Centros de Transformación: Definición y Funciones

Se define un Centro de Transformación (CT) como el conjunto formado por el transformador (o transformadores), aparamenta, circuitos y la obra civil necesaria que, en un sistema eléctrico de potencia, permiten la reducción de la tensión de la red de media tensión (MT) a baja tensión (BT). El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) establece que cuando se construya un local, edificio o agrupación de estos, cuya previsión de cargas exceda de 50 kVA, la propiedad del inmueble deberá reservar un local destinado al montaje de la instalación de un centro de transformación.

Clasificación de los Centros de Transformación

Los centros de transformación se pueden clasificar según diferentes criterios:

Según su alimentación:

• CT Independiente: Es el único CT en la línea de MT derivada de una subestación transformadora (SET) o de una estación transformadora de distribución (ETD).
• CT en Punta: Es aquel que está al final de una red radial que alimenta a varios transformadores.
• CT de Paso: Son los que se encuentran situados en la parte intermedia de una red radial, anteriores al CT en punta.
• CT en Anillo: Están situados en una red MT en anillo. Disponen de líneas de entrada y salida en MT.
• CT en Doble Derivación: Cuando el CT está conectado a subestaciones distintas.

Según su propiedad:

• CT de Empresa: Son propiedad de la empresa suministradora, y de ellos parten las redes de distribución en baja tensión.
• CT de Cliente o Abonado: Son propiedad del cliente. Respecto del CT de empresa, presenta las siguientes ventajas:
  • Independencia respecto del resto de abonados.
  • Posibilidad de contratar algún suministro de energía en MT.
  • Posibilidad de elegir el régimen de neutro más adecuado.

Según su emplazamiento:

• CT a la Intemperie o Aéreo:
• CT de Interior: (en superficie y subterráneo)
• CT Compacto Bajo Poste:

Según su acometida:

• Con Acometida Aérea:
• Con Acometida Subterránea:
• Con Acometida Mixta:

Según la forma constructiva:

• Convencional:
• Prefabricado:
• Compacto:

Según su localización geográfica:

• Urbanos:
• Suburbanos:
• Industriales:
• Rurales:

Tipos de Centros de Transformación

• CT Independiente: Cuando es el único CT en la línea de MT derivada de una subestación transformadora (SET) o de una estación transformadora de distribución (ETD).
• CT en Punta: Es aquel que está al final de una red radial que alimenta a varios transformadores.
• CT de Paso: Son los que se encuentran situados en la parte intermedia de una red radial, anteriores al CT en punta.
• CT en Anillo: Están situados en una red MT en anillo. Disponen de líneas de entrada y salida en MT.
• CT en Doble Derivación: Cuando el CT está conectado a subestaciones distintas.

CT de Empresas vs. CT de Clientes

• CT de Empresas: Son propiedad de la empresa suministradora, y de ellos parten las redes de distribución en baja tensión.
• CT de Cliente: Son propiedad del cliente. Respecto del CT de empresa, presenta las siguientes ventajas:
  • Independencia respecto del resto de abonados.
  • Posibilidad de contratar algún suministro de energía en MT.
  • Posibilidad de elegir el régimen de neutro más adecuado.

CT de Intemperie vs. CT de Interior

• CT de Intemperie: Es un centro de transformación sobre poste. La aparamenta y el transformador se colocan sobre apoyos metálicos o de hormigón. Está construido por un transformador de potencia generalmente no superior a 160 kVA, protegido con fusibles y seccionadores, todo ello montado sobre un apoyo.
• CT de Interior: Se caracteriza por tener todos sus elementos en el interior de un recinto cerrado. Puede ser subterráneo, situado bajo la vía pública o en el sótano de los edificios, semienterrado o de superficie.
• CT Compacto o Bajo Poste: En el que la aparamenta de maniobra y protección de MT se instala en el poste y el transformador, normalmente hasta 250 kVA, se aloja en un pequeño edificio, junto con el cuadro de salidas de BT, y el equipo de medida, si lo lleva.

CT según su Acometida

Atendiendo a la forma de llegada de la línea de MT, puede ser:

• CT con Acometida Aérea: Si le llega la línea acometida de MT aérea.
• CT con Acometida Subterránea: Si le llega la línea de MT subterránea.
• CT con Acometida Mixta: Si le llegan una línea MT aérea y otra línea de MT subterránea.

CT según la Forma Constructiva

• CT Convencional: De albañilería construido in situ. Las celdas, lugares donde se alojan los diferentes componentes del CT, están separadas mediante tabiques.
• CT Prefabricados: Construido en fábrica, pudiendo ser de tipo modular o monobloque. Si la envolvente es metálica y los elementos construyentes no son funcionalmente independientes, el CT se denomina CT integrado.
• CT Compacto: Prefabricado de dimensiones reducidas, en el que toda la aparamenta se aloja en una única celda compacta, en cuyo interior se utiliza como aislamiento el hexafluoruro de azufre (SF6).

CT según su Localización Geográfica

Atendiendo a la localización geográfica, un CT puede ser:

• CT Urbano: Suministra energía a zonas con carga densamente distribuidas y puntas de cargas importantes a ciertas horas del día. Los transformadores suelen ser de potencias elevadas y pertenecientes a las compañías distribuidoras.
• CT Suburbano: Localizado en zonas de densidad de carga media y en pequeñas y medianas industrias.
• CT Industrial: Atiende a grandes industrias.
• CT Rural: Suministra energía a zonas de escasa densidad de carga y a consumos individuales muy pequeños.

Constitución de un CT

Un CT consta de uno o varios transformadores y la aparamenta correspondiente, que aseguran las siguientes funciones:

1. Derivar la línea de la red de MT.
2. Protección y mando de la instalación del lado de MT.
3. Transformar la tensión de MT/BT.
4. Protección y mando de la instalación del lado de BT.
5. Medir la energía (CT de cliente).

Con este fin, de una manera general, un CT de interior consta de los siguientes elementos:

• Acometida, aérea o subterránea, que une el CT con la red de MT.
• Edificio, donde se alojan los elementos del CT.
• Celda de MT, conteniendo la aparamenta de maniobra y protección de la instalación de MT.
• Transformador, en su celda correspondiente.
• Embarrado de MT, constituido por las líneas de unión entre las diferentes celdas del CT.
• Celdas o cuadros de BT, conteniendo la aparamenta de maniobra y protección en BT.
• Equipo de medida, en BT o MT.

Celdas de MT

Formadas constructivamente por:

• Celdas Convencionales: Construidas por tabiques de obra con protección de chapa en la parte frontal.
• Celdas Modulares Prefabricadas: Construidas de chapa de acero, totalmente cerradas, que el fabricante las suministra montadas en su totalidad. Existen 2 tipos de celdas modulares:
  • Celdas modulares con aislamiento al aire.
  • Celdas modulares de SF6.
• Celdas Compactas: Todas las celdas que componen el CT forman un módulo completo, siendo la envolvente del conjunto de chapa de acero.

Equipamiento de CT de Empresa y CT de Abonados

• Celda de Entrada: Es donde se produce la entrada de la línea de MT al CT que alimenta.
• Celda de Salida: Desde donde parte la línea hacia otro CT, equipada también con un interruptor seccionador.
• Celda de Seccionamiento Corte: Donde se deja fuera de servicio la zona del CT propiedad del cliente, permitiendo la continuidad del servicio de otro CT que se alimenta de la misma red de distribución.
• Celda de Propiedad General: El CT con más de un transformador permite dejar sin servicio al CT en su totalidad.
• Celda de Protección: Donde se alojan los dispositivos de corte y de protección de cada transformador.
• Celda de Medida: Con los transformadores de tensión y de intensidad correspondientes que se comunican con los aparatos situados fuera de la celda.
• Celdas de Remonte: Donde se aloja el transformador, deberá estar suficientemente ventilada para disipar el calor producido por las pérdidas en el Cu y Fe.
• Celda de Remonte: Para la terminación del cable.

Transformador

En el CT, el transformador es la máquina encargada de transformar la tensión de MT a BT. Los transformadores de distribución son trifásicos y están definidos por las siguientes características:

• Tensión nominal del primario (V).
• Tensión nominal del secundario (V).
• Relación de transformación en vacío.
• Potencia nominal Sn.
• Potencia aparente (kVA).
• Tensión de cortocircuito en %.
• Grupo de conexión – Índice horario.
• Características del sistema de refrigeración.

Tipos Constructivos de Transformadores

• Transformador sumergido en aceite con depósito de expansión.
• Transformador hermético de llenado integral.
• Transformador en seco encapsulado en resina epoxi.

Potencia de los Transformadores

La potencia necesaria que debe tener el transformador de un CT viene dada por la potencia que consumen los receptores instalados. El coeficiente de utilización (k) de un receptor es la relación entre la potencia absorbida en la utilización y la potencia máxima del mismo. El factor de ampliación (k) prevé una posible ampliación de potencia de la instalación. Se suele dar un valor entre 1,2 y 2. La potencia necesaria para el CT viene dada por la siguiente expresión:

En cuanto al número de transformadores, a veces conviene repartir la carga total entre dos o más transformadores independientes, alimentando cada uno de ellos una parte de la instalación, pues de esta forma se obtienen las siguientes ventajas:

• Corriente de cortocircuito en las salidas de BT más reducidas y, por tanto, menores efectos térmicos y dinámicos del cortocircuito. Esto es especialmente importante a partir de cierta potencia.
• Mayor seguridad de servicio.

Grupo de Conexión e Índice Horario

En los transformadores trifásicos, las tensiones simples del primario y del secundario pueden no estar en fase. Para indicar el desfase existente entre las tensiones simples, se suele utilizar el llamado índice horario, expresando en múltiplos de 30º. El conocimiento del desfase es muy importante cuando se han de conectar transformadores en paralelo, dado que para ello todos los transformadores deben tener el mismo índice horario, para evitar que puedan producirse corrientes de circulación entre los transformadores cuando se realice la conexión.

Es más frecuente y la tensión de cortocircuito se suele expresar en forma porcentual. Los transformadores de distribución se suelen construir con una tensión secundaria en vacío de 5% superior a la tensión nominal de servicio, a fin de compensar la caída de tensión, tanto en el propio transformador como en las líneas de alimentación.

Caída de Tensión en el Transformador

Cuando el secundario está conectado a una carga, la tensión V es menor que la tensión en vacío V0, de tal manera que se produce una caída de tensión, absoluta y relativa porcentual, cuyos valores son. La caída de tensión depende, pues, por una parte de la tensión de cortocircuito y por otra de la carga.

Rendimiento del Transformador

En un transformador en servicio, hay dos tipos de pérdidas de energía: unas en el núcleo magnético debidas a las pérdidas por histéresis y por corrientes de Foucault, en conjunto denominadas pérdidas en el hierro; y las otras, en los arrollamientos debido a las pérdidas por efecto Joule en los conductores.

Cuadro de Baja Tensión

En la parte del CT desde la cual se distribuye la energía eléctrica en BT a cada una de las líneas de salida, suelen estar construidos por las siguientes unidades:

• Embarrado: Al que llega la línea del transformador donde van conectadas las protecciones de la línea BT.
• Seccionamiento: Con un interruptor seccionador general o interruptor automático tetrapolar.
• Medidas: Con amperímetro, voltímetro, contadores, etc.
• Protección: Con interruptores seccionadores tetrapolares y fusibles en cada una de las líneas de salida.

Equipos de Medidas

Los CT de clientes tienen una celda de medida, cerradas y precintadas por la compañía suministradora, donde se alojan los transformadores de intensidad y de tensión que permiten hacer las medidas de las diferentes magnitudes.

Aparamenta de Maniobra y Protección en MT en los CT

Es el conjunto de aparatos del CT utilizados en la protección y en la conexión/desconexión de los circuitos y aparatos eléctricos.

• Aparamenta de Protección: Constituida por:
  • Las protecciones del transformador: relé Buchholz, termómetro, termostato, fusible, disyuntor, autoválvulas, etc.
  • Aparamenta de BT.
  • Protecciones de índole general.
• Aparamenta de Maniobra: Constituida básicamente por:
  • Seccionadores.
  • Interruptores.
  • Interruptores automáticos (disyuntores).

Características Comunes de los Aparatos de Maniobra y Protección en MT

Los parámetros característicos más utilizados y comunes a todos los aparatos de mando y protección son:

1. Tensión Nominal: Valor de la tensión para el que ha sido previsto su funcionamiento y aislamiento.
2. Nivel de Aislamiento Asignado: Corresponde a las tensiones de ensayo soportadas.
3. Intensidad Asignada al Servicio Continuo: Valor eficaz de la corriente que es capaz de soportar indefinidamente en las condiciones prescritas de empleo y funcionamiento.
4. Intensidad Admisible de Corta Duración Asignada.
5. Valor de Cresta de la Intensidad Admisible Asignada de Corta Duración.
6. Duración Admisible Asignada de la Intensidad de Cortocircuito.
7. Poder de Corte: Intensidad eficaz máxima que es capaz de soportar un aparato.
8. Poder de Cierre: Máxima intensidad en valor instantáneo que puede admitir un aparato.

Maniobras Posibles con los Aparatos de Maniobra y Protección

• Maniobras en Vacío: Permiten separar y aislar un circuito o aparato del resto de la instalación eléctrica. Los aparatos no tienen que tener capacidad de corte: un seccionador.
• Maniobra en Carga: Permite actuar voluntariamente sobre el funcionamiento de la instalación en carga, abriendo y cerrando los circuitos.
• Protección Eléctrica: En una maniobra en carga, que protege de: sobreintensidades, sobretensiones.

Tabla: Características de los Aparatos de Maniobra y Protección