El nivel de distribucin de energa elctricaSistemas de energa elctrica
Emilio Gmez Lzaro, Andrs Honrubia [email protected], [email protected]
Departamento de Ingeniera Elctrica, Electrnica, Automtica y ComunicacionesUniversidad de Castilla-La Mancha
February 2015
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El nivel de distribucin de energa elctrica
ndice
1 Introduccin
2 Subestaciones de distribucin
3 Distribucin primaria
4 Centros de transformacin
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Introduccin
DefinirElementosEstructuraValores caractersticos
Elementos del nivel de distribucinSubestaciones de distribucin
Conecta niveles de redes de reparto 132,66,45kV con niveles de distribucin primaria30,20,15,6.6kV
Distribucin primariaLneas que se encargan del transporte en niveles de distribucin primaria
Centros de transformacinInterconexin de niveles de distribucin primaria con baja tensin
Distribucin en baja tensinLneas que alimentan los consumos a 400V (230V)
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El nivel de distribucin de energa elctrica
ndice
1 Introduccin
2 Subestaciones de distribucin
3 Distribucin primaria
4 Centros de transformacin
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Subestaciones de distribucin
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Fuente: http://www.iberdrola.es
Subestaciones de distribucin
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Fuente: http://www.iberdrola.es
Subestaciones de distribucin
MisinTransformacin de tensiones a uno o varios nivelesInterconexin de varias lneasAlojamiento de aparamenta
Diseos muy variados que dependen de:Carga a alimentar y perspectivas de crecimientoNiveles de tensinFiabilidad requeridaCadas de tensinCostes econmicosCondiciones de emergencia
Elementos principalesLneasEmbarradosTransformadoresAparamenta de maniobraTransformadores de medidaRels de proteccin
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Subestaciones de distribucin
Esquema ejemplo
Barras alta tensin
132 kV
Voltmetro
Transformadormedida de tensin
21/28/35 MVAZ% = 10
TransformadorSubestacin
RReldiferencial
R
Normalmenteabierto
Barras baja tensin
20 kV
R
AlimentadoresPrimarios
R
R
R
R
R Relsobreintensidad
Transformadorservicios auxiliares
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El nivel de distribucin de energa elctrica
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1 Introduccin
2 Subestaciones de distribucin
3 Distribucin primaria
4 Centros de transformacin
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Distribucin primaria
Alimentador general de media tensin
SCT
ST/STR
OCR
ST/STR
CTC CT
OCR
OCR
DPFTRAMO DE ELEVADALONGITUD Y CARGAHASTA 400A
TRAMO DE INTENSIDADNOMINAL 90A
CT CT
Vn: 20kV
SC
FUDPF
CTC
SCCFU
RC
CTC
FU
SC
FU
SC
FU
SC
FU
SC
DPF
FU
CTIC OCR:CT:CTC:CTIC:SCC:SC:FU:RC:DPF:ST:STR:
Interruptor seccionador (Organo Corte Red)Centro de transformacinCT de clientesCT de intemperie compactoSeccionador unipolarSeccionador tripolarCortacircuitos fusibles de expulsin seccionadoresInterruptor-reengachador (reconectador)Detector de paso de faltaSubestacin transformadoraSubestacin transformadora de reparto
Icc: 7kA
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Distribucin primaria: estructura de red radial
Subestacin
Centro de transformacin
Alimentadores
Subestacin
Centro de distribucin
Alimentadores
Centro de transformacin
Alimentadas por un nico punto presentan derivaciones que no se cierranVentajas
Diseo simpleCoste bajoLocalizacin rpida de averas
InconvenientesPoca fiabilidad del suministroGrandes cadas de tensin Centro de distribucinLimitada capacidad de ampliacin del suministro
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Distribucin primaria: estructura de red en anillo
Subestacin
Centro de transformacin
Alimentadores
Subestacin
Centro de transformacin
Alimentadores
Red radial en ptalo
Alimentadas por dos puntos pero se explotan como radialesVentajas
Mayor fiabilidad y continuidad del suministroMenor cada de tensin que en las radiales (anillo cerrado)Mayor facilidad de mantenimiento
InconvenientesMas cara que la radialSistemas de proteccin mas complejos
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Distribucin primaria: estructura de red mallada
Subestacin
Centro de transformacin
Alimentadores
Arquitectura en huso simple Arquitectura en huso con centro de reexinCentro de reexin
Lnea cero
Arquitectura en huso apoyado
Se obtienen al enlazar varios anillos en zonas de alta demandaVentajas
Mejor calidad de suministroMayor flexibilidad
InconvenientesMas carasSistemas de proteccin mas complejo
ArquitecturasHuso: simple, con centro de reflexin y apoyadoEspiga: simple y apoyada
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Distribucin primaria: estructura de red mallada (II)
Subestacin
Centro de transformacinAlimentadores
Centro de reexinLnea cero
Arquitectura en espiga simple
Subestacin
Centro de transformacinAlimentadores
Centro de reexinLnea cero
Arquitectura en espiga apoyada
Arquitectura en huso:Los lazos tienen origen y fin en distintos puntosLos puntos pueden ser subestaciones o uno de ellos un centro de reflexinSi existe centro de reflexin se une a la subestacin por medio de una lnea cero
Lnea cero En explotacin est en tensin pero sin carga (por eso no hay CTs) y en casode fallo carga el lazo defectuoso
Arquitectura en espiga:Los lazos tienen origen en subestacin y fin en un centro de reflexinA diferencia del huso hay mas de un centro de reflexin
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El nivel de distribucin de energa elctrica
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1 Introduccin
2 Subestaciones de distribucin
3 Distribucin primaria
4 Centros de transformacin
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Centros de transformacin
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Fuente: http://www.endesa.com
Centros de transformacin
DefinicinInstalacin provista de uno o varios transformadores reductores de alta a baja tensincon la aparamenta y la obra complementaria precisas (RAT)
ClasificacinSegn el tipo constructivo
InteriorIntemperie
Segn su posicin relativa respecto a la lnea de alimentacinCT en puntaCT de paso
Segn el tipo de alimentacinAreaSubterrneaMixta: zonas de paso de rural a urbana
Segn el punto de medida de potenciaMedida en baja tensin: medida 1Medida en media y en baja tensin: medida 1 y medida 2Medida en baja tensin: medida 2
Segn el propietarioAbonadoAbonado pero mantenimiento de compaa suministradoraCompaa suministradora
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Centros de transformacin
Centro de transformacin de interior
Centro de transformacin de intemperie
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Fuentes: propia
Centros de transformacin
Segn su posicin relativa
132 kV/ 20kV CT punta
CT paso
Segn el punto de medida de potencia
Medida2
AlumbradoMedida1
MT BTFuerza
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Centros de transformacin: CT de interior
Los elementos que lo componen estn alojados en celdas pudiendo ser:Celdas de obra
Instalaciones antiguasMayores dimensiones por el aislamiento de aireSemicerradas, con altura mnima de 1,8 metros
Celdas prefabricadas con envolvente metlicaConjunto prefabricado, bajo envolvente metlica que el fabricante suministra montados yensayadosPueden instalarse en un recinto del edificio especialmente acondicionado o bien en casetasprefabricadas de hormignMenores dimensiones por reduccin de distancia entre fases
Colocando placas aislantes entre fases y entre fases y masasUtilizando aparatos de maniobra con corte en medio distinto del aire: corte en aceite,corte en vaco o en SF6
El nmero de celdas y su disposicin depende del tipo de estacin transformadora ydel nmero de transformadores
Ejemplo
ENTRADA SALIDA PROTECCIN MEDIDA TRANSFORMADOREmilio Gmez, Andrs Honrubia (DIEEAC/EDII-AB) distribucin February 2015 20 / 34
Centros de transformacin: CT de intemperie
Tambin denominados CT de sobre-posteSon de poca potenciaEl transformador y los equipos de maniobra y proteccin van colocados sobre apoyosmetlicos, guardando las partes bajo tensin la distancia adecuada al sueloLos aparatos de maniobra pueden colocarse en el poste anteriorEn el mismo poste se instala el cuadro de baja
Ejemplo
380V
20kV
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Centros de transformacin: celdas de lnea
Celdas de lnea entrada-salida o de entrada de energaFuncin principal es la de maniobra, es decir, la apertura o cierre delinterruptor-seccionadorEntra y sale por ella la lnea de alimentacin de 20kVEn el caso de CT de particulares, la forma y elementos que la integran depende de lacompaa suministradora, siendo sta la nica que tiene acceso a ellasElementos tpicos de la celda
Interruptores-seccionadoresSeccionadores de puesta a tierraBotellas terminales o conectores enchufablesEnclavamientos mecnicosPararrayos autovalvulares o de xido de zinc
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Centros de transformacin: celdas de proteccin
Aloja los elementos necesarios para la proteccin contra sobrecargas y contracortocircuitos de la instalacin y de los elementos que la integran,fundamentalmente el transformadorSobre el dispositivo de corte actuarn los diferentes rels necesarios para laproteccin del transformador
Rel indirectoRel BuchholzTermostato
En el caso de que existan varios transformadoresUna celda de proteccin generalTantas celdas de proteccin como transformadores existan
La proteccin se puede realizar por medio deInterruptor-seccionador y fusibles combinados (ruptofusible) (barato, 630-800kVA)Interruptor automtico
El rel de proteccin puede serDirecto
Baja fiabilidadIndirecto
Mas fiables y adems pueden incorporar otras funciones de proteccinRequiere la instalacin de transformadores de proteccin adems de los de medida por lo queencarecen la instalacin
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Centros de transformacin: celdas de medida
Slo tendr acceso la compaa suministradoraElementos tpicos de la celda
2/3 transformadores de intensidad (estos primero)2/3 transformadores de tensin2/3 transformadores de proteccin o utilizar doble devanado en el secundario de los demedidaSi se utilizan protecciones indirectas transformador de tensin para su fuente dealimentacin
Los contadores y aparatos complementarios se sitan fuera de la celda, y lo mscerca posible de los transformadores de medida, en armarios cerrados y precintados,y provistos de cristales
Contador de potencia activaContador de potencia reactivaDiscriminador horario
El conexionado de los aparatos de medida se hace a travs de una regleta deconexin
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Centros de transformacin: celda del transformador
En ella se aloja el transformadorDebe estar suficientemente ventiladaEn su caso, debe disponer de un espacio en la parte inferior con capacidad pararecoger el lquido contenido en la cuba del transformadorDe los bornes del secundario salen las tres fases y el neutro que van al cuadro debaja tensin
Zanjas o bandejasLo ms prximo posible al transformadorEn muchos casos en recintos separados, en donde tambin se instalarn los equipos decompensacin de reactiva centralizada de la instalacin
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Centros de transformacin: vista del interior
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Fuente: http://juganett.blogspot.com/
Centros de transformacin: seccionador
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Centros de transformacin: ruptofusible
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Centros de transformacin: celda de medida
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Centros de transformacin: transformador
Centros de transformacin: ruptofusible
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Centros de transformacin: conexiones aparato medida doble watmetro
T BT2TI 2TTMT Dispositivode corte
T.I. (2 o 3)
Equipode
medida
Bobina dedisparo
Rel
Alimentacin220V
S1
P1 P2
S2S1
P1 P2
S2
S1 S2 S1 S2
P1 P2 P1 P2 ABC
Wh
Fusibles
Armario o mduloaislante del sistema
Dispositivo deverificacinnormalizado
CCeldas demedidas A.T.
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Centros de transformacin: distintas configuraciones celda medida
C20kV/110V
X/5A2TI
2TT
X/5AC
20kV/110V
2TI,M3TI,P
2TT
X/5A
PIFA220V50Hz
C20kV/110V
X/5A2TI
2TT
X/5AC
20kV/110V
2TI,M3TI,P
2TT
X/5A
PIFA220V50Hz
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Smbolos
Trafo Seccionadorde tierra
Interruptor
Interruptorseccionador
Interruptorcon cortacircuito
fusible incorporado Seccionador
Tierra Pararrayos Seccionador-fusible
Fusible Enclavamientomecnico
Interruptorautomtico
Trafo tensin (medida)
Trafo intensidad (medida)Contador
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Referencias
[1] Antonio Gomez-Exposito, Antonio J. Conejo, and Claudio Canizares.Electric Energy Systems: Analysis and Operation.CRC Press, July 2008.ISBN-13: 978-0849373657.
[2] A. Gmez-Expsito et al.Anlisis y operacin de sistemas de energa elctrica.McGRAW-HILL, 2002.
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IntroduccinSubestaciones de distribucinDistribucin primariaCentros de transformacin
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