INSTALACIONES ELECTRICAS EN ALTA TENSION Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 1 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión DMELECT, S. Todos los derechos reservados. C/General Alvear, 4, 3º B 04800 Albox (Almería) Tlfno: 950 120757; Fax: 950 120891 http://www.com e-mail:info@dmelect.com 2 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión INDICE CAPITULO 1. GENERACION Y TRANSPORTE DE LA ENERGIA ELECTRICA.
GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA. CENTRALES DE GAS. OTRAS FUENTES DE ENERGIA. TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.
EVALUACION DE CONSUMOS. PREVISION DE POTENCIA EN LAS ZONAS DE ACTUACION. APARAMENTA ELECTRICA DE ALTA TENSION. DEFINICION DE MAGNITUDES COMUNES EN LA APARAMENTA DE CONEXION Y PROTECCION.
ELECCION DEL SECCIONADOR. DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. ELECCION DEL INTERRUPTOR-SECCIONADOR. DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS.
Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 3 4. ELECCION DEL INTERRUPTOR AUTOMATICO. DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. ELECCION DEL FUSIBLE.
DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS FUSIBLES. CANALIZACIONES O CONDUCCIONES ELECTRICAS EN MEDIA TENSION. NIVEL DE AISLAMIENTO.
DESIGNACION NORMALIZADA DE UN CABLE AISLADO. RESISTENCIA ELECTRICA DE LOS CONDUCTORES. INDUCTANCIA DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS. CAPACIDAD DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS.
PERDIDAS DE POTENCIA ELECTRICA POR CONDUCTANCIA TRANSVERSAL EN CONDUCTORES AISLADOS. ELECCION DE LA SECCION DE UN CONDUCTOR. ELECCION DE LA SECCION POR CRITERIO TERMICO O CALENTAMIENTO. INTENSIDAD MAXIMA ADMISIBLE.
ELECCION DE LA SECCION POR PERDIDA DE ENERGIA. CAIDA DE TENSION. PROTECCION FRENTE A SOBREINTENSIDADES Y SOBRETENSIONES. 4 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 11.
INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA EN ALTA TENSION. FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS. PARAMETROS QUE CARACTERIZAN UNA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA. ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA EN CENTROS DE TRANSFORMACION.
DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS EN M. CALCULO DE PARAMETROS CARACTERISTICOS DE LA PUESTA A TIERRA CON ELECTRODOS TIPO. VALORES MAXIMOS ADMISIBLES PARA LAS TENSIONES DE CONTACTO Y DE PASO. CONDICIONES DE SEGURIDAD.
ADOPCION DE MEDIDAS ADICIONALES DE SEGURIDAD. PUESTA A TIERRA DE LOS ELEMENTOS CONDUCTORES DEL EQUIPO DE BAJA TENSION EN EL INTERIOR DEL C. ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR. LINEA PRINCIPAL DE TIERRA.
SEPARACION ENTRE LA TOMA DE TIERRA DE LAS MASAS DEL C. Y LA TOMA DE TIERRA DEL NEUTRO. PUESTA A TIERRA DE LOS APOYOS DE LINEAS ELECTRICAS AEREAS DE ALTA TENSION. EJEMPLO DE PUESTA A TIERRA EN CENTROS DE TRANSFORMACION.
CALCULO MECANICO DE LINEAS ELECTRICAS AEREAS DE ALTA TENSION. Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 5 2. ECUACION GENERAL DE UN CABLE TENDIDO ENTRE DOS PUNTOS. LONGITUD DEL CABLE.
EXPRESION DE LA TENSION DEL CABLE EN UN PUNTO EN FUNCION DE LA ORDENADA DE DICHO PUNTO. FLECHA DEL CABLE. APROXIMACION POR EL METODO DE LA PARABOLA. GENERALIZACION DEL METODO DE LA CATENARIA PARA VANOS DE GRAN LONGITUD Y DESNIVEL.
CALCULO DE CONDUCTORES. CALCULO DE LA TENSION MAXIMA ADMISIBLE. FLECHAS MAXIMAS DE LOS CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA. COMPROBACION DE FENOMENOS VIBRATORIOS.
ECUACION DE CAMBIO DE CONDICIONES. VANO IDEAL DE REGULACION. GENERALIZACION DE LA ECUACION DEL CAMBIO DE CONDICIONES POR EL METODO DE LA CATENARIA. CALCULO DE APOYOS.
HIPOTESIS DE CALCULO. ELECCION DEL APOYO. CALCULO DE CIMENTACIONES 5. MOMENTO ABSORBIDO POR LA CIMENTACION.
MOMENTO DEBIDO AL ESFUERZO EN PUNTA. 6 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 5. MOMENTO DEBIDO AL VIENTO SOBRE EL APOYO. CADENAS DE AISLADORES 6.
ANGULO DE DESVIACION DE LA CADENA DE SUSPENSION. DISTANCIAS DE SEGURIDAD. DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES AL TERRENO. DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES ENTRE SI.
DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES AL APOYO. Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 7 Capítulo 1. Generación y transporte de la energía eléctrica CAPITULO 1. GENERACION Y TRANSPORTE DE LA ENERGIA ELECTRICA.
GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA. CENTRALES DE GAS. OTRAS FUENTES DE ENERGIA. TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.
EVALUACION DE CONSUMOS. PREVISION DE POTENCIA EN LAS ZONAS DE ACTUACION. 8 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión Capítulo 1. Generación y transporte de la energía eléctrica Capítulo 1.
Generación y transporte de la energía eléctrica. Introducción En nuestro bienestar y trabajo diario precisamos de energía, mecánica, calorífica, etc, la cual obtenemos principalmente de la electricidad. Por su facilidad en la generación, transporte y conversión (recíproca) en otras formas de energía, han hecho de la energía eléctrica un elemento casi imprescindible en nuestras vidas. Generación de la energía eléctrica La obtención de la energía eléctrica se realiza a partir de otras fuentes de energía, siendo las más importantes las descritas a continuación.
Centrales hidráulicas En ellas, la energía potencial del agua entre dos puntos a diferente nivel se transforma en energía eléctrica, mediante el movimiento de una turbina que en el mismo eje arrastra el rotor de un generador. La velocidad de giro de estas máquinas es baja, por lo que suelen ser generadores voluminosos al poseer varios pares de polos (n= 60 · f / p ; f = 50 Hz). Puesto que se necesita una cuenca hidráulica con caudal y desnivel suficiente y además la fuente de energía, el agua, está sujeta a variaciones que no podemos controlar, esto obliga en los países desarrollados a combinar esta fuente de energía con otras. Tienen como ventaja el no contaminar el medio ambiente.
Centrales térmicas Otra posibilidad de producción de energía eléctrica procede de la obtención de trabajo a partir de calor. Este proceso es el que tiene lugar en las centrales térmicas, las cuales se clasifican en centrales térmicas clásicas y centrales térmicas nucleares. Centrales térmicas clásicas. En ellas, a partir de la combustión de un combustible fósil, carbón, fuel-oil, etc, se obtiene calor que se utiliza en producir y sobrecalentar vapor de agua, el cual al expansionarse en una turbina de vapor produce el movimiento de ésta arrastrando un generador.
Suelen ser máquinas más rápidas, y por tanto los generadores más esbeltos (menor número de pares de polos). Hoy en día es difícil prescindir de esta fuente de energía, no obstante presentan grandes inconvenientes debido a las reservas limitadas de combustibles fósiles, así como la elevada emisión de contaminantes a la atmósfera durante su funcionamiento normal. En éstas, la fuente de energía térmica es la fisión del uranio enriquecido. A través de un circuito primario que conecta el reactor nuclear con un circuito secundario, se produce vapor de agua, continuando el proceso de forma equivalente a una térmica clásica.
Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 9 Capítulo 1. Generación y transporte de la energía eléctrica Este tipo de centrales no contaminan durante su funcionamiento normal, pero presentan riesgos muy grandes para las personas en caso de averías, y existen grandes dificultades para la eliminación de residuos radiactivos. Centrales de gas Se utilizan turbinas de gas en vez de vapor; en ellas los productos de la combustión del gas salen a gran velocidad a través de la turbina, la cual arrastra un generador. Son muy rápidas (uno o dos pares de polos), sin embargo, la producción de energía resulta a un coste mayor, por lo que su utilización es baja.
Otras fuentes de energía Aparte de las fuentes de energía mencionadas anteriormente, existe la energía eólica, mareomotríz, instalaciones minihidráulicas, etc, que tienen poco peso actualmente en la producción de energía eléctrica por su bajo rendimiento en general. No obstante, empiezan a proliferar industrias con gran consumo de energía térmica que utilizan la energía residual para producir electricidad (cogeneración), las cuales pueden tener en el futuro un peso importante. Todas las fuentes de energía descritas constituyen la producción total de energía eléctrica en un país desarrollado, no existe aún ninguna fuente que pueda ser utilizada en exclusiva. Todas, cada una con sus ventajas e inconvenientes, contribuyen a la producción total de energía eléctrica.
Se presenta la siguiente tabla de producción de energía eléctrica en España en los últimos años, en GWh. Termoeléctrica Año Hidroeléctrica Clásica Nuclear Total 1980 30.904 10 Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión Capítulo 1. Generación y transporte de la energía eléctrica 3. Transporte y distribución de energía eléctrica La energía eléctrica como tal no puede almacenarse en los niveles de consumo actuales, así pues, para que exista una situación estable en el sistema eléctrico global, debe haber un equilibrio constante entre la energía producida y la consumida.
Esto obliga a transportar la energía eléctrica desde los puntos de generación hasta los lugares de consumo (del orden de cientos a miles de km). En los primeros desarrollos de la energía eléctrica, la que se conocía y de la que podían obtenerse aplicaciones útiles, era la que producía corriente continua (energía química en energía eléctrica). No obstante, las instalaciones de transporte de corriente continua presentaban grandes limitaciones, tanto en el transporte de grandes bloques de energía como en la distancia a transportarlos. Las pérdidas de potencia activa en una línea eléctrica de transporte pueden expresarse: 2 S2 ∆P = R ⋅ I =R ⋅ L l U2 Así pues, para evitar grandes pérdidas de potencia activa (grandes caídas de tensión), el valor eficaz de la tensión debe ser lo mayor posible para una potencia dada S (kVA), lo cual obliga en corriente continua a la construcción de grandes generadores, debido a la imposibilidad de transformar el nivel de tensión.
Posteriormente, el principio de inducción de FARADAY (1.831) dio lugar a corrientes y tensiones alternas, lo cual, junto a la aparición del transformador (1.884) hizo posible el transporte de grandes bloques de energía a grandes distancias, con el mínimo de pérdidas posibles de potencia activa y utilizando en la generación máquinas de un coste permisible; esto último ha hecho que se imponga la corriente alterna frente a la continua. Para mantener el equilibrio entre la energía eléctrica generada y la consumida es necesario crear grandes redes interconectadas, a las que se unen por una parte gran número de generadores y por otra gran número de consumidores, de forma que el equilibrio pueda obtenerse a pesar de pequeñas variaciones producidas en alguna de estas instalaciones. Puesto que estas redes recorren grandes distancias y transportan grandes bloques de energía, su tensión es muy elevada (220 ó 400 kV), constituyendo la red nacional de transporte de energía eléctrica. Puesto que la tensión de los generadores suele estar entre 10 o 20 kV, se utilizan transformadores para la elevación del valor eficaz de la tensión hasta los valores de transporte señalados.
Cuando las redes de transporte llegan a los grandes centros de consumo como las ciudades, se emplean varias estaciones transformadoras primarias alrededor de los citados centros, donde se reduce la tensión a valores del orden de 132, 66 kV, etc. A estas tensiones se crea una red de subtransporte interconectada que rodea las ciudades o una comarca (agrupando varios pueblos) y que alimenta a varias estaciones transformadoras secundarias. Las subestaciones reducen la tensión a valores que clásicamente reciben el nombre de Media Tensión (15, 20, 25 o 30 kV). Las líneas de distribución que salen de las subestaciones en media tensión se adentran en los núcleos de consumo (planes de actuación, polígonos industriales, residenciales, etc) para alimentar los transformadores o centros Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión 11 Capítulo 1.
Generación y transporte de la energía eléctrica de transformación, los cuales proporcionan normalmente un nivel de baja tensión inferior a 1. A este nivel se alimentan los edificios destinados principalmente a viviendas, factorías o industrias, locales comerciales, alumbrados públicos y redes de distribución en baja tensión. Como resumen de lo expuesto se presentan a continuación las distintas etapas del transporte y distribución de la energía eléctrica. --------- PRODUCCION ------------------------------------------------TRANSPORTE ----------------------------- PARQUE DE TRANSFORMADORES 220 kV a 400 kV GENERACION 10 kV a 20 Kv EN LAS CENTRALES ⇒ ⇒ GENERADORAS --------- SUBSTRANSPORTE ------------------------------------- DISTRIBUCION ------------------------------ ESTACIONES SUBESTACIONES TRANFORMADORAS 66 kV a 132 kV 15 kV a 25 kV TRANSFOMADORAS PRIMARIAS ⇒ ⇒ CENTROS DE BAJA TENSION (230/400 V) CONSUMIDORES DE TRANSFORMACION ⇒ USO COMUN B.
Asimismo y de cara a normalizar los valores o niveles de tensión mencionados, el Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de Alta Tensión define en la ITC-LAT 01.Terminología: Tensión nominal de una red trifásica (Un).