Unidad 3 Subestacion Electrica

8/17/2019 Unidad 3 Subestacion Electrica

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Instalaciones Eléctricas TECSUP -PFR

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UNIDAD III

SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

1. INTRODUCCIÓN

En esta unidad se describen los aspectos genéricos y las terminologías más usuales

en lo referente al equipamiento de las subestaciones de distribución, considerandola normatividad establecida en el Código Eléctrico Nacional, en las normas de laDirección General de Electricidad del Ministerio de Energía y Minas y en las normastécnicas de equipos y materiales para subestaciones de distribución en zonasurbanas y urbano-marginales.

También se indican las fórmulas y el procedimiento para seleccionar, a nivel deproyecto, la sección normalizada de los alimentadores de baja tensión (paradistribución secundaria, alumbrado público y electrobombas) que salen del tablerode distribución y de alumbrado público de la subestación. Además, se indican loscriterios para seleccionar la potencia nominal del transformador de distribuciónrespecto a la corriente simultánea de demanda máxima por todos losalimentadores de Baja Tensión (BT).

Así mismo se debe:

Identificar los conceptos y la terminología más usual en lo referente alequipamiento de las subestaciones de distribución en sus distintos tipos, dezonas urbanas y urbano-marginales.

Seleccionar a nivel de proyecto, las secciones normalizadas de losalimentadores de baja tensión que salen del tablero de distribución y dealumbrado público, de acuerdo a los siguientes criterios: por capacidad decorriente y por caída de tensión.

Seleccionar la potencia nominal del transformador de distribución respecto a lacorriente de los alimentadores de BT para cargas de Distribución Secundaria(DS), Alumbrado Público ( AP) y Electrobombas (EB).


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TECSUP - PFR Instalaciones Eléctricas

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2. SUBESTACIÓN DE DISTRIBUCIÓNEs el conjunto de instalaciones para la transformación, medición, protección y/oseccionamiento de la energía eléctrica, que es recibida de una red de distribuciónprimaria (media tensión) y es entregada a un sub-sistema de distribuciónsecundario, alumbrado público y/o electrobomba (baja tensión), a otra red dedistribución primaria o a usuarios (clientes) alimentados en media o baja tensióndesde la subestación de distribución. También incluye el sistema de puesta a tierray las eventuales edificaciones para albergar el conjunto de instalaciones eléctricastipo interior o a la intemperie (exterior).

Figura 1. Subestación de Distribución

De acuerdo a su equipamiento, la subestación de distribución puede ser de tipo

convencional (de superficie en caseta o subterránea en edificio), tipo aérea(monoposte o biposte) y tipo compacta (bóveda o pedestal).

3. SUBESTACIÓN CONVENCIONAL

Es la subestación de distribución cuyo equipamiento es del tipo interior y estáinstalado en una caseta apropiada en la que se ha previsto pasadizos y espacios detrabajo. Por su ubicación la subestación convencional puede ser de 2 tipos: desuperficie (en caseta a nivel del piso) y subterránea (en sótano de edificios).

Figura 2. Subestación convencional de superficie 10/0,22 kV (desde 50 a2x630kVA), dimensiones: 7,50 x 5,00 x 3,70 m, 6 Celdas de 10kV y 2 detransformadores.


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4. SUBESTACIÓN AÉREA

Es la subestación de distribución cuyo equipamiento es del tipo exterior (a laintemperie) y está instalado sobre el nivel del piso en uno o dos soportes. Si lasubestación aérea está soportada en un poste (generalmente de concreto armadopretensado) es tipo monoposte y si está soportada por 2 postes unidos entre sípor una plataforma en la que se asienta el transformador (generalmente deconcreto armado pretensado) es tipo biposte.

En la subestación aérea biposte se instala un transformador trifásico y en lasubestación aérea monoposte se instalan 2 ó 3 transformadores monofásicos enconexión trifásica, aunque también podría instalarse un transformador trifásico dehasta 100 kVA como máximo si su peso así lo permite.

Figura 3. Subestación Aérea Monoposte 10/0,22 kV (2x25 o 3x25 kVA).

Figura 4. Subestación Aérea Biposte 10/0,22 kV (desde 50 a 630 kVA).


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5. SUBESTACIÓN COMPACTA

Es la subestación de distribución cuyo equipamiento es del tipo exterior (a laintemperie) y tiene un transformador de distribución trifásico no convencionaldenominado transformador compacto, porque tiene los dispositivos de protección ymaniobra incorporados dentro de la cuba o tanque de aceite dieléctrico.

La subestación compacta es del tipo bóveda si el transformador está instalado enuna bóveda de concreto subterránea bajo la vereda de la vía pública y es del tipopedestal si el transformador está instalado sobre una base de concreto al ras de lasuperficie del piso en un área libre de terreno de 3x3 m2.

Figura 5. Subestación Compacta Bóveda 10/0,22 kV (desde 50 a 250 kVA).

Figura 6. Subestación Compacta Pedestal 10/0,22 kV (desde 100 a 630 kVA).

6. SELECCIÓN DE LA SECCIÓN DE LOS ALIMENTADORES DE BAJATENSIÓN

6.1. SELECCIÓN POR EL CRITERIO DE CAPACIDAD DE CORRIENTE

Este es el primer criterio que debe considerarse para seleccionar lasección de los alimentadores de baja tensión que salen del tablero dedistribución y de alumbrado público de la subestación de distribución.


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De acuerdo a este criterio la corriente simultánea de demanda máximaque fluye por el alimentador de BT (desde el tablero hasta el puntodonde esté ubicada la carga) no debe exceder la capacidad de corrientemáxima admisible por la sección del alimentador de BT aéreo osubterráneo.

La capacidad de corriente máxima admisible por la sección de losalimentadores trifásicos subterráneos de BT tipo NYY se indican en laTabla 3.1 como función del factor de carga (FC) definido como elcociente entre la capacidad de corriente nominal y la capacidad decorriente máxima admisible.

Sección dealimentador de

BT tipo NYY

Capacidad de

corrientenominal

Capacidadde corriente

máximaadmisible(FC=1,0)





3 - 1x6 mm2 3 - 1x10 mm2 3 - 1x16 mm2 3 - 1x35 mm2 3 - 1x70 mm2 3 - 1x120mm2 3 - 1x185mm2 3 - 1x300mm2

2(3 - 1x120mm2)2(3 - 1x185mm2)

33 A44 A56 A86 A125 A170 A216 A285 A289 A347 A

33 A44 A56 A86 A125 A170 A216 A285 A289 A347 A

41 A55 A70 A108 A156 A212 A270 A356 A361 A433 A

55 A73 A94 A144 A208 A283 A360 A475 A481 A578 A

Tabla 1 Capacidad de corriente máxima admisible por los alimentadorestrifásicos subterráneos de BT tipo NYY.

En la Tabla 3.2 se indican los factores de carga típicos como función deltipo de carga de baja tensión que fluye por el alimentador de BT aéreo osubterráneo.Si en la Tabla 3.2 no aparece el factor de carga típico para un tipo decarga mixta que fluye por el alimentador de BT, como por ejemplo unacarga residencial-hospitalaria, entonces debemos estimar el factor decarga mixta como el promedio ponderado de los factores de carga

conocidos, dando mayor peso específico a la carga cuya corrientesimultánea de demanda máxima sea mayor. El factor de carga distinto alos indicados en la Tabla 1 permitirá calcular la capacidad de corrientemáxima admisible por la sección del alimentador de baja tensión.


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Tipo de carga de baja tensión Factor de cargatípico

Residencial de 1ra.; 2da. o 3ra. categoría 0,6

Pueblo joven o centro poblado 0,6

Residencial-comercial 0,6

Comercial 0,8

Industria liviana 0,8

Industria pesada 1,0

Alumbrado público 0,8

Electrobomba 1,0

Tabla 2. Factores de carga típicos para obtener la capacidad decorriente máxima admisible por el alimentador de BT.

ejemplo de cálculo de factor de carga mixta

Verificar si el alimentador trifásico subterráneo de BT tipo NYY desección 3 –1x35 mm2 puede transportar una corriente simultánea dedemanda máxima de 120 A cuyo factor de carga se desconoce, sabiendoque el 25% de dicha corriente (30 A) es carga tipo industria liviana y el75% (90 A) es carga tipo residencial.

Solución

De acuerdo a la Tabla 2 el factor de carga residencial típico es 0,6 y elfactor de carga industria liviana típico es 0,8, entonces el factor de cargamixta será: FC = (30 A x 0,8 + 90 A x 0,6) / 120 A = 0,65. De acuerdoa la Tabla 1 la capacidad de corriente nominal de la sección 3 –1x35 mm2 es 86 A y si el factor de carga mixta es 0,65 entonces la capacidad decorriente máxima admisible de dicho alimentador de BT será:

Capacidad de corriente máxima admisible = 86 A / 0,65 = 132 AComo la corriente simultánea de demanda máxima de 120 A no excede a

la capacidad de corriente máxima admisible de 132 A, llegamos a laconclusión que la sección de 3 –1x35 mm2 si puede transportar la cargamixta considerada.


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6.2. BASES DE CÁLCULO DE LA CORRIENTE SIMULTÁNEA DEDEMANDA MÁXIMA PARA CARGAS DE DISTRIBUCIÓNSECUNDARIA (SERVICIO PARTICULAR)

Primero se debe conocer la demanda máxima por lote en vatios o vatios

por metro cuadrado, de acuerdo al tipo de carga de baja tensión. Seconsiderará que la demanda máxima por lote es trifásica aunque elsuministro por lote sea monofásico, de acuerdo a la Tabla 3 que ha sidoobtenida de las normas de la DGE del MEM para elaboración deproyectos de redes de distribución secundaria en zonas urbanas yurbano-marginales.

La Tabla 3 indica las cargas de demanda máxima por lote para laselección de los alimentadores de distribución secundaria o servicioparticular en zonas urbanas y urbano-marginales. La asignación de la

carga contratada para el suministro por lote no depende de la Tabla 3,sino depende de la demanda máxima en vatios o kilovatios resultantedel proyecto de instalaciones eléctricas interiores.

Tipo de carga dedistribuciónsecundaria

Demanda máximapor lote (trifásica)

Tipo desuministro por

lote

Residencial de 1ra.Categoría

2 000 W + 8 W / m2 Trifásico

Residencial de 2da.Categoría 6 W / m2 (mín. 900 W) Trifásico omonofásico

Residencial de 3ra.Categoría, centro pobladoy pueblo joven

800 W Monofásico

Residencial multifamiliar(edificios)

30 W / m2 Trifásico

Especiales: Industrial,semi-rústico y vivienda-taller

2 000 WTrifásico omonofásico

Especiales: Comercial,educacional, hospitalarioreligioso, general y nodefinido

6 W / m2 (mín. 900 W)Trifásico omonofásico

Tabla 3. Demanda máxima por lote (trifásica) para selección de lasección de los alimentadores de distribución secundaria.


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El Factor de Simultaneidad (FS) que debe aplicarse a la sumatoria dedemandas máximas por lote para considerar que las demandas máximaspor lote no son simultáneas al fluir todas ellas por el alimentador dedistribución secundaria (o servicio particular) de BT, depende del tipo decarga y del número de lotes (en el caso de pueblo joven), tal como se

indica en la Tabla 4 de acuerdo a las normas de la DGE del MEM.

Tipo de carga de distribución secundaria(Servicio particular)

Factor de Simultaneidad

(FS)

Especiales: industrial, comercial, vivienda-taller,etc. 1,0

Residencial de 1ra.; 2da. y 3ra. categoría,centro poblado y residencial multifamiliar(edificio)

0,5

Pueblo joven

0,8 (de 2 a 10 lotes)

0,6 (de 11 a 50 lotes)

0,5 (de 51 a 100 lotes)

0,45 (de 101 a 200 lotes)

0,39 (de 201 a 400 lotes)

0,32 (de 401 a 800 lotes)

0,27 (para más de 800 lotes)

Tabla 4 Factor de simultaneidad para selección de la sección de losalimentadores de distribución secundaria.

El Factor de Potencia (cos) de las cargas de distribución secundaria(servicio particular) es 1,0 de acuerdo a normas de la DGE del MEM.

La corriente simultánea de demanda máxima que fluye por cada fase delalimentador trifásico de BT analizado, se puede calcular mediante lasiguiente fórmula:

Is = (D.M. x FS) / ( 1,73 x cos x V )

Donde:

Is : Corriente simultánea de demanda máxima de todas las cargas delmismo tipo, que fluye por cada fase del alimentador trifásico deBT analizado, en amperios.

D.M. : Sumatoria de las demandas máximas por lote (trifásicas) detodas las cargas del mismo tipo que fluyen por el alimentador deBT analizado, en kilovatios (ver Tabla 3.3 ).

FS : Factor de simultaneidad de todas las cargas del mismo tipo quefluyen por el alimentador de BT analizado (ver Tabla 3.4).

Cos : Factor de potencia de todas las cargas del mismo tipo que fluyenpor el alimentador de BT analizado (1,0 para cargas de todo tipode distribución secundaria).

V : Tensión nominal entre fases del alimentador trifásico de BTanalizado, en kilovoltios.


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La fórmula anterior indicada se aplica a los datos de las Tablas 3 y 4 paraobtener la Tabla 5, en la cual se indican las fórmulas simplificadas paracalcular la corriente simultánea de demanda máxima que fluye por cadafase del alimentador trifásico de BT analizado (Is), de acuerdo al tipo decarga de distribución secundaria (servicio particular).

Tipo de carga de distribución secundaria(Servicio particular)

Corriente simultánea dedemanda máxima por fase delalimentador trifásico de baja

tensión (Is)

Especiales: Industrial, comercial, etc. 2,62 x D.M.

Residencial de 1ra. y 2da. categoría 1,31 x D.M.

Residencial multifamiliar (edificio) 1,31 x D.M.

Residencial de 3ra. categoría y centro

Poblado 1,05 x N° de lotes

Pueblo joven 2,10 x N° de lotes x FS

Tabla 5 Fórmulas simplificadas para calcular la corriente simultánea dedemanda máxima por fase del alimentador trifásico de BT (Is), para cargas

de distribución secundaria (servicio particular).

6.3. BASES DE CÁLCULO DE LA CORRIENTE SIMULTÁNEA DEDEMANDA MÁXIMA PARA CARGAS DE ALUMBRADO PÚBLICO

El factor de simultaneidad (FS) de las cargas de alumbrado públicoes 1,0.

El factor de potencia (cos ) de las cargas de alumbrado público conlámparas de vapor de mercurio y vapor de sodio (alta presión) es 0,9.

Si en la fórmula anterior mostrada en el acápite 3.2.1.1. consideramosFS= 1,0 cos= 0,9 y 220 V como la tensión nominal del alimentadortrifásico de BT, la corriente por unidad de alumbrado público resultante

se indica en la Tabla 6 como función de la potencia por unidad dealumbrado público, que es la suma de la potencia de la lámpara más lapotencia del reactor.

Aunque la lámpara y el reactor son cargas monofásicas, para el cálculode la corriente por unidad de alumbrado público se consideran comocargas trifásicas porque el alimentador de BT para AP es trifásico. Si elpastoral del poste de alumbrado público es doble, se consideran 2unidades de AP y si el pastoral es triple se consideran 3 unidades de AP.


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Tipo delámpara

Potencia por unidad dealumbrado público

Corriente por unidad dealumbrado público

Vapor demercurio

80 W (lámpara) + 9 W(reactor)






0,26 A x fase de sist.trifásico






Vapor desodio(altapresión)









Tabla 6. Corriente por unidad de AP (trifásica).

La corriente simultánea de demanda máxima para cargas de AP seobtiene sumando todas las corrientes por unidad de AP (indicadas en la

Tabla 6) que recorren el tramo de alimentador de AP analizado.

La corriente simultánea de demanda máxima para cargas de AP asíobtenida no debe exceder la capacidad de corriente máxima admisible dela sección escogida del alimentador trifásico de AP.

De acuerdo a la Tabla 2 el factor de carga típico del alimentador de APes 0,8 y de todas las secciones de los alimentadores trifásicossubterráneos de BT tipo NYY que se indican en la Tabla 1 debemosseleccionar para alimentadores de AP aquellas que no excedan a 3 –1x70

mm2 (por limitaciones técnicas del equipamiento normalizado del tablerode AP).


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Ejemplo de selección de la sección del alimentador de AP

Seleccionar la sección del alimentador trifásico subterráneo de BT tipoNYY que sale de una subestación de distribución para alimentar lassiguientes cargas de alumbrado público en su radio de acción: 40

unidades de vapor de mercurio de 250W y 60 unidades de vapor desodio (alta presión) de 150W.

Solución: La corriente simultánea de demanda máxima para cargas de AP (Is) seobtiene sumando todas las corrientes por unidad de AP (indicadas en laTabla 6) que recorren el tramo de alimentador de AP analizado, es decir:

Is = 40 x 0,78 A + 60 x 0,50 A = 31,20 A + 30,00 = 61,20 A.

Como el factor de carga típico de AP es 0,8, en la Tabla 1 observamosque la capacidad de corriente máxima admisible de la sección 3 –1x16mm2 para este factor de carga es 70 A y como Is no excede este valorllegamos a la conclusión que ésta es la sección elegida del alimentadorde AP a la salida de la subestación de distribución. No seleccionamos lasección inmediata inferior de 3 –1x10 mm2 debido a que Is excede sucapacidad de corriente máxima admisible (55 A para factor de carga =0,8).

6.4.

BASES DE CÁLCULO DE LA CORRIENTE SIMULTÁNEA DEDEMANDA MÁXIMA PARA ELECTROBOMBAS

La electrobomba es una carga de importante magnitud que amerita ladedicación de un alimentador de BT exclusivo desde el tablero dedistribución de la subestación más cercana.

La potencia nominal del motor de la electrobomba es igual a sudemanda máxima debido a que su factor de carga típico es 1,0, según laTabla 2.

El factor de simultaneidad es 1,0 debido a que es la carga exclusiva deun alimentador de BT. El factor de potencia (cos) de la electrobombaque se ha considerado es 0,85.


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Luego, para calcular la corriente simultánea de demanda máxima de laelectrobomba (Ieb), considerando que fluye por un alimentador trifásicocuya tensión nominal entre fases (V) es de 0,22 kV, FS= 1,0, cos=0,85, se recurre a la siguiente fórmula:

Ieb: (KW x FS) / ( 1,73 x cos x V )

Ieb: ((0,746 x HPs / eficiencia) x FS ) / ( 1,73 x cos x V )Ieb: ((0,746 x HPs / eficiencia) x 1,0) / (1,73 x 0,85 x 0,22)Ieb: (0,746 x HPs / eficiencia) / 0,32 = 2,31 x HPs / eficiencia

Donde:

Ieb: Corriente simultánea de demanda máxima (corriente de entrada)de la electrobomba, en amperios.kWe: Potencia de entrada al motor de la electrobomba, en kilovatios.HPs: Potencia de salida en el eje de la electrobomba, en HP.

Eficiencia: Eficiencia de la electrobomba = Potencia de salida /Potencia de entrada.

Ejemplo de selección de la sección del alimentador de EB

Seleccionar la sección del alimentador trifásico subterráneo de BT tipoNYY que sale de una subestación de distribución para alimentarexclusivamente una electrobomba de 60 HP y eficiencia = 0,9.

Solución:

La corriente simultánea de demanda máxima (corriente de entrada) dela EB se obtiene aplicando la fórmula anterior, resultando:

Ieb = 2,31 x 60 / 0,9 = 154 ASegún la Tabla 3.2 el factor de carga típico de EB es 1,0 y en la Tabla 1observamos que la capacidad de corriente máxima admisible de lasección 3 –1x120 mm2 para este factor de carga es 170 A y como Ieb noexcede este valor llegamos a la conclusión que ésta es la sección elegidadel alimentador de EB a la salida de la subestación de distribución. Noseleccionamos la sección inmediata inferior de 3 –1x70 mm2 debido aque Ieb excede su capacidad de corriente máxima admisible (125 A parafactor de carga = 1,0).

6.5. SELECCIÓN POR EL CRITERIO DE CAÍDA DE TENSIÓN

Según este segundo criterio para seleccionar la sección del alimentadortrifásico de BT aéreo o subterráneo, la caída de tensión máxima entre lasalida del tablero de distribución o de alumbrado público de lasubestación y el extremo más alejado de todo alimentador de BT, nodebe exceder 5% de la tensión nominal si se trata de zonas urbanas yurbano-marginales (en zonas rurales el Código Nacional de Electricidad

acepta hasta 7,5% como caída de tensión máxima admisible).


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Si el alimentador trifásico es de 220 V la caída de tensión máximaadmisible es de 11 V (5% x 220 V) y si es de 380/220 V la caída detensión máxima admisible en el alimentador trifásico es de 19 V (5% x380 V).

Para calcular la caída de tensión total en el alimentador de BT para

cargas de distribución secundaria (servicio particular) o alumbradopúblico, tiene que calcularse la caída de tensión tramo por tramoidentificando los siguientes puntos importantes en el alimentador:

Punto de carga concentrada: Para lotes de DS del sector residencial(incluyendo pueblos jóvenes y centros poblados) es el punto medio del tramoanalizado, donde se concentrará la corriente simultánea de demanda máximadel tramo analizado, en amperios. Para cargas de AP o EB es el punto dondeesté ubicada la unidad de AP o la EB.

Puntos de empalme con otros ramales: En estos puntos se concentraránlas corrientes simultáneas de demanda máxima de cada ramal secundario, enamperios.

Puntos de carga especiales: En estos puntos se concentrarán las cargasespeciales de DS (industriales, comerciales, educacionales, hospitalarias, etc.),en amperios simultáneos de demanda máxima.

Puntos de cambio de sección: serán puntos de referencia.

Para cada longitud medida en el plano (añadiendo 5m de alimentadordentro de la subestación de distribución si ésta es aérea o compacta y10m si es convencional), cada sección y cada corriente simultánea dedemanda máxima (calculada en el acápite 3.2.1: Selección por el criteriode capacidad de corriente), aplicamos la fórmula que a continuación seespecifica para calcular la caída de tensión en cada tramo hastacompletar el total de tramos del alimentador (entre la salida del tablerode distribución o de alumbrado público de la subestación y el puntoimportante más alejado de cada ramal del alimentador).DV = 1,73 x Is x L x (R cos+ X sen)

Donde:

DV: Caída de tensión en el tramo trifásico analizado, en voltios.

Is: Corriente simultánea de demanda máxima por fase del tramo trifásicoanalizado ( calculada según el acápite 3.2.1.), en amperios.

L: Longitud por fase del tramo trifásico analizado, en kilómetros.R: Resistencia de la sección del conductor en el tramo trifásico analizado, a la

temperatura promedio de operación, en ohmios / km / fase. X: Reactancia de la sección del conductor en el tramo trifásico analizado, a la

frecuencia de 60 Hz, en ohmios / km / fase.cos: Factor de potencia de las cargas alimentadas por el tramo trifásico

analizado.sen: Factor dependiente del cos = (1 – (cos)2)1/2


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En la Tabla 7 se indican los valores de R, X y ( R cos + X sen ) de losalimentadores trifásicos subterráneos de BT tipo NYY en las seccionesnormalmente utilizadas para DS (hasta 2 (3 –1x185) mm2), para EB (hasta 3 – 1x300 mm2) y para AP (hasta 3 –1x70 mm2).

Ejemplo de selección de la sección del alimentador de EBSeleccionar la sección del alimentador trifásico subterráneo de BT tipo NYY quesale de una subestación de distribución para alimentar exclusivamente una electrobomba trifásica de 220 V, cos=0,85, 60 HP y eficiencia = 0,9,considerando que la longitud del alimentador es de 100 m y la caída detensión máxima admisible es de 5% x 220 V = 11 V.

Solución:La corriente simultánea de demanda máxima (corriente de entrada) de laEB que se obtiene con la fórmula indicada en el acápite 3.2.1.3. es: Ieb

= 2,31 x 60 / 0,9 = 154 A.Si en la fórmula, para calcular la caída de tensión consideramos queDV=11 V, L= 0,1 km, Is = Ieb = 154 A, obtenemos el valor máximo deR cos + X sen = DV / (1,73 x Is x L) = 11/(1,73x154x0,1)=0,41ohmios/km/fase. En la Tabla 3.7 observamos que para cos = 0,85 y lasección de 3 –1x35 mm2 se obtiene el valor de 0,54 ohmios/km/fase queno es técnicamente aceptable (por exceder el valor máximo de 0,41ohmios/km/fase), en cambio la sección inmediata superior de 3 –1x70mm2 si es técnicamente aceptable porque el valor obtenido para cos=0,85 (de 0,31 ohmios/km/fase) no excede el valor máximo de 0,41

ohmios/km/fase.

Sección delalimentador de

BT Tipo NYY

Resistencia a 35°C

enohmios/k m/ fase

Reactancia a60 Hz en

ohmios/km/fase

R cos + X cos en ohmios/km/fase, en

función al cos

3 – 1x6 mm2 3 – 1x10 mm2 3 – 1x16 mm2

3 – 1x35 mm2

3 – 1x70 mm2 3 – 1x120 mm2 3 – 1x185 mm2 3 – 1x300 mm2 2 (3 – 1x120 mm2)2 (3 – 1x185 mm2)

3,261 61,937 91,217 8

0,554 90,283 80,162 00,104 90,063 60,081 00,052 5

0,1640,1520,143

0,1320,1240,1190,1180,1160,0600,059

1,0 0,9 0,853,2616 3,01 2,861,9379 1,81 1,731,2178 1,16 1,12

0,5549 0,56 0,540,2838 0,31 0,310,1620 0,20 0,200,1049 0,14 0,150,0636 0,11 0,110,0810 0,10 0,100,0525 0,08 0,07

Tabla 7. Parámetros R, X y ( R cos + X sen) de alimentadorestrifásicos subterráneos de BT tipo NYY.


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6.6. SELECCIÓN DE LA POTENCIA NOMINAL DELTRANSFORMADOR DE LA SUBESTACIÓN DE DISTRIBUCIÓN

Primero calcularemos la corriente simultánea de demanda máxima del

transformador (It) como la suma fasorial de todas las corrientessimultáneas de demanda máxima que fluyen por los alimentadores deBT: para cargas de distribución secundaria (DS) considerando cos =1, para cargas de alumbrado público (AP) considerando cos = 0,9 ypara electrobombas (EB) considerando cos = 0,85.

Esta corriente simultánea de demanda máxima del transformador (It)no deberá exceder a la corriente de sobrecarga admisible deltransformador (estimada como el 120% de su corriente nominal enBT). En caso contrario se debe escoger un transformador de mayor

corriente nominal en BT.

Mediante este procedimiento se selecciona la corriente nominal en BTy la potencia nominal del transformador de la subestación dedistribución.

En la Tabla 8 se indica la corriente de sobrecarga admisible por lostransformadores trifásicos de distribución tipo convencional de 10/0,22kV y de las siguientes potencias nominales: 50, 100, 160, 250, 400 y630 kVA.

Potencia nominal deltransformador

trifásicoconvencional de

10/0,22 kV

Corriente nominal en220 V del

transformador trifásicoconvencional de 10 /

0,22 kV

Corriente desobrecarga admisible

igual a 120% de lacorriente nominal en

220 V (*)

50 kVA100 kVA160 kVA250 kVA

400 kVA630 kVA

131 A262 A420 A656 A

1 050 A1 653 A

157 A315 A504 A787 A

1 260 A1 984 A

Tabla 8. Corriente de sobrecarga admisible, corriente nominal en 220 V y potencia nominal del transformador trifásico convencional de

10/0,22 kV

(*) Recomendación: Si no se tiene protección con sensor detemperatura no se debe sobrecargar al transformador.


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Ejemplo de selección de la potencia nominal deltransformador de la subestación de distribución

Seleccionar la potencia nominal del transformador trifásicoconvencional de 10/0,22 kV que tiene 3 alimentadores de 220 V por

los que se alimenta a las siguientes corrientes simultáneas dedemanda máxima:

I(DS) = 120 A a cos = 1,0I(AP) = 60 A a cos = 0,9I(EB) = 154 A a cos = 0,85

Solución:Para calcular la corriente simultánea de demanda máxima del transformador(It) debemos sumar fasorialmente I(DS) + I(AP) + I(EB).

Itx = 120 x 1,0 + 60 x 0,9 + 154 x 0,85 = 305 AIty = 120 x 0 + 60 x (1 – (0,9)2 )1/2 + 154 x (1 – (0,85)2 )1/2 = 108 A

It = (( Itx)2 + (Ity )2)1/2 = (( 305)2 + (108)2)1/2 = 324 A

Como en la Tabla 8 observamos que It=324A excede a la corriente desobrecarga admisible del transformador de 100kVA (315A), entoncesseleccionamos el transformador de potencia nominal inmediata superior(160kVA) porque su corriente de sobrecarga admisible (504A) no esexcedida por It = 324A y tampoco es excedida su corriente nominal en 220V (420 A).


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7. RESUMEN

La utilización de las subestaciones de distribución en zonas urbanas yurbano- marginales requiere el conocimiento previo de las definicionesde términos (terminologías) más usuales en el sector eléctrico.

El equipamiento de las subestaciones de distribución de 10/0,22 kV se hanormalizado (estandarizado) en las empresas de servicio público dedistribución eléctrica para zonas urbanas y urbano-marginales, encambio, las subestaciones de distribución de 22,9/0,22 kV todavía no sehan normalizado porque son de reciente utilización en zonas urbanas yurbano-marginales.

Para seleccionar la potencia nominal del transformador de la subestaciónde distribución, que constituye el corazón de la misma, previamentedebemos efectuar el cálculo de redes de baja tensión para conocer lasección de los alimentadores aéreos o subterráneos que alimentan

cargas de todo tipo en BT. Los parámetros y bases de cálculo de los alimentadores de baja tensión

por los dos criterios desarrollados (por capacidad de corriente y por caídade tensión), son los que se utilizan en los proyectos de ampliación deredes de distribución secundaria y alumbrado público para zonas urbanasy urbano-marginales.

Los tipos de alimentadores de baja tensión que se calculan son: los dedistribución secundaria (DS), los de alumbrado público (AP) y los deelectrobombas (EB). Los alimentadores de AP tienen un factor de cargatípico y conocido de 0,8, los alimentadores de EB también tienen unfactor de carga típico y conocido de 1,0. En cambio, los alimentadores deDS generalmente tienen un factor de carga mixta debido a quealimentan cargas de todo tipo (residenciales, comerciales, hospitalarias,educacionales, etc.).

La corriente simultánea de demanda máxima que fluye por eltransformador de distribución es la suma fasorial de las corrientessimultáneas de demanda máxima que fluyen por todos los alimentadoresde baja tensión.

Para seleccionar la potencia nominal del transformador de distribución sedebe verificar que la corriente simultánea de demanda máxima que fluyepor el mismo no exceda su corriente de sobrecarga admisible (estimada

para todos los tipos de carga como el 120% de la corriente nominal enbaja tensión del transformador).

Unidad 3 Subestacion Electrica

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