SALESIANOS MANUEL LORA TAMAYO CENTROS DE TRANSFORMACIÓN

Transcripción

1 SALESIANOS MANUEL LORA TAMAYO CENTROS DE TRANSFORMACIÓN

2 2 Centros de transformación Introducción Clasificación de los centros de transformación Centro de transformación en función de la alimentación Centros de transformación en función de la propiedad Centros de transformación en función de su emplazamiento Centro de transformación en función de su acometida Centro de transformación en función de la obra civil C.T. convencional C.T. prefabricado Centro de transformación compacto Partes de un centro de trasformación Elementos de un centro de transformación El transformador de distribución Constitución externa del transformador Placa de características de un transformador Constitución interna del transformador Grupo de conexión e índice horario Red de puesta a tierra Elementos de la puesta a tierra Montaje de un centro de transformación Puesta en servicio del CT mantenimiento y averías en un Centro de Transformación Mantenimiento de un C.T Averías en un centro de transformación

3 2 Centros de transformación 2.1 Introducción. Salesianos Manuel Lora Tamayo Los centros de transformación son los encargados de reducir la tensión de las redes de distribución en A.T. a valores de consumo de baja. Así pues, como se indicó en el tema anterior, los centros tienen entrada en alta, fundamentalmente líneas de 3ª categoría (6, 10, 15, 20 Kv...) y salida en baja tensión (380/220 V). Definimos Centro de transformación como: La instalación provista de uno o varios transformadores reductores de alta a baja tensión con la aparamenta y la obra complementaria precisa. n el reglamento electrotécnico de baja tensión se especifica que en la construcción de un edificio o agrupación de éstos, si la previsión de carga de potencia es superior a 50 kva, o cuando la demanda de un nuevo edificio supere esta potencia, el propietario del edificio debe reservar un local destinado al montaje de un C.T., con las características apropiadas a la red suministradora existente (aérea o subterránea), con las dimensiones necesarias para el montaje de todo su equipamiento. Así pues la función que realiza el centro de transformación es reducir la tensión que llega a los a valores de usuario y distribuir la energía a los abonados de baja tensión. E 2.2 Clasificación de los centros de transformación. Centros de transformación Alimentación Propiedad Emplazamiento Acome3da Obra civil En punta De paso De empresa De abonado Intemperie o aéreo Interior Aérea Subterranea Convencional Prefabricado Compacto De maniobra 2

4 2.2.1 Centro de transformación en función de la alimentación. Nos encontramos con dos tipos de alimentación principalmente en los centros de transformación: En Punta: El centro de transformación tiene una sola línea de alimentación, con lo que la red de alta tensión termina en el centro de transformación. De paso: También conocido como en bucle o anillo. Dispone de una línea de entrada y una de salida hacia otro centro de transformación o hacia un centro de reflexión Centros de transformación en función de la propiedad. Existen dos tipos bien diferenciados: De empresa: Cuando el propietario del centro es la compañía suministradora de energía. Normalmente poseen varias celdas de línea y una celda de protección para el transformador. De abonado: Propiedad del cliente, siendo la red de entrada a la subestación de la compañía suministradora, lo que supedita el montaje de la red a lo que establezca la compañía en su línea de alta. Existen dos variantes: ü Con equipo de medida en B.T., para pequeñas potencias. ü Con equipos de medida en A.T. para mayores potencias, en la que parte del centro es propiedad de la empresa suministradora, siendo el resto propiedad del abonado Centros de transformación en función de su emplazamiento. De intemperie o aéreo: Transformadores montados sobre postes o estructuras metálicas, con potencias inferiores a 160 kva, con protecciones mediante fusibles y seccionadores. De interior: Ubicados en recintos cerrados a tal efecto. Pudiéndose habilitar en la zona construida o mediante edificio prefabricado. Se pueden clasificar a su vez en centros de superficie y centros subterráneos Centro de transformación en función de su acometida. De acometida aérea: La alimentación llega a través de una línea eléctrica de alta tensión de tipo aérea, (Cables desnudos que entran en el centro de transformación a través de aisladores pasamuros) De acometida subterránea: A través de una línea de alta tensión de tipo subterránea, con cables aislados y entrada de alta tensión en el centro de transformación por la parte inferior de éste. 3

5 2.2.5 Centro de transformación en función de la obra civil. En este apartado vamos a estudiar los distintos tipos de edificios y construcciones en las que podemos ubicar un centro de transformación. Podemos clasificar estos edificios en cuatro tipos fundamentalmente, que pasamos a detalla en los siguientes apartados C.T. convencional. Construidos especialmente para la instalación de los transformadores y los elementos de protección y distribución de la energía. Suelen ser de ladrillo piedra u hormigón, según un proyecto de obra civil. Este tipo de centros de transformación debe cumplir la normativa referente a instalación de equipos de alta y movimiento de los operarios para el mantenimiento, siendo necesario diseñar pasillos de seguridad y elementos que impidan el acceso a las partes de la instalación que se encuentran en tensión. También es necesario prever la ventilación del centro, siendo ésta, según lo recogido en la normativa de subestaciones y centros de transformación, de tipo natural, con rejillas de ventilación de entrada de aire en la parte inferior y salida en la superior, de las dimensiones necesarias para evacuar el calor generado por el transformador y el resto de aparamenta C.T. prefabricado. Este sistema de construcción de centros de transformación es el más utilizado en la actualidad, desplazando a los centros de tipo convencional. Aparecen por la necesidad de ahorrar espacio en las zonas edificadas, así como por la facilidad de instalación que presenta este tipo de edificación respecto a las ya existentes. Este centro de transformación consiste en una envolvente de hormigón, de tipo monobloque, en cuyo interior se alojan todos los elementos necesarios para su funcionamiento. Normalmente incorpora, los aparatos de alta y baja tensión de tipo corte al aire o en SF 6, cuadros de baja tensión, transformador o transformadores, dispositivos de control, etc. 4

6 Estos centros de transformación presentan como ventajas: Construcción y montaje interior íntegros en fábrica, lo que aumenta la calidad de montaje y reduce el trabajo en la obra. Pueden representar cualquier esquema de distribución y montar hasta 2 transformadores de kva máximo. Instalación especialmente sencilla, que se reduce la excavación, posicionamiento y conexionado de los cables de acometida y salida en baja. A continuación, su muestra una tabla con los trabajos que son necesarios a realizar en la zona donde se instala el centro de transformación. Estos trabajos vienen divididos en trabajos previos a la instalación y trabajos posteriores a la colocación del centro de transformación, correspondiendo, en orden descendente con la secuencia de trabajos a realizar. Trabajos previos a realizar Trabajos posteriores a realizar Preparación del terreno para el CT. Conexionado de las instalaciones de puesta a tierra de protección y servicio. Excavación para el CT. Realización de puentes de AT y BT. Excavación para las canalizaciones. Rellenado de la excavación Inst. electrodos de puesta a tierra de protección y servicios. Construcción de acera perimetral en el caso de que no existiera. Acceso para la grúa y camiones. En este tipo de centros de transformación podemos encontrar con una o dos puertas para la instalación de los transformadores y con una para el acceso del personal autorizado. La parte exterior está compuesta por hormigón armado y vibrado, dividida en dos partes: Una formada por el fondo y las paredes, en la que también podemos encontrar lo huecos de las puertas y la ventilación, y otra constituida por el techo de una sola pieza. Por último indicar que todas las estructuras metálicas del centro de transformación están puestas a tierra: Desde la estructura de acero situada en el interior del hormigón, pasando por las rejillas de ventilación, hasta las puertas de acceso del personal y de los transformadores. 5

7 CT prefabricados subterráneos. Dentro de los centros de transformación prefabricados existe también la modalidad de centros diseñados para ser instalados en el subsuelo de las cercanías a las zonas a instalar. Son usados fundamentalmente en zonas urbanas en donde el impacto visual cobra especial importancia, por lo que es necesario instalar centros que no rompa el entorno paisajístico. Un ejemplo de este tipo de centro lo encontramos en núcleos urbanos donde es necesario respetar el casco histórico artístico a la vez que existe una elevada demanda de energía. Se pueden clasificar a su vez estos centros de transformación en función de su sistema de ventilación. Así podemos encontrar: Rejillas de ventilación horizontales no salientes. Rejillas de ventilación verticales salientes. Para la instalación de estos centros de transformación será necesario realizar una excavación para alojar la envolvente, quedando la parte superior del centro a ras de la cota de la calle (normalmente situados en aceras o zonas ajardinadas). Bajo el centro de transformación se colocará una capa de arena compactada y una placa de hormigón que le conferirán estabilidad sobre el terreno. En la parte superior, con acceso desde la calle, se instalará una puerta de acceso que se podrá abrir por un solo operario, dando paso a través de una escalera con un ángulo máximo de 68º de pendiente, al interior del CT. La apertura de la puerta de acceso incluirá una valla perimetral de protección. También sobre la superficie de la acera se dispondrá de una tapa para la colocación del transformador en el centro. Al igual que el modelo de superficie, este centro de transformación se realiza de hormigón armado vibrado de alta resistencia mecánica y a agentes externos. 6

8 Centro de transformación compacto. Los centros de transformación compactos son una variante de los centros prefabricados. Son al igual que los anteriores, de estructura monobloque de hormigón. Las diferencias fundamentales de este tipo de centros de transformación con respecto a los prefabricados son las siguientes: El centro de transformación viene completamente montado desde fábrica, con toda su aparamenta correspondiente para su instalación. NO se puede modificar su estructura y es necesario indicar al fabricante las especificaciones de las características que queremos incluir. Se realiza en un espacio mínimo. Está diseñado para ser accionado y realizar el mantenimiento desde el exterior, por lo que no existen pasillos en el interior del centro, como aparecen en los prefabricados. Se instalan una serie de puertas en las caras exteriores del centro. Una destinada para el acceso al transformador, otra para registro del cuadro de baja tensión y otra para el mantenimiento y operación de las celdas de alta tensión. Este tipo de centro monta un solo transformador e interruptores en corte SF 6 de tipo modular, permitiendo la instalación de un centro de transformación en un espacio mínimo. Dentro de los centros compactos podemos realizar la siguiente clasificación: CT compacto de superficie. CT compacto semienterrado. CT compacto de maniobra. El primero es el centro compacto más convencional en donde la instalación del centro de transformación se realiza a la cota del suelo donde se instala. El segundo presenta la particularidad de que parte de la estructura del centro se encuentra bajo el nivel de la acera, reduciendo aún más el impacto visual. Quedaría sobre el nivel de la calle las puertas de acceso a los equipos y al transformador, quedando la acometida en AT y la salida en BT bajo el nivel de la acera. Por último destacar el centro de maniobra, en el que solo se instalarán 3 interruptores en carga en baño de SF 6 que tienen como función realizar conmutación entre varias redes de distribución. El acceso a estos interruptores se realiza desde el exterior, para minimizar sus dimensiones, mediante dos puertas de apertura hacia el exterior, desde donde se realiza el mantenimiento y las maniobras. 7

9 2.2.6 Partes de un centro de trasformación. De forma general, en un centro de transformación podemos hacer una clasificación de las partes que lo componen en orden a la misión que realizan y a sus características eléctricas de funcionamiento. Así pues atendiendo a la funcionalidad podemos encontrar dentro del centro: Celda de entrada de remonte. Celda encargada de llevar los cables de alimentación hacia el embarrado. Únicamente posee una envolvente metálica que oculta y protege de la manipulación los cables normalmente de M.T. Como único elemento de maniobra puede poseer seccionador de puesta a tierra y es aconsejable que posea señalización de presencia de tensión. Podemos encontrar celdas de remonte de líneas y celdas de remonte de embarrado Celda de línea. Pueden ser de entrada o de salida de línea. Las de entrada se encargan de recibir el conductor de alimentación en el centro de transformación. Por su parte las de salida de línea tienen por misión la de cortar el suministro de energía en AT a otro centro de transformación, en el caso de que no se encuentre en punta. Al igual que el centro de entrada, está equipada con un interruptor de corte en carga y un seccionador de puesta a tierra. Celda de seccionamiento. Celda encargada de dejar sin suministro eléctrico a la parte del abonado, es decir, encargada de cortar el suministro en alta al transformador. Si la potencia del centro es inferior a kva, se instalará un seccionador, en caso de ser superior, será necesaria la instalación de un interruptor automático. Celda de seccionamiento y protección general. Se sitúa en aquellos CT en donde existe más de un transformador y se encarga de proteger al conjunto. Posee un interruptor automático general que protege de posibles fallos aguas arriba de la protección individual de los transformadores. Se montarán los interruptores automáticos de corte en SF 6 o aceite y en los casos en que la potencia supere los kva, se instalará un relé homopolor contra derivaciones a tierra con un transformador toroidal, con disparo programable. Celda de medida. Compuesta por tres transformadores de intensidad y uno de tensión conectados a los contadores, placas de comprobación y reloj de discriminación. Estos equipos se encuentran en el exterior del CT pasa su fácil lectura y para evitar cualquier riesgo. También indicar que la celda se encuentra precintada por la compañía suministradora. Celda de protección del trasformador. Protección individual de cada transformador, compuesta por interruptor y fusibles asociados o combinados, o bien por interruptor automático gobernados por relés directos o indirectos. En centros de transformación de más de kva se instalará protección contra defectos a tierra, como en el caso de las celdas de seccionamiento y protección general. Celda de transformación. Zona destinada a situar el transformador de potencia. Estará separado del resto para evitar la proyección de aceite y material en caso de avería. También debe situarse una cuba de recogida de aceite bajo el transformador que garantice que no se derrame y afecte al resto de aparamenta. 8

10 Cuadro de baja tensión. Salesianos Manuel Lora Tamayo Se instala en centros de transformación de empresa. De la salida de cada transformador se deriva a estos cuadros desde donde parte, protegidas por cortacircuitos fusibles, las líneas de baja tensión que alimentan a las distintas cajas generales de protección. 2.3 Elementos de un centro de transformación. Dentro de cada centro de transformación encontraremos una aparamenta específica tanto en alta como en baja tensión. No en todos los centros de transformación encontraremos todos los elementos aquí expuestos, pero sí que muchos de ellos formarán parte de su configuración. Pasamos a detallar los más comunes. Seccionador: Según el reglamento de líneas eléctricas de alta tensión, es un aparato mecánico de conexión manual, que en posición abierta debe satisfacer una distancia de seguridad acorde con la tensión que soporta. Están diseñados para apertura y cierra de circuitos sin carga o con cargas muy pequeñas. Es capaz de soportar por diseño la corriente nominal y la corriente de cortocircuito, pudiéndose ser de tipo unipolar o tripolar. 9

11 Interruptor: Salesianos Manuel Lora Tamayo Aparato dotado con poder de corte, que puede realizar la apertura y cierre de circuitos en carga, en dos posiciones bien diferenciadas. Este aparto puede soportar corrientes de cortocircuito, pero no interrumpirlas en caso de avería. La extinción del arco eléctrico en la apertura del interruptor se puede realizar de las siguientes formas: - Aéreos con apagachispas o cuernos. - De soplado magnético. - De soplado por aire autoneumático. - En baño de aceite, gas (SF 6 ), pequeño volumen de aceite. Aparte de sus características eléctricas de tensión e intensidad, es fundamental conocer su: Poder de corte: Valor de la intensidad que el aparato puede cortar bajo una tensión de restablecimiento determinada y en las condiciones de funcionamiento. Se expresa en ka y en MVA. Poder de cierre: Valor de intensidad que el aparato es capaz de restablecer en condiciones de funcionamiento nominal. Interruptor-Seccionador: Interruptor que en posición de abierto satisface las especificaciones de aislamiento de un seccionador, fundamentalmente las distancia entre los contactos en posición abierto. Interruptor automático: Interruptor capaz de abrir o cerrar un circuito en condiciones normales además de cortar de forma automática cualquier sobreintensidad, causada por una avería, hasta el punto de soportar la corriente de cortocircuito en el punto de conexión. Su uso en fundamental para la protección de instalaciones y de los transformadores del centro. Su accionamiento puede ser manual o automático, siendo éste último comandado por relés de sobreintensidad (directos o indirectos), relés de corriente homopolar o bobinas de disparo, relés de mínima tensión... Seccionador de puesta a tierra: Aparato destinado a poner a tierra determinadas parte del circuito o instalación. Normalmente el seccionador actúa cuando la carga del circuito se ha desconectado, pero puede soportar la intensidad nominal durante un corto espacio de tiempo. 10

12 Su funcionamiento suele estar condicionado al de un interruptor, interruptor automático o seccionador, de forma que solo se puede accionar si estos están desconectados, mediante un enclavamiento mecánico. También existen modelos de interruptor que incluyen el seccionador de puesta tierra, encontrando en estos casos tres posiciones de funcionamiento; cerrado, abierto y puesto a tierra. Auto-válvulas: Pararrayos de resistencia variable que pueden proteger al transformador y a la línea de sobretensiones superiores al nivel de aislamiento seleccionado en la autoválvula. El cuerpo principal del pararrayos lo componen discos de óxido de zinc, con un soporte epoxídico reforzado con fibra de vidrio y sellado en todo su entorno una pieza moldeada termorretractil. Todo el pararrayos constituye una pieza compacta sin aire en su interior. Gracias a su constitución el pararrayos es capaz de absorber altas energías durante las sobretensiones y al mismo tiempo limitar las corrientes de fuga a valores muy pequeños de funcionamiento normal Relés directos: Estos relés tienen como función desconectar el interruptor asociado a éstos en el caso de que la corriente que circula a través de ellos supere el valor en el que se ha tarado. Su denominación directo atiende a la característica de que la corriente que circula por él es la propia que alimenta al transformador o a la línea. Relés indirectos: En este caso la excitación que produce el disparo del relés está reducida, siendo esta imagen de la corriente primaria que circula por el transformador. Para obtener esta intensidad reducida se recurre a transformadores de intensidad. La saturación magnética de los transformadores impiden las puntas de intensidad que pueden dañar a los equipos, siendo lo suficientemente precisos para las necesidades industriales. Termómetros: Los termómetros se suelen utilizar para el control de la temperatura del aceite de los transformadores. Si la potencia es pequeña, se suelen utilizar termómetros de columna de mercurio o alcohol coloreado, sobre la tapa del transformador. El mercurio o el alcohol se alojan en una ampolla de vidrio donde se marca la escala graduada de temperatura. Para potencias mayores se utiliza un termómetro de esfera. Este termómetro presenta la ventaja de que es posible conectar unos contactos eléctricos que pueden accionar: - Alarma de a un determinado valor de temperatura. - Desconexión del transformado en caso de sobrepasar una temperatura de tarado. Estos termómetros presenta también la ventaja de que la lectura se puede hacer directa sobre la escala indicando los valores máximos de con 11

13 temperatura, pudiendo registrarse, mediante una aguja conducida, el valor máximo de temperatura que ha alcanzado el transformador. El sistema de control de temperatura y disparo a través de los contactos del termómetro es apto para sobrecargas en el transformador, pero no para cortocircuitos, ya que el termómetro tardaría mucho tiempo en desconectar este tipo de fallo, teniendo antes que calentarse todo el aceite a causa del cortocircuito, que para el caso de un transformador de kva tardaría del orden de 10 a 15 minutos. Relé Buchholz: Dispositivo de protección, situado en el conducto de unión entre la cuba y el depósito de expansión, destinado a proteger al transformador de posibles defectos por aumento de temperatura y descomposición del aceite. El transformador, cuando sufre algún defecto eléctrico, genera pequeños arcos eléctricos en los bobinados, que a su vez descomponen el aceite, liberando gases. Estos gases son indicadores de posible fallo en la máquina y pueden servir como sistemas de detección de averías. El relé buchholz es una cámara, que en condiciones normales está llena de aceite. Dentro de esta cámara se sitúan dos flotadores que actúan sobre dos contactos de tipo ampolla de mercurio. La primera función que tiene el relé es la de recoger las posible burbujas de aire que se puedan desprender en la puesta en servicio del transformador. Cuando se produce una pequeña avería, los gases desprendidos se acumulan en la parte superior del relé, desplazando el aceite hacia el depósito de expansión. Cuando se acumula una determinada cantidad, el flotador, al descender el nivel de aceite, se desplaza el flotador cerrando el contacto que activa una alarma. Cuando la avería es de cierta importancia, el desprendimiento de gases por descomposición del aceite es más violento. En este caso, es la presión que ejerce el propio gas el que desplaza el segundo flotador cerrando un contacto que desconecta la alimentación y la salida del transformador. En la parte superior del relé existe una válvula que tiene como función la recogida de los gases desprendidos para su posterior análisis, a fin de determinar las posibles causas de avería. En transformadores de tipo llenado total, se instalan bloques de protección de tipo DGPT, capaces de detectar fugas de gas, excesos de presión y termostato en dos puntos de regulación. A través de un pequeño visor se pueden observar pequeños descensos de nivel. A la vez incorpora un termómetro que indica el valor instantáneo de temperatura del aceite. Posee una serie de contactos eléctricos que disparan alarma o desconectan el transformador en caso de acumulación de gas, perdida de dieléctrico, sobrepresión interna de gas, temperatura anormal de aceite dieléctrico. 12

14 Relé integrado de seguridad (DGPT 2) Salesianos Manuel Lora Tamayo En los nuevos transformadores de tipo hermético de llenado integral, es necesaria la utilización de elementos de protección capaces de realizar las siguientes funciones: Detección de la emisión de gases del líquido dieléctrico (disparo de desconexión) Detección del aumentos excesivo de la presión del aceite dentro de la cuba (disparo de desconexión) Lectura de la temperatura del aceite dieléctrico y visualización del nivel de líquido (contactos de alarma y disparo regulable) Todas estas funciones las realizan los relés integrados de seguridad en un solo elemento. Fusibles. Es uno de los elementos fundamentales para la protección de cortocircuitos y sobrecargas en media tensión, pudiendo ser combinado con seccionadores e interruptores. Consta de un cilindro aislante, normalmente de cerámica al que en los extremos se le colocan dos casquillos metálicos que son los que se unen al portafusibles. Interiormente el fusible contiene una o varias láminas de cobre o aluminio calculadas para que se fundan al paso de cierto valor de intensidad. Este elemento a su vez va unido a un sistema de muelle que en condiciones normales está tenso. Cuando el fusible se funde libera el muelle que actúa sobre un percutor colocado en uno de los casquillos. El percutor indica la fisión del fusible y cuando se monta en sistemas con interruptores asociados, permite abrir en interruptor en caso de fallo de una fase, dejando sin tensión toda la instalación. Importante! Fusibles Combinados: El Interruptor desconecta las tres fases en caso de fusión de uno o más fusibles (disparo por acción del percutor del fusible). Fusibles asociados: La fusión de un fusible permite la continuidad de servicio en el resto de fases. 13

15 2.3.1 El transformador de distribución. Máquina estática de inducción electromagnética, encarga de reducir la tensión de distribución primara, fundamentalmente líneas de alta tensión de tercera categoría, a tensión de distribución de baja, es decir, a 400/230 V. Podemos clasificar los transformadores de distribución en función de su aislamiento existiendo los siguientes tipos: Transformador con aislamiento de aceite: Es el tipo más común de transformador. El aislamiento de las bobinas y la refrigeración se realiza mediante un aceite especial aislante. Dentro de este tipo a su vez se puede distinguir entre transformadores con depósito de expansión y transformadores de tipo llenado integral. Este último es el que se está imponiendo en la actualidad por su mínimo mantenimiento y al que corresponde la imagen de la derecha. Transformador encapsulado en resina: En este caso las bobinas del transformador se encuentran aisladas mediante una resina especial, que impide el acceso al interior del transformador. Tiene como ventaja la disminución en el peso del tranformador y su menor volumen, además se pueden realizar cambiós en las conexiones de las bobinas facilmente. Su principal inconveniente es que en caso de avería hay que sustituir el conjunto de bobinas puesto que el aislamiento de resina no se puede retirar, lo que impide rebobinar la parte dañada Constitución externa del transformador. Pasamos ahora a describir las partes fundamentales que forman un transformador de potencia de tipo aislado en aceite. Pasatapas de media tensión. Pasatapas de baja tensión. Mando conmutador de bobinados de AT. Radiadores de refrigeración. Cuba. Depósito de expansión. Indicador de nivel de aceite. Tapón de llenado. Placa de características. 14

16 Ruedas de transporte. Salesianos Manuel Lora Tamayo Los pasatapas de alta y baja tensión son aisladores encargados de evitar derivación entre los conductores y el exterior del transformador. El mando conmutador es una rueda que desliza unos contactos sobre el bobinado de alta tensión. La maniobra de regulación solo se podrá realizar con el transformador desconectado, es decir sin tensión en la entrada y la salida. Los bobinados se alojan en el interior de una cuba o depósito, que posee un tapón de llenado en la parte superior y una válvula de salida en la inferior, que permite el vaciado del aceite dieléctrico. Sobre la cuba se sitúa un pequeño depósito, denominado depósito de expansión, destinado a rellenar con pequeñas aportaciones de aceite las posibles pérdidas y mantener los bobinados totalmente sumergidos en aceite. En el lateral del depósito de expansión se coloca un pequeño visor de cristal con una marca de nivel o un reloj indicador, que nos sirve para comprobar si existen fugas de aceite y para determinar si la temperatura es mayor del valor nominal, dado que al aumentar ésta aumenta el volumen de aceite. Alrededor de la cuba se sitúan unas aletas o radiadores que tiene como misión evacuar el calor que se genera en el transformador. Dentro de ella circula el aceite en un movimiento natural, que hace que se desplace el aceite caliente a la parte superior de la cuba y el aceite más frío a la zona inferior. Sobre la cuba del transformador se designara: n a b c A B C BT MT Placa de características de un transformador. Se trata de una placa metálica, situada en el lateral del transformador, en la que están indicadas las características eléctricas más importantes del transformador. Se pueden observar: Designación. Tensión nominal primaria y secundaria. Potencia nominal. Intensidad nominal primaria y secundaria. Tensión de cortocircuito. Grupo de conexión e índice horario. Niveles de aislamiento. Peso (total y del aceite). Calentamientos (del cobre, del aceite, temperatura ambiente). 15

17 Constitución interna del transformador. Básicamente los transformadores en general están constituidos en su interior por dos partes bien diferenciadas, el núcleo magnético y los arrollamientos o bobinados. Núcleo magnético. Forma el camino que toman las líneas de campo magnético para inducir la tensión del primario al secundario del transformador. Está compuesto por chapas de tipo ferromagnético de acero aleado de unos 0,35 mm de espesor, con una base de silicio del 3 al 5% y aisladas eléctricamente entre sí con una capa de barniz. Se pueden distinguir dos tipos de chapa magnética. - Chapa normal, laminada en caliente. - Chapa de grano orientado, laminada en frío. El núcleo está formado por las columnas, culatas y yugos. Arrollamientos. Los arroyamientos son bobinas de hilo de cobre o aluminio de sección rectangular o circular. Los arroyamientos de alta y baja tensión pueden ser realizados de dos modos diferentes, de forma alternada o concéntrica. El arroyamiento alternado consiste en disponer un determinado número de vueltas de baja tensión, para posteriormente colocar una capa de alta y así sucesivamente desde abajo hasta arriba de la columna de chapas metálicas hasta cubrir su totalidad. Por su parte, en el bobinado de tipo concéntrico se realiza primero el de baja tensión, ocupando la totalidad de la columna, y una vez que se ha terminado de bobinar, se comienza el de alta sobre el bobinado de baja ya realizado Grupo de conexión e índice horario. Se denomina grupo de conexión a un convenio que se utiliza para designar los distintos tipos de conexiones que se puede hacer en el primario y el secundario. Se pueden realizar varias combinaciones, tanto en estrella, en triangulo o en zig-zag. En la tabla siguiente se recogen las letras utilizadas para designar a cada tipo de bobinado. AT BT Conexión triángulo D d Conexión estrella Y y Conexión zig-zag Z z Por ejemplo: La conexión Yd indica que el arrollamiento primario se ha conectado en estrella y el secundario se conectó en triangulo. En referencia al índice horario, es un sistema por el cual definimos el desfase que existe entre las tensiones primaria y secundaria análogas. Para el cálculo del índice horario se toma como referencia la esfera de un reloj. La manecilla grande se coloca a las doce indicando la fase A del bobinado de alta tensión. La posición de la manilla pequeña, que coincide con la fase análoga de baja tensión, indica el ángulo de desfase entre ambos. 16

18 Clase de aislamiento para máquinas eléctricas Clase de aislamiento Y A E B F H C Temperatura máxima admisible ( en ºC) Más de

19 2.3.2 Red de puesta a tierra. Los centros de transformación deberán estar provistos de una instalación de puesta a tierra, con objeto de limitar las posibles tensiones de defecto a tierra que pueden aparecer en caso de avería. Este sistema de tierra debe ser complementado con dispositivos de interrupción de corriente, deberá asegurar la descarga a tierra de la intensidad de defecto, contribuyendo a la eliminación del riesgo eléctrico. Para la realización del diseño de la red de tierra se aplicará el Método de cálculo y Proyecto de Instalaciones de Puesta a Tierra para CENTRO DE TRANSFORMACIÓN conectados a Redes de Tercera Categoría de UNESA. Según la instrucción MIE-RAT 13, se pondrán a tierra de protección, todas las partes metálicas de la instalación que no estén en tensión en condiciones normales, pero que puedan estarlo en caso de accidente. La misma instrucción dispone que se conecten a tierra de servicio los elementos de la instalación que lo necesiten, entre los que se puede destacar: Los neutros de los transformadores. Los circuitos de BT de los transformadores de medida. Los elementos de derivación a tierra de los seccionadores. Las auto-válvulas, limitadores, descargadores, etc. El sistema de puesta a tierra puede ser de dos tipos: - Instalación de tierra general. - Instalación de tierras separadas. Se monta la instalación de tierra general cuando la tensión de defecto a tierra es inferior a V, estando unidas las tierras de protección y de servicio. En caso contrario, cuando la tensión de defecto a tierra es superior a V, se montan las tierras de protección y servicio por separado, instalación de tierras separadas, conectando a la tierra de servicio los neutros de los transformadores de potencia y medida Elementos de la puesta a tierra. Dentro de la instalación de puesta a tierra podemos distinguir dos elementos fundamentales: Línea de tierra. Electrodo de puesta a tierra. La línea de tierra estará constituida por conductor de cobre o de otro material de sección equivalente, capaz de soportar la corriente de defecto a tierra en unas condiciones de temperatura establecidas. En tierras separadas, la tierra de neutro o de servicio deberá tener un aislamiento de 10 kv a frecuencia industrial (1 minuto) y 20 kv a impulso de rayo de onda (1,2/50 µs). Por su parte, el electrodo de puesta a tierra puede estar constituido de los siguientes elementos: Picas. Conductores enterrados horizontalmente. 18

20 En el caso de montaje de picas, estas se clavarán quedando la parte superior a una profundidad no inferir a 0,5 metros, aconsejándose en terrenos donde se prevean heladas una profundidad de 0,8 m. En el caso de instalar electrodos horizontales, la profundidad será igual a la parte superior de las picas, es decir, 0,5 metros. La superficie total de electrodos se obtendrá en función de la intensidad de defecto, la resistividad del terreno y el tiempo de duración del defecto medido en segundos. 2.4 Montaje de un centro de transformación. El montaje e instalación de un centro de transformación va a depender del tipo de centro y de las condiciones del entorno. No obstante existen una serie de procedimientos de instalación comunes a cualquier tipo de centro de transformación. Vamos a centrarnos en la instalación de un centro de tipo prefabricado, dado que este tipo de centro es el más común en la actualidad. Podemos distinguir los trabajos de instalación en dos: Trabajos previos a la colocación del centro. Los trabajos previos a la colocación del centro indican las maniobras que se han de realizar antes que se sitúe el centro de transformación prefabricado. Dentro de este apartado podemos distinguir: Preparación del terreno para el CT. Excavación para el CT. Realizando la excavación y nivelación de este, situando un lecho de arena de río compactada que nos facilite el drenaje y el acceso de las líneas eléctricas por la parte inferior. Excavación de las canalizaciones eléctricas. Se realizarán sendas zanjas para los conductores de media tensión y para los de baja, de modo que la entrada al centro resulte cómoda y no se fuercen los radios de curvatura de los conductores. Instalación de los electrodos de puesta a tierra. Tanto los de servicio como los de protección, en caso de que ambos se instalen por separado. Acceso de grúa y camiones. Acondicionamiento de las inmediaciones al terreno para el acceso del camión de transporte al lugar de instalación. 19

21 Trabajos posteriores a la colocación del centro. Los trabajos posteriores a la instalación del centro de transformación serán los siguientes: Conectar las instalaciones de puesta a tierra de protección y servicio a los terminales del centro de transformación. Realizar los puentes con el cableado o las barras, tanto para el circuito de alta tensión como para el de baja tensión. Rellenar la excavación circundante al centro, que permita su consolidación definitiva. Construir una acera perimetral, en el caso de que sea necesaria. Todos estos pasos previos y posteriores a la instalación del CT prefabricado no incluyen el montaje de los elementos interiores dado que este tipo de centros traen la aparamenta instalada de fábrica. No obstante, para centros de tipo convencional, se debería proceder, una vez situado el centro a la instalación de: La aparamenta de las celdas. Las protecciones y equipos de medida de alta tensión. Los cuadro de salida en baja tensión. El transformador. Los cables conductores que interconectan cada elemento Puesta en servicio del CT. Una vez instalado el centro de transformación se procedería a la realización de pruebas de funcionamiento y protección para posteriormente poner en servicio el centro. Entre las operaciones previas a la puesta en funcionamiento podemos destacar: Revisión de las normas de explotación. Comprobar los circuitos y tomas de tierra. Limpiar todas las instalaciones, aisladores, soportes, etc. Revisar normas y manuales de cada aparato. Comprobar el buen funcionamiento de dispositivos de mando y enclavamientos. Limpieza y revisión de todos los contactos, presión de cierre, etc. Comprobar las conexiones de embarrados y cableado, bien realizadas y con apriete suficiente. Asegurar el aislamiento de la instalación y verificar que las condiciones de explotación son acordes a reglamento. Observar los niveles de aceite del transformador (si procede). También se deberán realizar las siguientes pruebas. Medida de resistencia del terreno. Medida de la tensión de paso y de contacto. Medida del tarado de relés y del tiempo de actuación. 20

22 2.5 Mantenimiento y averías en un Centro de Transformación Mantenimiento de un C.T. Antes de realizar cualquier maniobra en un centro de transformación es necesario tener en cuenta una serie de normas de suma importancia. El no cumplimiento de estas normas básicas puede acarrear una avería o un accidente de consecuencias muy graves para el operario o para terceras personas: 1º) No accionar nunca un seccionador en carga. 2º) Siempre que tengamos que cortar el servicio en un circuito en carga, se deberá accionar primero el interruptor de apertura en carga o interruptor automático. 3º) Antes de cerrar el seccionador de puesta a tierra comprobar la ausencia de tensión. 4º) Antes de restablecer el servicio, comprobar que están abiertos los seccionadores de puesta a tierra. 5º) Familiarizarse con el centro, observando detenidamente las señalizaciones. 6º) Utilizar el material de seguridad necesario en cada maniobra. Dentro de las operaciones de mantenimiento que se suelen realizar en los centros de transformación destacamos las siguientes: Revisión de la aparamenta eléctrica (interruptores, seccionadores, fusibles, auto-válvulas, etc.) Estado de las celdas (limpieza, engrase, etc.) Estado de los transformadores (cables, aisladores, foso, posibles pérdidas de aceite. Comprobación del estado de las tierras (arquetas, picas, conexiones, medición de los valores) Comprobación de alumbrado interior, exterior y demás elementos auxiliares y de seguridad Averías en un centro de transformación. En los centros de transformación actuales las averías son cada vez menos frecuentes, fundamentalmente debido al grado de tecnificación y los exhaustivos controles de calidad a los que se someten aparatos e instalaciones. No obstante pasaremos a indicar las averías más usuales en función del tipo de transformador y de la configuración del centro. C.T. intemperie: Estos centros, que normalmente están situados sobre apoyos, suelen dar averías a causa de los agentes atmosféricos a los que están expuestos (lluvia, viento, nieve, etc.). Otra causa de averías en estos C.T. son los actos vandálicos. Ambas causas dan como resultado la rotura y deterioro de 21

23 aisladores, auto-válvulas y fusibles en la mayoría de los casos, averías que se pueden localizar visualmente desde el suelo, siendo su reparación igualmente sencilla, realizándose ésta sin tensión en la mayoría de los casos. C.T. interior: Una gran mayoría de las averías que encontramos en este tipo de centros de transformación se debe a rotura de timonería (manivelas y elementos de apertura cierre y control). Para este tipo de avería la reparación pasa por contactar con el proveedor del material y sustituir los elementos defectuosos. Otra avería común que podemos encontrar en este tipo de centros es la perforación de alguna botella terminal en los conductores que van al centro. Si la avería resulta visible, la reparación pasa por la sustitución de estos terminales por unos nuevos, siendo necesario realizar ensayos en el resto de terminales para comprobar que su estado es bueno, si no es así se procederá a sustituir la totalidad de los terminales conectados al mismo lugar en el que encontramos el deteriorado. También es común la destrucción de los portafusibles en baja tensión por aflojamiento de los tornillos de estos. En este caso se procederá a sustituir el portafusible defectuoso. Termografía En muchas ocasiones la avería no es detectable a simple vista hasta que sus consecuencias no son muy graves. Por lo que es recomendable realizar inspecciones de las conexiones con equipos que sean capaces de detectar pequeñas anomalías, como problemas de apriete en tornillería, malas conexiones, recalentamientos en puntos determinados, etc. Para ello se utilizarán equipos específicos que detectan las variaciones de temperatura en la instalación a cierta distancia, denominados cámaras termográficas. Estos equipos presentan una imagen en colores que van del negro al blanco pasando por violeta, azul, verde, amarillo, rojo y blanco. Estos colores indican la temperatura de los objetos que estamos visualizando y nos dan idea de los puntos calientes de nuestra instalación, que podrían originar una avería futura. 22