de sobretensiones del Transformador. 22

23 DISTRIBUCION Página 23 de Conexión de Puesta a Tierra en Acometidas en Baja Tensión. En las acometidas en baja tensión conectadas a redes de distribución aéreas o subterráneas en baja tensión se debe instalar un electrodo de puesta a tierra de 2400 mm x mm (5/8 ) en el punto conexión, donde serán puestos sólidamente a tierra 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 radial todas las conexiones necesarias para los equipos que deben estar conectados al sistema de puesta a tierra. El conductor entre las cajas o tableros de medidores y el electrodo de puesta a tierra se instala a través de conducto metálico galvanizado cuando va a la vista (conductor aislado), o en conducto PVC (conductor desnudo), cuando va embebido en muro. Se exceptúan aquellos casos en los cuales en el tablero principal se dispone de un barraje para conexión al sistema de puesta a tierra conectado directamente al sistema de puesta a tierra de la subestación Instalación de sistemas de puesta a tierra 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 de transformadores, que es la misma para los descargadores de sobretensiones, se realizará mediante conductor de cobre duro aislado (NTC 3582), dependiendo de la capacidad y de los niveles en media y baja tensión del transformador, como se indica en la Tabla 5.9. En los postes terminales de redes aéreas en baja tensión el conductor de puesta a tierra será No. 4 AWG Cu - DD Selección del conductor de puesta a tierra en redes subterráneas. En subestaciones subterráneas, pedestal, interiores o al nivel del piso, el conductor de puesta a tierra será el mismo que el de la malla de tierra Resistencia de puesta a tierra. La resistencia de puesta a tierra debe ser garantizar la evacuación segura de corrientes de falla. El valor máximo de resistencia de las puestas a tierra en redes de distribución aérea en baja tensión, es de 10 ohmios. Para verificar este valor se deben realizar mediciones de la resistencia de puesta a tierra con un medidor de tierras (megger). 23

24 DISTRIBUCION Página 24 de 37 Es importante conocer la resistividad del terreno en el cual se instalarán los electrodos 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, disminuyendo así la resistividad del suelo Diseño de mallas de tierra. El cálculo de la malla de puesta a tierra se efectúa según los criterios adoptados por la norma ANSI/IEEE 80 y la Guía C (Resol. CREG 070 de 1998) en su actualización más reciente. Para las cámaras de transformación y maniobra y subestaciones tipo pedestal deben cumplir con las siguientes características básicas: 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: mm 2 (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 carbón pulverizado) - Resistividad superficial: Ohm-m (Piso de caucho o vinilo) Subestaciones tipo pedestal: - Profundidad de la malla (m): 0.5 o Resistividad del terreno (Ohm-m): 50 (terreno preparado), para resistividad menor debe demostrarse con registros los valores logrados. - Resistividad superficial (Ohm-m): (piso de grava), (piso concreto), (piso de caucho o vinilo) - Los demás parámetros básicos utilizados para el cálculo de la malla de puesta a tierra debe acogerse a los criterios adoptados por la norma ANSI/IEEE 80 y el Artículo 15 del RETIE. 24