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SUBESTACIÓN ELÉCTRICA REDUCTORA 66/13.2 KV DE TAUSTE MEMORIA AUTOR Carlos Pola Ferrández DIRTECTOR Ángel Santillán Lázaro ESPECIALIDAD Electricidad CONVOCATORIA Diciembre de 2011 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 1 /1 50 ÍNDICE ÍNDICE..............................................................................................................1 MEMORIA DESCRIPTIVA ......................................................................................6 1. Antecedentes y finalidad de la instalación........................................................6 2. Objeto del proyecto......................................................................................7 3. Reglamentación y disposiciones oficiales y particulares .....................................8 4. Descripción general de la instalación ..............................................................9 5. Descripción eléctrica de la instalación ........................................................... 11 6. Transformadores........................................................................................ 14 6.1 Introducción ......................................................................................... 14 6.2. Transformadores instalados ................................................................... 14 7. Aparamenta .............................................................................................. 18 7.1. Introducción ........................................................................................ 18 7.2. Características generales....................................................................... 19 7.3. Problemas principales de la aparamenta.................................................. 20 7.4. Aparamenta de maniobra y corte............................................................ 21 7.4.1. Introducción................................................................................... 21 7.4.2. Seccionadores ................................................................................ 21 7.4.2.1. Introducción ............................................................................. 21 7.4.2.2. Tipos de seccionadores .............................................................. 21 7.4.2.3. Seccionadores instalados............................................................ 22 7.4.3. Disyuntores.................................................................................... 25 7.4.3.1. Introducción ............................................................................. 25 7.4.3.2. Tipos de disyuntores.................................................................. 25 7.4.3.3. Disyuntores instalados ............................................................... 27 7.5. Aparamenta de protección y medida ....................................................... 29 7.5.1. Introducción................................................................................... 29 7.5.2. Relés de protección ......................................................................... 29 7.5.2.1. Introducción ............................................................................. 29 7.5.2.2. Tipos de relés ........................................................................... 30 7.5.2.3. Relés instalados ........................................................................ 32 7.5.3. Autoválvulas .................................................................................. 33 7.5.3.1. Introducción ............................................................................. 33 7.5.3.2. Tipos de autoválvulas ................................................................ 34 7.5.3.3. Autoválvulas instaladas.............................................................. 34 7.5.4. Hilo de guarda................................................................................ 36 7.5.4.1. Introducción ............................................................................. 36 7.5.4.2. Hilo de guarda instalado............................................................. 36 7.5.5. Transformadores de tensión e intensidad (medida y protección) .......... 37 7.5.5.1. Introducción ............................................................................. 37 7.5.5.2. Transformadores de intensidad instalados .................................... 38 7.5.5.3. Transformadores de tensión instalados......................................... 40 7.5.6. Aparatos de medida ........................................................................ 42 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 2 /1 50 7.5.6.1. Introducción ............................................................................. 42 7.5.6.2. Aparatos de medida instalados.................................................... 43 8. Conductores .............................................................................................. 44 8.1. Introducción ........................................................................................ 44 8.2. Conductores instalados ......................................................................... 44 9. Aisladores ................................................................................................. 47 9.1. Introducción ........................................................................................ 47 9.2. Aisladores utilizados ............................................................................. 48 10. Celdas de media tensión ........................................................................... 49 10.1. Introducción....................................................................................... 49 10.2. Celdas de media tensión instaladas....................................................... 49 11. Servicios Auxiliares................................................................................... 56 11.1. Introducción....................................................................................... 56 11.2. Servicios auxiliares instalados .............................................................. 56 12. Baterías de condensadores ........................................................................ 58 12.1. Introducción....................................................................................... 58 12.2. Baterías de condensadores instaladas ................................................... 59 13. Rectificador o cargador de baterías............................................................. 62 13.1. Introducción....................................................................................... 62 13.2. Rectificadores o cargadores de baterías instalados.................................. 62 14. Batería de corriente continua ..................................................................... 64 14.1. Introducción....................................................................................... 64 14.2. Batería de corriente continua instalada.................................................. 64 15. Red de tierras.......................................................................................... 66 15.1. Introducción....................................................................................... 66 15.2. Red de tierras instaladas ..................................................................... 66 CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS .............................................................................. 68 1. Red de tierras y red de neutro ..................................................................... 68 1.1. Red de tierras ...................................................................................... 68 1.2. Resistencia de neutro............................................................................ 69 1.3. Tensiones de paso y de contacto ............................................................ 69 1.3.1. Tensión de paso.............................................................................. 70 1.3.2. Tensión de contacto ........................................................................ 71 2. Hilos de guarda.......................................................................................... 74 3. Distancias de seguridad .............................................................................. 76 4. Autoválvulas.............................................................................................. 80 5. Intensidades ............................................................................................. 82 5.1. Intensidades del nivel de 66 KV.............................................................. 82 5.2. Intensidades del nivel de 13.2 KV........................................................... 82 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 3 /1 50 6. Batería de condensadores ........................................................................... 84 7. Secciones.................................................................................................. 85 7.1. Secciones del nivel de 66 KV.................................................................. 86 7.2. Secciones del nivel de 13.2 KV............................................................... 87 8. Batería de corriente continua....................................................................... 90 9. Cadena de aisladores.................................................................................. 92 9.1. Cadena de aisladores del nivel de 66 KV.................................................. 92 9.2. Cadena de aisladores del nivel de 13.2 KV............................................... 92 10. Nivel de aislamiento ................................................................................. 94 10.1. Nivel de aislamiento 66 KV .................................................................. 94 10.2. Nivel de aislamiento 13.2 KV................................................................ 94 11. Soporte mecánico..................................................................................... 95 11.1. Soporte mecánico en el nivel 66 KV ...................................................... 95 11.2. Soporte mecánico en el nivel de 13.2 KV ............................................... 95 12. Intensidades y potencia de cortocircuito...................................................... 96 13. Servicios auxiliares................................................................................. 102 13.1. Fórmulas ......................................................................................... 102 13.2. Fórmula de la conductividad eléctrica .................................................. 102 13.3. Fórmula del cortocircuito ................................................................... 103 13.4. Fórmulas del embarrado.................................................................... 105 13.5. Demanda de potencias ...................................................................... 106 13.6. Cálculos detallados de los servicios auxiliares....................................... 106 13.6.1. Derivación individual ................................................................... 106 13.6.2. Ventilador .................................................................................. 106 13.6.3. T.C. y Alumbrado ........................................................................ 107 13.6.4. Alumbrado Interior...................................................................... 108 13.6.5. Alumbrado Exterior ..................................................................... 108 13.6.6. Alumbrado Emergencia ................................................................ 109 13.6.7. T.C. Caseta ................................................................................ 109 13.6.8. Inversor..................................................................................... 110 13.6.9. Embarrado del cuadro general de mando y protección ..................... 111 13.6.10. Cálculo de las protecciones de corriente continua .......................... 111 13.6.10.1. Demandas de potencia ......................................................... 112 13.6.10.2. Protecciones y secciones de los relés de alta tensión ................ 112 13.6.10.3. Protecciones y secciones de los relés de media tensión............. 112 13.6.10.4. Protecciones y secciones de los motores de los disyuntores y seccionadores ..................................................................................... 113 13.6.10.5. Protecciones y secciones de cabecera ..................................... 113 13.6.11. Tabla resumen .......................................................................... 113 RESUMEN DEL PRESUPUESTO .......................................................................... 115 CONCLUSIÓN................................................................................................. 116 ANEXO: ESTUDIO DE SEGURIDAD.................................................................... 117 1. Prevención de riesgos laborales ................................................................. 117 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 4 /1 50 1.1. Introducción ...................................................................................... 117 1.2. Derechos y obligaciones ...................................................................... 117 1.2.1. Derecho a la protección frente a los riesgos laborales ........................ 117 1.2.2. Principios de la acción preventiva.................................................... 117 1.2.3. Evaluación de los riesgos ............................................................... 118 1.2.4. Equipos de trabajo y medios de protección....................................... 119 1.2.5. Información, consulta y participación de los trabajadores................... 119 1.2.6. Formación de los trabajadores........................................................ 120 1.2.7. Medidas de emergencia ................................................................. 120 1.2.8. Riesgo grave e inminente............................................................... 120 1.2.9. Vigilancia de la salud..................................................................... 120 1.2.10. Documentación........................................................................... 120 1.2.11. Coordinación de actividades empresariales..................................... 120 1.2.12. Protección de trabajadores especialmente sensibles a determinados riesgos.................................................................................................. 121 1.2.13. Protección de la maternidad ......................................................... 121 1.2.14. Protección de los menores............................................................ 121 1.2.15. Relaciones de trabajo temporales, de duración determinada y en empresas de trabajo temporal ................................................................. 121 1.2.16. Obligaciones de los trabajadores en materia de prevención de riesgos 121 1.3. Servicios de prevención....................................................................... 122 1.3.1. Protección y prevención de riesgos profesionales .............................. 122 1.3.2. Servicios de prevención ................................................................. 122 1.4. Consulta y participación de los trabajadores .......................................... 122 1.4.1. Consulta de los trabajadores .......................................................... 122 1.4.2. Derechos de participación y representación...................................... 123 1.4.3. Delegados de prevención ............................................................... 123 2. Disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo ............ 124 2.1. Introducción ...................................................................................... 124 2.2. Obligaciones del empresario ................................................................ 124 2.2.1. Condiciones constructivas .............................................................. 124 2.2.2. Orden, limpieza y mantenimiento. Señalización ................................ 126 2.2.3. Condiciones ambientales................................................................ 126 2.2.4. Iluminación. ................................................................................. 127 2.2.5. Servicios higiénicos y locales de descanso........................................ 127 2.2.6. Material y locales de primeros auxilios............................................. 128 3. Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo ....................................................................................................... 129 3.1. Introducción ...................................................................................... 129 3.2. Obligación general del empresario ........................................................ 129 4. Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo.............................................................................. 131 4.1. Introducción ...................................................................................... 131 4.2.Obligación general del empresario ......................................................... 131 4.2.1. Disposiciones mínimas generales aplicables a los equipos de trabajo ... 132 4.2.2. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo móviles................................................................................................. 133 4.2.3. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo para elevación de cargas ................................................................................ 133 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 5 /1 50 4.2.4. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo para movimiento de tierras y maquinaria pesada en general............................... 134 4.2.5. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a la maquinaria herramienta ............................................................................................................ 135 5. Disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción ....... 137 5.1. Introducción ...................................................................................... 137 5.2. Estudio básico de seguridad y salud...................................................... 137 5.2.1. Riesgos más frecuentes en las obras de construcción ........................ 137 5.2.2. Medidas preventivas de carácter general.......................................... 138 5.2.3. Medidas preventivas de carácter particular para cada oficio................ 140 5.2.4. Medidas específicas para trabajos en la proximidad de instalaciones eléctricas en alta tensión......................................................................... 145 5.3. Disposiciones específicas de seguridad y salud durante la ejecución de las obras....................................................................................................... 147 6. Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual ............................................. 149 6.1. Introducción ...................................................................................... 149 6.2. Obligaciones generales del empresario.................................................. 149 6.2.1. Protectores de la cabeza ................................................................ 149 6.2.2. Protectores de manos y brazos ....................................................... 149 6.2.3. Protectores de pies y piernas.......................................................... 149 6.2.4. Protectores del cuerpo................................................................... 150 6.2.5. Equipos adicionales de protección para trabajos en la proximidad de instalaciones elétricas de alta tensión ....................................................... 150 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 6 /1 50 MEMORIA DESCRIPTIVA 1. Antecedentes y finalidad de la instalación Se redacta el presente proyecto de "Subestación eléctrica reductora 66/13.2KV" por encargo de la Universidad de Zaragoza, con C.I.F.: 5018001G, con domicilio social en C/María de Luna s/n, de Zaragoza y a instancia de la Consejería de Trabajo e Industria, Delegación Provincial de Zaragoza y del Excmo. Ayuntamiento de Tauste. La finalidad de este proyecto es el planteamiento teórico de una subestación eléctrica reductora en el término municipal de Tauste (Zaragoza) para abastecer la demanda eléctrica tanto de la localidad como de los municipios próximos. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 7 /1 50 2. Objeto del proyecto El objeto del presente proyecto es establecer y justificar todos los datos constructivos que permitan la ejecución de la instalación y al mismo tiempo exponer ante los Organismos Competentes que la subestación eléctrica que nos ocupa reúne las condiciones y garantías mínimas exigidas por la reglamentación vigente, con el fin de obtener la Autorización Administrativa y la de Ejecución de la instalación, así como servir de base a la hora de proceder a la ejecución de dicha instalación. A través del estudio de los datos previos y de las imposiciones marcadas por la red eléctrica y la compañía, se ha desarrollado el proyecto de diseño de la subestación eléctrica 66/13.2 KV en el término municipal de Tauste (Zaragoza). La potencia de distribución máxima será de 20 MVA, lo que marcará todos los cálculos para un correcto dimensionamiento de la energía recibida, distribuida y evacuada por la subestación. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 8 /1 50 3. Reglamentación y disposiciones oficiales y particulares El presente proyecto recoge las características de los materiales, los cálculos que justifican su empleo y la forma de ejecución de las obras a realizar, dando con ello cumplimiento a las siguientes disposiciones: - Real Decreto 3275/1982 de 12 de Noviembre, sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación, así como las Órdenes de 6 de julio de 1984, de 18 de octubre de 1984 y de 27 de noviembre de 1987, por las que se aprueban y actualizan las Instrucciones Técnicas Complementarias sobre dicho reglamento. - Real Decreto 223/2008, de 15 de febrero, por el que se aprueba el Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de seguridad en Líneas Eléctricas de Alta Tensión y sus Instrucciones Técnicas Complementarias ITC-LAT 01 a 09. - Real Decreto 1955/2000 de 1 de Diciembre, por el que se regulan las Actividades de Transporte, Distribución, Comercialización, Suministro y Procedimientos de Autorización de Instalaciones de Energía Eléctrica. - Normas particulares y de normalización de la Cia. Suministradora de Energía Eléctrica. - Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales. - Real Decreto 1627/1997 de 24 de octubre de 1997, sobre Disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras. - Real Decreto 485/1997 de 14 de abril de 1997, sobre Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo. - Real Decreto 1215/1997 de 18 de julio de 1997, sobre Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo. - Real Decreto 773/1997 de 30 de mayo de 1997, sobre Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. - Condiciones impuestas por los Organismos Públicos afectados y Ordenanzas Municipales. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 15 /1 50 herrajes. Ambas máquinas serán transformadores trifásicos y estarán situados dentro de la subestación al aire libre y su aislamiento será en aceite. A la hora de elegir un transformador la eficiencia en la refrigeración es un factor fundamental, ya que así se pueden evitar pérdidas y posibles roturas por efecto del sobrecalentamiento, viéndose afectados los arrollamientos y los aislantes de los bobinados, y acortando así su vida útil. El método más utilizado es la refrigeración natural, donde el calor es absorbido por el aceite que baña los arrollamientos y disipado al aire por medio de los radiadores y aletas que poseen los transformadores. En nuestro caso, utilizaremos transformadores con refrigeración natural bañados en aceite. Este tipo de aislante nos ofrece un precio competitivo frente a otros aislantes, además de poseer una elevada rigidez dieléctrica y una gran capacidad de recuperación después de estar sometidos a solicitaciones dieléctricas elevadas. Como inconveniente encontramos la imposición por motivos de seguridad de construcción de un foso de recogida de aceite, preparado para pérdidas de líquido, donde se dispondrá un lecho de guijarros apagafuegos. Sus características más importantes serán: - Fabricante: Alkargo - Regulación de tensión primaria en carga mediante conmutador - Regulación 21 posiciones Potencia MVA 10 Tensión más elevada KV 72.5 Tensión en el devanado primario KV 66 Tensión en el devanado secundario KV 13.2 Acoplamiento - Ydn11 Pérdidas en vacío kW 8.8 Intensidad en vacío % 0.7 Pérdidas en carga kW 68 Tensión de c.c. % 8.35 Regulación de tensión (21 pos.) % +5/-5 Rendimiento con cosφ=1 - a 4/4 % 99.23 - a 3/4 % 99.37 - a 2/4 % 99.48 - a 1/4 % 99.48 Rendimiento con cosφ=0.8 - a 4/4 % 99.04 - a 3/4 % 99.22 - a 2/4 % 99.35 - a 1/4 % 99.35 Caída de tensión con cosφ=1 - a 4/4 % 1.02 - a 3/4 % 0.77 - a 2/4 % 0.51 - a 1/4 % 0.26 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 16 /1 50 Caída de tensión con cosφ=0.8 - a 4/4 % 5.73 - a 3/4 % 4.30 - a 2/4 % 2.87 - a 1/4 % 1.43 Longitud mm 3650 Anchura mm 2970 Altura mm 3700 Distancia e/e. de ruedas mm 1150 Peso de aceite kg 4100 Peso a desencubar kg 10750 Peso total kg 19100 En la parte interior de la instalación se dispondrá el transformador de servicios auxiliares que tendrá una relación de transformación de 13200/400V. Su potencia nominal será de 50KVA y alimentará a todos los servicios auxiliares compuestos por el alumbrado, ventilación, tomas de corriente y suministro a baterías de corriente continua. El neutro que estará compuesto de 4 picas en hilera y que será independiente de la malla de tierras de la subestación. Este transformador poseerá una cuba elástica de llenado integral como sistema de expansión de aceite según la norma UNE 21 428, que rigen estos transformadores Las características más importantes del transformador de servicios auxiliares son: - Fabricante: Laybox - Líquido de refrigeración: Aceite mineral con punto de inflamación sobre 300ºC Potencia kVA 50 Tensión más elevada KV 24 Tensión en el devanado primario KV 13.2 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 17 /1 50 Tensión en el devanado secundario KV 400 Puntos de regulación % +-2.5/+-5 Acoplamiento - Yzn11 Pérdidas en vacío W 145 Intensidad en vacío (100%) % 3.5 Intensidad en vacío (110%) % 7.5 Pérdidas en carga W 1100 Tensión de c.c. % 4 Rendimiento con cosφ=1 - a 4/4 % 97.26 - a 3/4 % 97.96 Rendimiento con cosφ=0.8 - a 4/4 % 96.58 - a 3/4 % 97.45 Caída de tensión con cosφ=1 % 2.26 Caída de tensión con cosφ=0.8 % 3.77 Longitud mm 880 Anchura mm 505 Altura mm 1165 Distancia e/e. de ruedas mm 520 Peso de aceite kg 112 Peso total kg 430 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 18 /1 50 7. Aparamenta 7.1. Introducción Denominamos aparamenta eléctrica para alta tensión a los dispositivos de maniobra, protección, medida, regulación y control, incluyendo los accesorios de las canalizaciones eléctricas que se utilizan en instalaciones de alta tensión (tensión alterna superior a 1000V). En estos elementos no se incluyen los sistemas de generación, transporte, transformación y utilización de la energía eléctrica. Debido a la gran variedad de dispositivos y de usos, no se puede hablar de una única clasificación. Por lo tanto estos mecanismos se pueden catalogar según: La función del aparato: - Elementos de maniobra o corte: aparatos de cote en general, como seccionadores, interruptores, disyuntores,… - Sistemas de protección: como relés de protección, pararrayos autoválvulas,… - Instrumentos de medida: transformadores de medida (tensión e intensidad) y aparatos de medida en general (amperímetros, voltímetros,…). - Aparatos de regulación: como reguladores de tensión para transformadores,… - Elementos de control: cuadros de mando directo, cuadros de telemando,… - Bobinas de reactancia y condensadores: reactancia de choque, condensadores para compensación de potencias reactivas y reguladores de tensión,… La tensión de utilización: - Instrumentos de baja tensión: 1000 V en C.A. y 1500 V en C.C. (estos últimos quedan fuera de nuestro estudio). - Dispositivos de media tensión: desde 3 KV hasta 36 KV (52 y 72 KV). - Elementos de alta tensión: de 45 a 220 KV (80 KV a 220 KV). - Instrumentación de muy alta tensión: desde 250 KV hasta 800 KV. Su emplazamiento: - De intemperie: para montajes al aire libre. - De interior: para montaje en interior de casetas y otras construcciones. El tipo de protección que los salvaguarda: - No protegidos o abiertos: no tienen protección alguna. - Protegidos: usando una envolvente metálica unida a tierra que impide todo contacto accidental con las partes en tensión, limitando a valores no peligrosos las tensiones de contacto. Su utilización: - Instalaciones domésticas y similares. - Instalaciones industriales. - Redes eléctricas de empresas de producción y distribución de energía en B.T., M.T., A.T. y M.A.T. (nos centraremos en las de media tensión). Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 19 /1 50 7.2. Características generales Las características principales de la aparamenta de alta tensión se tendrán que ajustar a unos determinados parámetros marcados por la instalación eléctrica en la que serán situados. Éstas, por lo tanto, nos establecerán las condiciones en las que podrán trabajar, frente a situaciones normales, pero también frente a estados anormales de la línea, del tipo sobretensiones, sobreintensidades, cortocircuitos,… Las magnitudes principales a las que la aparamenta se tendrá que ajustar serán: tensión, corriente, potencia, temperatura, presión barométrica,… Por lo tanto las características principales de toda aparamenta serán: Tensión nominal de sus circuitos principales: Es un valor de tensión que nos permite designarlo e identificarlo, y que se refiere a sus condiciones de funcionamiento en caso de ruptura o cierre de corriente. Para la designación de un aparato aparecen dos valores de tensión diferenciados, que el dispositivo debe de ser capaz de soportar, que son: - Tensión nominal: que es la tensión principal de trabajo de la línea. - Tensión nominal más elevada: tensión más elevada que puede aparecer en la línea de condiciones normales de utilización. Estos valores de tensiones están normalizados y tabulados (MIE-RAT 04), asignando a cada valor de tensión nominal su valor de tensión nominal más elevada. En la siguiente tabla se facilitan las relaciones de tensiones: (Instrucción técnica complementaria ITC-LAT 07) Tensión nominal de la red (KV) Tensión nominal más elevada para el aparato (KV) 3 3.6 6 7.2 10 12 15 17.5 20* 24 25 30 30 36 45 52 66* 72.5 110 123 132* 145 150 170 220* 245 400* 420 *Tensiones de uso preferente en redes eléctricas de compañía Corriente nominal de sus circuitos principales: es el valor de corriente que el dispositivo puede tolerar en condiciones nominales de forma indefinida. Estos valores están también normalizados con el fin de unificar las características de los aparatos que aparecen instalados en una línea. Éstos son: 6-10-16-25-32-40-63-80-100-125- 160-200-250-315-400-630-800-1250-1600-2000-2500-3150-4000-5000-6300 A. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 20 /1 50 Nivel de aislamiento: nos indica la aptitud del aparato de cara a soportar las sobretensiones a frecuencia industrial (tensión de ensayo a frecuencia industrial), las sobretensiones por descargas atmosféricas (tensiones de ensayo de impulso tipo rayo) y las sobretensiones de maniobra de frente escarpado (tensión de ensayo de impulso tipo maniobra). Poder de ruptura: también denominado poder de corte o poder de desconexión. Representa el valor eficaz máximo de corriente que puede cortar un interruptor automático o disyuntor en plenas condiciones de seguridad, cuando se emplea en una instalación cuya tensión de servicio es próxima a la nominal asignada al instrumento. Esto puede causar deterioros en los contactos pero de manera muy leve, sin consecuencias apreciables en su fiabilidad. Poder de conexión nominal: se trata del valor máximo instantáneo que puede alcanzar la corriente de cortocircuito justo en el momento de cierre del disyuntor, realizándose esta operación con todas las garantías de seguridad. Corriente de corta duración admisible: es el máximo valor de intensidad que debe ser capaz de soportar el aparato durante un breve periodo de tiempo especificado por el fabricante. Secuencia de maniobra: es la cantidad de maniobras de apertura y cierre, en condiciones de cortocircuito, que el instrumento es capaz de efectuar sin que se produzcan deterioros o daños en el mismo, y por los que no pueda volver a realizar la operación para la que está asignado. Intensidad límite térmica: es el valor máximo de corriente a partir del cual, cuando aparezcan esfuerzos térmicos adicionales, no resultarán admisibles para el aparato. Intensidad límite dinámica: es el valor máximo de intensidad a partir del cual, cuando aparezcan esfuerzos electromecánicos adicionales, no resultarán admisibles para el aparato. 7.3. Problemas principales de la aparamenta Los problemas que pueden afectar a cualquier dispositivo de aparamenta van a ser: Problemas por calentamiento: producidos por fenómenos de producción excesiva de calor, como pueden ser el efecto Joule, imantación alternativa, corrientes de Foucault, pérdidas dieléctricas,… además de déficits en los medios de evacuación de dicho calor. Problemas por pérdida de aislamiento: comprende el estudio de los campos eléctricos en las instalaciones, y las influencias del medio ambiente en las pérdidas de propiedades dieléctricas de los aislantes, que puedan resultar dañinas para éstos. Problemas por esfuerzos mecánicos: basados en las fuerzas electrodinámicas que se manifiestan entre conductores próximos cuando son recorridos por corrientes eléctricas (a tener muy en cuenta en condiciones de cortocircuito), pero también basados en las dilataciones que los materiales experimentan al calentarse. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 21 /1 50 Problemas con los contactos principales: debido a que los puntos por donde pasa la totalidad de la corriente tienen una superficie muy pequeña, pudiendo producirse fallos en la transmisión de la energía eléctrica Problemas con los fenómenos derivados del arco eléctrico: al aparecer el fenómeno del arco eléctrico entre los contactos principales puede ocasionarse daños y problemas como la fusión y desintegración del metal debido a las temperaturas elevadísimas que se provocan. 7.4. Aparamenta de maniobra y corte 7.4.1. Introducción Dentro de la aparamenta general existe la llamada aparamenta de maniobra y corte. Estos aparatos están destinados a garantizar un servicio continuo de transmisión de electricidad bajo condiciones de explotación normales. Además nos permiten, al maniobrarlos, el aislamiento de tramos de la instalación para poder realizar tareas de mantenimiento, pero también nos permiten la protección tanto de las instalaciones eléctricas, como de las personas en caso de accidentes eléctricos. Dentro de la aparamenta de maniobra y corte distinguimos dos aparatos principalmente que son los seccionadores y los interruptores. Dentro de estos últimos, aparecen otras dos divisiones, apareciendo los interruptores-seccionadores y los interruptores-disyuntores. Nosotros nos centraremos en la descripción de los segundos, ya que serán estos los elementos que utilizaremos en nuestra subestación. 7.4.2. Seccionadores 7.4.2.1. Introducción La función principal de los seccionadores es la de aislar tramos de línea de forma visible, cuando las condiciones de explotación de la instalación eléctrica lo requieran. Para poder hacer actuar al seccionador, el circuito o los circuitos que queremos seccionar tendrán que estar obligatoriamente libres de corriente, es decir sin carga. Por esto, el seccionador siempre debe maniobrar en condiciones de vacío, aunque en condiciones de funcionamiento normal, deben ser capaces de soportar las corrientes nominales y también las sobreintensidades y corrientes de cortocircuitos durante un periodo de tiempo especificado por el fabricante. Gracias a estos aparatos, por medio del corte visible, nos aseguramos que los tramos de las líneas y circuitos que protegen se encuentren aislados, es decir, que se encuentren libres de tensión para poder ser manipulados por parte de los trabajadores. 7.4.2.2. Tipos de seccionadores Los seccionadores pueden tener formas constructivas muy variadas, aunque los utilizados en instalaciones eléctricas se pueden clasificar principalmente según su modo de accionamiento: Seccionadores de cuchillas giratorias: se compone de una base (armazón metálico donde se apoyarán los elementos restantes), dos aisladores de porcelana (servirán como apoyo), un contacto fijo o pinza de contacto y un contacto móvil (montados cada uno en uno de los aisladores). El corte se produce al separa la cuchilla del contacto Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 22 /1 50 fijo, girando sobre el eje del contacto móvil. Se emplean para tensiones medias, en interior y en exterior, siendo seccionadores unipolares o tripolares. Seccionadores de cuchillas deslizantes: poseen una estructura muy similar a los de cuchillas giratorias. Poseen la ventaja de necesitar menos espacio de maniobra al desplazarse la cuchilla longitudinalmente aunque tienen una capacidad de desconexión menos. Seccionadores de columnas giratorias: Se utilizan únicamente en instalaciones de intemperie para tensiones superiores a 30 KV. Dentro de este tipo distinguimos: - Seccionador de columna giratoria central: la cuchilla queda fija sobre una columna central aislante que es giratoria. Con este montaje se consigue una apertura doble, una en cada extremo de la cuchilla, que ayuda a la mejor extinción del arco al disminuir su intensidad. Su rango normal de utilización es desde los 45 KV hasta los 400 KV, con corrientes nominales comprendidas entre 630 A y los 1250 A. - Seccionador de dos columnas giratorias: dispone de dos columnas giratorias en lugar de tres columnas con una giratoria, como en el caso anterior. Poseen una cuchilla, solidarias a ellas, en cada una de las dos columnas que mediante su rotación, producen la apertura del circuito. Su utilización se produce en instalaciones de tensión hasta los 110 KV, estando las corrientes nominales comprendidas entre 800 A y 2000A. Los dos tipos de seccionadores pueden montarse con cuchillas de puesta a tierra, llevando un enclavamiento apropiado para evitar falsas maniobras que puedan poner en peligro al operario. Además su maniobra se podrá hacer de forma manual, pero también por medio de motores eléctricos. Seccionadores pantógrafos: este tipo se diferencia de los anteriores en que el contacto fijo de cada fase ha sido eliminado, y la unión se produce directamente entre el contacto móvil y un contacto especial montado directamente en la línea. Se suele utilizar, por tanto, para la conexión de líneas y embarrados que se hallan a distinta altura y cruzados entre sí. Su tensión de servicio está comprendida entre los 132 KV y los 400 KV mientras que las corrientes nominales son del orden de los 800 A hasta los 1600 A. Este tipo de seccionadores nacieron con el objetivo de simplificar la construcción y realización de las subestaciones de alta tensión. 7.4.2.3. Seccionadores instalados Seccionadores del nivel de 66KV: Como se ha comentado anteriormente, en niveles de tensión por encima de los 30 KV se utilizan seccionadores de columnas giratorias. En nuestro caso los seccionadores elegidos para la instalación serán de dos columnas giratorias de la marca MESA: - Tipo de seccionador: Dos columnas giratorias Tipo SGC para instalación exterior - Voltaje nominal: hasta 123KV, siendo nuestro caso el de 72.5KV que cumple condiciones para el rango de tensión de 66KV Referencia - SGC-72/1600 Tensión nominal KV 72.5 Intensidad nominal A 1600 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 23 /1 50 Tensión de ensayo a tierra y entre polos - A frecuencia industrial bajo lluvia KV 140 - A impulso KV 325 Tensión de ensayo sobre la distancia de seccionamiento - A frecuencia industrial bajo lluvia KV 160 - A impulso KV 375 Intensidad corta duración (valor eficaz) KA 40 Valor cresta de la intensidad KA 100 Tipo de aislador - C4-325 Peso Kg 376 Dimensiones - A mm 160 - B mm 65 - C mm 145 - D mm 130 - E mm 1000 - F mm 105 - G mm 145 - H mm 1110 - I mm 382.6 - K mm 765 - L mm 1390 - M mm 50 - R mm 2000 - S mm 560 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 24 /1 50 Seccionadores del nivel de 13.2KV: Los seccionadores en el nivel de media tensión están instalados en el interior de la celda. - Fabricante: MESA - Tipo: seccionador de 3 posiciones - Cumple con los requerimientos de la norma CEI 60129 (62271-102) para los seccionadores y seccionadores de puesta a tierra. - Capacidad de cierre contra cortocircuitos a través del interruptor automático (secc. y secc. de p. a t.) - Intensidad nominal: 1250 A - Tensión más elevada: 24KV - Diseño compacto y dimensiones reducidas. Señalización de posición fiable sin varillas de reenvío. Los ejes de accionamiento son diferentes para el seccionador y la puesta a tierra. Eje de giro único para el seccionador y seccionador de puesta a tierra (de tres posiciones). - Se opera por media de una palanca de accionamiento de tipo manual. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 31 /1 50 su valor cuando la corriente aumenta de manera brusca, por lo que el cociente entre tensión y corriente disminuye, siendo éste la impedancia vista desde la protección. Relés de protección direccional: consigue una selectividad en la instalación a base de determinar el sentido de la corriente del defecto producido. Se trata de relés de potencia que miden energías activas, reactivas o aparentes, de forma monofásica o trifásica. Estos elementos suelen combinarse con otros tipos de relés, ya que en ocasiones la lectura del sentido de circulación de la energía no basta para determinar la dirección del defecto. Su número es el 32. Relés de protección diferencial: todos los sistemas diferenciales son selectivos y la operación de selectividad y protección queda determinada por la comparación de corrientes de cada uno de los extremos de la zona protegida. Su funcionamiento se basa en la aplicación de la primera ley de Kirchhoff ya que la actuación dependerá de la suma de corrientes, que llegan al nudo, sea cero o distinta. Se caracterizan principalmente con el número 87. Dentro de este tipo existe una gran variedad entre los que destacan los relés de protección diferencial: - Longitudinal - Longitudinal compensada - Direccional - Transversal Relés de protección de distancia: utilizan una bobina amperimétrica y otra voltimétrica, ya que en caso de falta, los valores de la tensión varían desde el punto de fallo a lo largo de la línea siendo la intensidad la producida por el cortocircuito. Estos dispositivos se utilizan en combinación con otros de máxima intensidad o mínima impedancia, y con órganos direccionales. Relés de protección direccional de tierra: debido a los pequeños valores de intensidad de defecto no tiene sentido utilizar protecciones contra cortocircuitos sino que la misión de estos relés es la de indicar, señalar y, en ocasiones, desconectar selectivamente el circuito de puesta a tierra. Su número correspondiente es el 64. Relés de protección de sobretensión y subtensión: constructivamente se utilizan la misma estructura que en los relés de sobreintensidad con la diferencia de utilizar una bobina voltimétrica en lugar de una amperimétrica. Con estos dispositivos se protegen elementos que se pueden mostrar muy sensibles a las variaciones en las tensiones por encima o por debajo de su valor nominal. Sus números son 59 y 27 respectivamente. Relés de protección de frecuencia: a través de efectos ferrodinámicos con la ayuda de condensadores y bobinas harán girar un disco cerrando los contactos correspondientes. Detectan tanto subfrecuencias como sobrefrecuencias. Su número es el 81. Relés de protección tipo Buchholz: son empleados en transformadores de potencia con refrigeración en aceite. Al calentarse en exceso, por medio de la formación de gases (burbujeo) comienzan a oscilar dos ampollas rellenas de mercurio, que con el movimiento pone en unión los contactos del dispositivo. Uno de ellos servirá como alerta y otro, que entrará en acción con temperaturas que puedan dañar la instalación, se utilizará para dar la señal de corte. Su número es el 63. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 32 /1 50 7.5.2.3. Relés instalados Los relés utilizados en la subestación serán: - Relés de subtensión (27): Actúa cuando el valor de tensión está por debajo de un valor dado. - Relés de sobretensión (59): Actúa cuando el valor de tensión está por encima de un valor dado. - Relés de sobreintensidad (50/51): Trabaja cuando el nivel de intensidad está por encima de un valor dado o aumenta bruscamente ante un cortocircuito. - Relés de protección diferencial (87): Actúa cuando se producen diferencias entre módulo o fases entre las intensidades de dos puntos ante una falta. - Relés de Bouchholz (63): funciona con valores excesivos de presión en el aceite del transformador - Relés de temperatura (49): trabaja cuando se sobrepasa el valor dado de temperatura límite. Según la posición en la que nos encontremos de la subestación, instalaremos unos determinados relés u otros. Así pues, pasaremos a detallar los dispositivos empleados según las posiciones: Posición de línea de 66KV: Los relés utilizados serán: - Relés de subtensión (27) - Relés de sobretensión (59) - Relés de sobreintensidad (50/51) Posición de trafo - Relés de sobreintensidad (50/51): en ambos lados de tensión - Relés diferenciales (87): comparando los valores del punto de 66KV con el de 13.2 KV - Relés de temperatura (49) - Relés de Bouchholz (63) Posición de línea de 13,2KV: Los relés instalados serán: - Relés de subtensión (27) - Relés de sobretensión (59) - Relés de sobreintensidad (50/51) Posición de batería de condensadores: Se utilizarán: - Relés de subtensión (27) - Relés de sobretensión (59) - Relés de sobreintensidad (50/51) Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 33 /1 50 7.5.3. Autoválvulas 7.5.3.1. Introducción Se conocen como autoválvulas o pararrayos a los aparatos que tienen como objetivo absorber las sobretensiones repentinas producidas por las descargas atmosféricas, por determinadas maniobras o por otro tipo de causas. Si no utilizásemos estos dispositivos las descargas y sobretensiones afectarían a los aisladores o perforarían el aislamiento, produciéndose así, interrupciones en el sistema eléctrico. Los valores más característicos de las autoválvulas serán: Tensión nominal: valor máximo de la tensión, en condiciones normales de explotación, a frecuencia industrial admisible entre los bornes del pararrayos. Estos valores están normalizados y comprenden un rango muy extenso que va desde los 0,175 hasta los 420 KV. Frecuencia nominal: frecuencia nominal de la red a la que está conectado el dispositivo. Corriente de descarga: onda de corriente evacuada por el pararrayos después de un cebado. Corriente de descarga nominal: corriente de descarga con una amplitud y forma de onda concreta que se utiliza para definir un pararrayos. La forma de onda será la correspondiente a 8/20µs y el valor de la amplitud será de entre 1500 A hasta 10000 A. Tensión de cebado a frecuencia industrial: es el valor eficaz de la mínima tensión que al aplicar entre bornes del pararrayos, provoca el cebado del arco eléctrico. Tensión de cebado a la onda de choque: es el valor de cresta de la tensión que aparece justo antes del momento de paso de la corriente de descarga. Tensión residual: es el valor del voltaje que aparece entre el terminal de línea y el de tierra durante el paso de la intensidad de descarga en las autoválvulas. Aunque los distintos tipos de autoválvulas tendrán un funcionamiento concreto, todos ellos poseen bastantes semejanzas a la hora de actuar. Los pararrayos utilizarán válvulas de resistencias no lineales en unas estructuras llamadas explosores. A través de estos elementos se descargan las sobretensiones. El funcionamiento de las autoválvulas será el siguiente: al ser alcanzado por una onda de sobretensión, y una vez que la tensión entre los explosores es suficientemente grande, se produce la ionización del aire o dieléctrico existente entre los electrodos de los explosores. Al cebarse, comienzan a conducir la corriente de defecto a tierra. Una vez pasada la sobretensión la corriente de defecto se convierte en corriente subsiguiente disminuyendo su valor hasta valores que los explosores son capaces de cortar y eliminar. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 34 /1 50 De esta manera, conseguimos una protección eficiente de los dispositivos, aunque hay que destacar que para que sean efectivos estos dispositivos, se tienen que ubicar lo más cerca posible de los elementos a proteger. 7.5.3.2. Tipos de autoválvulas Como ya hemos dicho antes, el funcionamiento de las autoválvulas es muy parecido independientemente de los tipos de pararrayos analizados. Aun con todo, hay que señalar dos tipos de dispositivos: Autoválvulas de explosores y carburo de silicio: consta de una envolvente cerámica en cuyo interior se encuentran colocados y conectadas en serie las resistencias no lineales de carburo de silicio con los explosores metálicos. Éstos se encuentran aislados entre sí por separadores cerámicos. El conjunto se cierra mediante un sistema especial de sellados. Constará por lo tanto de: - Una envolvente cerámica - Válvulas o resistencias no lineales de carburo de silicio: tienen la misión de limitar el paso de corriente a tierra cuando el pararrayos se ha cebado. Se comporta como una resistencia de pequeño valor ante corrientes de descarga elevadas, pero su resistencia tiene un valor elevado cuando la recorren corrientes pequeñas. - Explosores: en serie con las resistencias. Están conectados directamente a tierra y a las resistencias de ésta para tensiones nominales de servicio. - Sistema de sellado - Conexión de tierra eyectable Autoválvulas de óxidos metálicos: aunque su estructura es muy similar a la de las otras autoválvulas, carecen de explosores. Este tipo es más moderno que las otras y se componen únicamente de: - Envolvente exterior - Válvulas o resistencias no lineales de óxido metálico: tienen la misma misión que las resistencias de carburo de silicio pero con coeficientes de no linealidad mucho más elevado. Con esto, se consigue que con tensiones de servicio nominales, la resistencia posea un gran valor con lo que la intensidad de fuga es muy reducida, mientras que al estar expuestas a una onda de sobretensión, la resistencia disminuye permitiendo la absorción de la corriente de descarga sin problemas. - Conexión de tierra eyectable 7.5.3.3. Autoválvulas instaladas Las autoválvulas instaladas en nuestra subestación serán del tipo óxidos metálicos, en concreto óxido de zinc, e irán colocadas en la instalación exterior (nivel de 66KV y salida de 13,2KV del trafo) tanto a la entrada de las líneas, como lo más cercano a los transformadores para protegerlos de sobretensiones producidas por descargas atmosféricas. - Modelo: pararrayos de óxido de zinc PEXLIM - Fabricante: ABB Familia de producto PEXLIM Clasificación de descargadores 10KA, IEC clase 2 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 35 /1 50 Modelo PEXLIM R Tensión de red máxima 24-170 KV Tensión nominal 18-144 KV Intensidad de descarga moderada Resistencia mecánica 1600 Nm Características: Cada descargador está formado por una o más unidades, que a su vez pueden constar de uno o más módulos. Cada módulo contiene una columna sencilla de bloques de ZnO que son sometidos a pruebas rutinarias extensas durante la fabricación y separados con el número de separadores que requiere el diseño eléctrico del descargador. Los módulos están estandarizados en diferentes tamaños según criterios eléctricos, mecánicos y de proceso. Autoválvulas nivel de 66KV: Las autoválvulas instaladas tendrán las siguientes características: Familia de producto PEXLIM Clasificación de descargadores 10KA, IEC clase 2 Modelo PEXLIM R Tensión de red máxima 72.5 KV Tensión nominal 66 KV Nivel de aislamiento 325 KV Nivel de protección 117 KV Tensión asignada (tablas) 54 KV Intensidad de descarga 10 KA Resistencia mecánica 1600 Nm Autoválvulas nivel de 13.2KV: Las autoválvulas de la instalación poseen las características siguientes: Familia de producto PEXLIM Clasificación de descargadores 10KA, IEC clase 2 Modelo PEXLIM R Tensión de red máxima 17.5 KV Tensión nominal 13.2 KV Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 36 /1 50 Nivel de aislamiento 95 KV Nivel de protección 36.4 KV Tensión asignada (tablas) 15 KV Intensidad de descarga 10 KA Resistencia mecánica 1600 Nm 7.5.4. Hilo de guarda 7.5.4.1. Introducción Para la protección de subestaciones contra descargas atmosféricas directas, tipo rayo, se utilizan los denominados hilos de guarda. Estos conductores tendrán la misma sección que los hilos de guarda usados en las líneas de transporte de energía cuando el nivel y número de tormentas es elevado o muy alto (cuando la probabilidad de rayos es reducida se utilizan las astas). En las subestaciones, los hilos de guardia deben instalarse a una altura adecuada para proteger de forma eficaz los conductores y todos los equipos bajo tensión. Hay que señalar que el ángulo efectivo de protección es de 45º para un único hilo de guarda, mientras que será de 60º cuando se utilicen más de un cable. A menudo se establece como condición de separación vertical de los hilos de guardia a conductores y equipos sometidos a tensión y corriente, un valor igual al doble de la distancia mínima de partes bajo tensión respecto a masa. Siguiendo esta regla, las distancias mínimas deberán ser: Tensión de Servicio (KV) Separación (m) 33 0.75 66 1.45 115 2.30 138 2.75 220 4.50 380 7 500 9 700 13 7.5.4.2. Hilo de guarda instalado Para el hilo de guarda utilizaremos el mismo cable que en el resto de la instalación de la parte aérea, es decir conductor desnudo LA 280 HAWK que en la actualidad se reconoce como 242-AL1/39ST1A. La altura a la que irán instalados, tras realizar los cálculos, será de 10,5 metros, mientras que la longitud o separación entre los hilos será de 14 metros. Con estas distancias se consigue cumplir con todas las medidas de separación impuestas por el reglamento. Código 242-AL1/39ST1A Código antiguo LA 280 HAWK Sección - Aluminio 241.6mm2 - Acero 39.5mm2 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 37 /1 50 - Total 281.1mm2 Número de alambres - Aluminio 26 - Acero 7 Diámetro del alambre - Aluminio 3.44mm - Acero 2.68mm Diámetro - Alma 8.04mm - Conductor 21.8mm Masa por unidad de longitud 976.2 Kg/km Resistencia a la tracción asignada 84.89 kN Resistencia en c.c. 0.1195 Ω/km 7.5.5. Transformadores de tensión e intensidad (medida y protección) 7.5.5.1. Introducción Se denomina transformadores de medida y protección a aquellos transformadores destinados a alimentar instrumentos de medida, contadores, relés y otros aparatos cuya función sea la medida y protección de las magnitudes eléctricas de las líneas. Con estos dispositivos se consigue reducir a valores no peligrosos y normalizados, las características de tensión e intensidad de las líneas eléctricas. De esta forma, se evita la conexión directa entre los circuitos sometidos a medias y altas tensiones, de los aparatos e instrumentos de medida y protección, que además podría ser peligroso para los operarios que manipulasen las instalaciones. A esto habría que añadirle que los aislamientos de los equipos si estuviesen conectados directamente a alta tensión tendrían que ser especiales y muy costosos. Tanto lo transformadores de tensión como los de intensidad, pueden emplearse como transformadores de medida o de protección. A continuación pasaremos a hacer una breve descripción de ambos tipos: Transformadores de intensidad: en estos instrumentos, el bobinado del primario consta de una o varias espiras, que se conectan en serie con el circuito cuya intensidad se quiere medir, por lo tanto en serie con el circuito principal. El secundario alimenta los circuitos de intensidad de uno o varios aparatos de medida o protección, los cuales se conectarán en serie también. El arrollamiento primario puede poseer una, dos o cuatro secciones, permitiendo una, dos o tres intensidades primarias nominales, según el acoplamiento entre ellas. Además puede haber uno o varios arrollamiento secundarios, bobinados cada uno sobre su circuito magnético. Así pues, no existirá influencia de un secundario sobre otro. En este tipo de transformadores el secundario siempre tiene que estar Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 38 /1 50 cortocircuitado porque, ya que no depende la intensidad del primario de la carga del secundario, la tensión en el secundario se elevaría hasta niveles peligrosos. El núcleo tiene forma toroidal normalmente con el secundario repartido de forma uniforme. Las intensidades tanto del primario como del secundario están normalizadas. En el primario las intensidades estarán comprendidas entre 5 A hasta 600 A, mientras que en el secundario están estandarizadas a 1 A o 5 A, siendo este último valor el más utilizado. Transformadores de tensión: en estos dispositivos, el primario se conecta a los bornes entre los cuales se quiere medir la tensión, mientras que el secundario se acopla a los circuitos de tensión de uno o varios aparatos de medida conectados en paralelo. Estos instrumentos pueden medir la tensión entre fases o entre fase y tierra, aunque a partir de 72,5 KV suelen ser del tipo fase-tierra. Los equipos de transformación de tensión tienen mucho más parecido a los trafos de potencia que los transformadores de intensidad, fabricándose, por razones constructivas y de aislamiento, su núcleo en forma rectangular. Los secundarios del transformador (si hay más de uno) se bobinan sobre el mismo núcleo, no existiendo así, independencia entre ellos, como sucede en los transformadores de intensidad. En este tipo de transformadores la tensión primaria abarca múltiples valores de tensión estandarizadas, mientras que las tensiones en el secundario serán de 69, 105, 115, 120 y 208 V (valores también normalizados). 7.5.5.2. Transformadores de intensidad instalados Transformadores de intensidad del nivel de 66KV: Los transformadores de medida de intensidad colocados en el nivel de 66KV, estarán preparados para su instalación en intemperie. - Fabricante: ABB - Tipo: Aislados en Aceite Tipo IMB Instalación Exterior Diseño Tipo tanque (horquilla) Aislamiento Aceite-Papel-Cuarzo Tensión más elevada de la red 36-170KV Corriente primaria máxima …2400A Corriente de cortocircuito …63KA/1seg Aislamiento externo Porcelana/caucho de silicona Distancia de fuga 25mm/KV Temperatura de servicio -40ºC a 40ºC Altitud de diseño Máxima de 1000m Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 39 /1 50 Transformadores de intensidad del nivel de 13.2KV: Los transformadores de medida de intensidad estarán construidos para trabajar en interior, siendo instalados dentro de las propias celdas de este nivel de tensión ubicadas en el interior de la caseta de control. Sus características serán adecuadas para el montaje en estas celdas, tanto si son montados para medidas de las líneas de salida como de medida de corriente en barras. - Fabricante: MESA - Tipo: de arquitectura toroidal - Alojamiento: fuera de la cuba de SF6 de la celda - Sin piezas de resina colada sometida a descargas dieléctricas - Según normas CEI60185 Sus características más relevantes de los transformadores de intensidad colocados en los pasatapas de entrada/salida (modelo B de la figura) son: Tensión máxima de funcionamiento KV 0.72 Tensión alterna nominal soportable KV/min 3 Frecuencia nominal de funcionamiento Hz 50 Intensidades térmicas - Permanente (valor máximo) A 1.2xIn - Nominal de corta duración (3s) KA 25 Intensidades nominales - Dinámica A 25xI.term. - Primario A 40 a 1600 - Secundario A 5 Posibilidad de conmutación en el secundario - Desde A 100-200 - Hasta A 800-1600 Datos del núcleo de medida - Potencia VA 2.5 a 15 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 40 /1 50 - Clase - 0.5 a 1 - Factor de sobreintensidad - FS5 Datos del núcleo de protección - Potencia VA 2.5 a 30 - Clase - 5 ó 10 - Factor de sobreintensidad - P10 a P30 Dimensiones - Diámetro interior mm 85 - Diámetro exterior mm 205 Temperatura ambiente de funcionamiento ºC -5 a 40 Clase de aislamiento - E 7.5.5.3. Transformadores de tensión instalados Transformadores de tensión del nivel de 66KV: los transformadores de medida de voltaje serán de instalación en exterior. - Fabricante: ABB - Tipo: Aislados en aceite tipo CPA y CPB Instalación Exterior Diseño Tipo de condensador capacitivo Aislamiento Papel de aluminio/papel/capa de polipropileno/aceite sintético Tensión más elevada de la red 72KV Aislamiento externo Porcelana/caucho de silicona Temperatura de servicio -40ºC a 40ºC Altitud de diseño Máxima de 1000m Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 47 /1 50 9. Aisladores 9.1. Introducción En las líneas e instalaciones eléctricas los conductores aéreos desnudos deber ir aislados de sus apoyos. Al no poseer un aislamiento propio necesitan de un elemento intermedio que llamaremos aislador, con unas propiedades dieléctricas buenas que pueda ser capaz de aislar por completo los conductores de los apoyos. La uniones de los conductores con los aisladores y de éstos con los apoyos se realizan por medio de piezas metálicas que llamaremos herrajes. Por lo tanto esta capacidad de aislamiento se traduce en que el objetivo principal de un aislador es evitar el paso de corriente desde el conductor hasta el apoyo donde va sujeto. Esta conducción se puede producir por: Conductividad de masa: a través de la masa del aislador, como corriente de fuga. Conductividad superficial: al contornear la parte exterior del aislador por un aumento de la conductividad debido a la formación de capas húmedas, deposito de polvo o sales sobre la superficie. En zonas cercanas al mar o muy contaminadas habrá que aumentar el aislamiento Perforación de la masa del aislador: depende del espesor de éste, aunque su variación no es lineal sino que es dependiente tanto de la calidad como de la contextura molecular del aislante. Estos fallos en la estructura molecular han de descubrirse por medio de ultrasonidos, rayos X o dispositivos de luz polarizada, para evitar faltas en el aislamiento. Descarga disruptiva a través del aire: que se produce cuando ser forma un arco entre el conductor y el apoyo a través del aire que los rodea. Este fenómeno depende de las condiciones atmosféricas, pudiendo ser evitado a través de un diseño adecuado cuando estos aisladores van a trabajar en zonas d intemperie sometidos a las lluvias e inclemencias atmosféricas. Por esto, los perfiles se realizan con varias ondulaciones de forma acampanada, aumentando la tensión necesaria para la rotura dieléctrica y por lo tanto la formación del arco. Cabe señalar que los materiales utilizados para la fabricación de estos elementos están normalizados en el reglamento español. Los más importantes son: Porcelana: constituida por caolín y cuarzo de primera calidad cocido, debiendo tener una estructura homogénea. Están recubiertos por una capa de esmalte de silicato recocido para obtener una capa vidriada que los impermeabiliza del agua. Esteatita: utilizada cuando los aisladores tienen que soportar grandes esfuerzos mecánicos, ya que su resistencia es el doble que la de la porcelana y es mejor aislante. Su desventaja es el alto coste del material. Vidrio: mezcla de ácido silícico con óxidos de calcio, sodio, bario o aluminio, siendo un vidrio cálcico alcalino conseguido por enfriamiento brusco. Se trata de un vidrio duro, de elevada resistencia mecánica y con buena estabilidad a los cambios de Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 48 /1 50 temperatura. Aun con todo, el coeficiente de dilatación y la resistencia al choque son menores que en la porcelana. Sintéticos: fabricados a base de resinas sintéticas, consiguiendo así, mejores propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. Se conocen con el nombre de aisladores de silicona, poliméricos o compuestos. Tienen un núcleo resistente dieléctrico (fibra de vidrio por ejemplo) con un revestimiento polimérico en el exterior, que conforman las aletas de los aisladores. Se pueden conseguir grandes líneas de fuga elevando así los valores disruptivos frente a descargas superficiales. 9.2. Aisladores utilizados Los aisladores utilizados en nuestra subestación tendrán las siguientes características: - Fabricante: SGD - Tipo de aislador: E100 Clase IEC-305 U100BL Modelo de catálogo E-100-146 Paso 146 mm Diámetro 255 mm Línea de fuga 315 mm Unión normalizada IeC 120 16 A Tensión soportada a frecuencia industrial: - En seco 70 KV - Bajo lluvia 40 KV Tensión soportada a impulso de choque en seco 100 KV Tensión de perforación en aceite 130 KV Peso neto 3.75 Kg Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 49 /1 50 10. Celdas de media tensión 10.1. Introducción En instalaciones eléctricas similares a la de nuestra subestación, podemos encontrar partes colocadas en intemperie como partes en interior de recintos cerrados. Por lo tanto hay que hacer una distinción entre la aparamenta de exterior y la de interior. Actualmente en las instalaciones de interior se ha dejado de utilizar elementos en tensión colocados al aire para sustituirlos por las llamadas celdas. Estos dispositivos, en forma de armarios metálicos, contienen tanto los elementos de medida, como los dispositivos y aparamenta de corte y protección. En la actualidad, estas cabinas están aisladas en diversos materiales aislantes, como puede ser el vacío, SF6,… con lo que se consigue que las personas y operarios estén protegidos de los elementos en tensión. Además, al incluir tanto seccionadores, como disyuntores en el interior de estos elementos, se consigue poder realizar el corte, la medida o protección de las diferentes líneas que entran en la parte de interior de la subestación o centro de transformación. La utilización de estas celdas se ha extendido en la actualidad debido a que permiten reducir las dimensiones de las partes interiores de las subestaciones así como aumentan la protección frente a contactos directos para los operarios. Cabe destacar que aunque su uso conlleva un desembolsa de dinero, ya que es aparamenta más cara por los aislantes y las pequeñas dimensiones de las protecciones, esto se contrarresta con la reducción de la obra civil que se debe hacer para construir el edificio donde irá albergada la subestación. 10.2. Celdas de media tensión instaladas En nuestro caso, las celdas utilizadas serán aisladas en gas SF6, siendo las características más importantes de todas ellas: - Fabricante: MESA - Tipo de aislamiento: Celdas aisladas en gas SF6 - Tipo de celda: CBGS-0 Características eléctricas generales para todas las celdas: Tensión nominal KV 24 Nivel de aislamiento - A frecuencia industrial (50Hz) KV (Valor eficaz) 50 - A onda de choque tipo rayo KV (valor cresta) 125 Intensidad nominal - Embarrado general A 1250 - Derivaciones A 1250 Intensidad nominal de corte de KA 25/31.5 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 50 /1 50 cortocircuito Capacidad de cierre de cortocircuito KA (valor cresta) 63/80 Intensidad nominal de corta duración KA/s Max 25/3-35.1/1 Resistencia frente a arcos internos 1 segundo KA 20/25/31.5 Presión nominal relativa de gas SF6 a 20ºC bar 0.30 Dimensiones - Altura mm 2350 - Anchura mm 600 - Profundidad mm 1250 - Peso Kg 450-650 Grado de protección - Compartimentos AT - IP-65 - Compartimentos BT - IP-3X Temperatura ambiente máxima ºC +40 Temperatura ambiente media máxima durante 24 horas ºC +35 Temperatura ambiente mínima ºC -5 Altitud del emplazamiento m 1000 En el nivel de 13,2KV aparecerán distintos tipos de celdas: Celdas de Trafo: Este tipo de celda es donde irán instaladas las protecciones de la línea que va hasta cada uno de los trafos. Estas protecciones serán un interruptor- Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 51 /1 50 disyuntor para apertura en carga y cortocircuito y un seccionador para corte visible con posicionamiento a tierra, seleccionados anteriormente. Las características de esta celda y de los elementos de protección y corte son: Rango de voltajes KV 24 Frecuencia Hz 50 Intensidad nominal de embarrado A 1250 Intensidad nominal de derivación A 1250 Intensidad de corte en cortocircuito (3s-1s) KA 25/31.5 Intensidad de cierre en cortocircuito KA (valor cresta) 63-80 Seccionador de 3 posiciones (mando manual) -Intensidad nominal de paso A 1250 Interruptor automático (mando motorizado) - Intensidad nominal A 1250 - Tensión de mando (Vcc) V 48/110/125 Transformadores de intensidad en pasatapas - Sí Transformadores de tensión - Sí En estas celdas se podrán encontrar: - 1 interruptor automático (mando motorizado) - 1 seccionador de tres posiciones (mando manual) - 3 transformadores de intensidad en posición de línea - 3 transformadores de tensión en posición de línea Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 52 /1 50 Celdas de medida: La misión de estas celdas será la de medir las tensiones e intensidades que provienen de las líneas de los transformadores, para saber las magnitudes de los valores que tenemos en las barras de media tensión. Estarán compuestas por un transformador de tensión y un de intensidad para cada fase. Rango de voltajes KV 24 Frecuencia Hz 50 Intensidad nominal de embarrado A 1250 Intensidad nominal de derivación A 1250 Transformadores de intensidad en pasatapas - Sí Transformadores de tensión - Sí En estas celdas encontraremos: - 3 transformadores de intensidad - 3 transformadores de tensión - 3 voltímetros - 3 amperímetros - 1 frecuencímetro - 1 cosfímetro - 1 vatímetro - 1 contador de energía activa - 1 contador de energía reactiva Celdas de línea: en está celda se instalarán las diversas protecciones para las líneas que salen desde la zona interior hacia las diversas salidas de la subestación. Podremos encontrar aquí los seccionadores e interruptores-disyuntores. Además llevarán incluidas sus propios transformadores de tensión e intensidad para protección. Las características de la cabina serán: Rango de voltajes KV 24 Frecuencia Hz 50 Intensidad nominal de embarrado A 1250 Intensidad nominal de A 1250 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 53 /1 50 derivación Intensidad de corte en cortocircuito (3s-1s) KA 25/31.5 Intensidad de cierre en cortocircuito KA (valor cresta) 63-80 Seccionador de 3 posiciones (mando manual) -Intensidad nominal de paso A 1250 Interruptor automático (mando motorizado) - Intensidad nominal A 1250 - Tensión de mando (Vcc) V 48/110/125 Transformadores de intensidad en pasatapas - Sí Transformadores de tensión - Sí En estas celdas se podrán encontrar: - 1 interruptor automático (mando motorizado) - 1 seccionador de tres posiciones (mando manual) - 3 transformadores de intensidad en posición de línea - 3 transformadores de tensión en posición de línea Celdas de posición de baterías de condensadores: en estas dos cabinas se instalarán los dispositivos para el corte y protección de las baterías de condensadores que serán un interruptor-disyuntor y un seccionador. Las características de las celdas serán: Rango de voltajes KV 24 Frecuencia Hz 50 Intensidad nominal de embarrado A 1250 Intensidad nominal de A 1250 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 54 /1 50 derivación Intensidad de corte en cortocircuito (3s-1s) KA 25/31.5 Intensidad de cierre en cortocircuito KA (valor cresta) 63-80 Seccionador de 3 posiciones (mando manual) -Intensidad nominal de paso A 1250 Interruptor automático (mando motorizado) - Intensidad nominal A 1250 - Tensión de mando (Vcc) V 48/110/125 Transformadores de intensidad en pasatapas - Sí Transformadores de tensión - Sí En estas celdas se podrán encontrar: - 1 interruptor automático (mando motorizado) - 1 seccionador de tres posiciones (mando manual) - 3 transformadores de intensidad en posición de línea - 3 transformadores de tensión en posición de línea Celda de trafo de servicios auxiliares: en la cabina de trafo dispondremos los elementos de corte y protección del transformador de servicios auxiliares. Estos dispositivos serán, un interruptor-seccionador y fusibles. Las características de la celda son: Rango de voltajes KV 24 Frecuencia Hz 50 Intensidad nominal de embarrado A 1250 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 55 /1 50 Intensidad nominal de derivación A 200 (Limitada por el fusible) Intensidad de corte en cortocircuito (3s-1s) KA Limitada por el fusible Intensidad de cierre en cortocircuito KA (valor cresta) Limitada por el fusible Interruptor-seccionador de 3 posiciones (mando manual) - Intensidad nominal de paso y corte (100 maniobras) A 200 Transformadores de intensidad en pasatapas - Sí Transformadores de tensión - Sí En estas celdas se podrán encontrar: - 1 interruptor-seccionador de tres posiciones (mando manual) - 1 Fusible - 3 transformadores de intensidad en posición de línea - 3 transformadores de tensión en posición de línea Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 56 /1 50 11. Servicios Auxiliares 11.1. Introducción En una subestación hay elementos que en teoría no son indispensables para el funcionamiento de la instalación pero que en realidad su función es igual de primordial que los elementos de corte y protección o los transformadores. Estos dispositivos son los servicios auxiliares, que están compuestos por el alumbrado, la ventilación, la calefacción, la alimentación de los relés y baterías de corriente continua. Estos dispositivos generalmente vienen alimentados desde la parte de media tensión, a través de un transformador de servicios auxiliares que transforma la tensión de la que se nutre, a valores de voltaje de baja tensión, en general de 400V. El transformador vendrá protegido en el lado de media tensión por sus correspondiente aparamenta, colocada en la celda de trafo de servicios auxiliares, mientras que en lado de baja, las protecciones principales serán interruptores automáticos típicos de circuitos de baja tensión. Estas protecciones las encontramos normalmente en el armario de servicios auxiliares. Tanto el transformador de servicios auxiliares como el armario de protecciones normalmente están instalados en el interior de la caseta de mando donde se encuentran el resto de cabinas. Estos servicios auxiliares como hemos dicho se basan fundamentalmente en circuitos de alumbrado para la subestación, tanto para las zonas interiores de las casetas, como en la zona exterior o de intemperie. Además con los dispositivos de calefacción o ventilación se consigue una temperatura idónea en el interior a lo largo de todo el año para evitar un mal funcionamiento de los elementos electrónicos. También habrá que tener en cuenta un número mínimo de tomas de corrientes para poder conectar diferentes dispositivos en caso de situaciones de mantenimiento. A todo esto, hay que sumarle la alimentación de los relés y de las baterías de corriente continua, que se realizan a través del inversor. Se conseguirá por lo tanto mantener cargadas las baterías para situaciones de falta de alimentación desde la subestación por fallo. Estos son las principales funciones aunque se pueden añadir cualquier elemento a los servicios auxiliares que necesiten alimentación de baja tensión. 11.2. Servicios auxiliares instalados En la subestación tenemos instalados los dispositivos más básicos para el funcionamiento correcto. Encontraremos pues los circuitos de alumbrado interior y exterior. En la zona de interior de la caseta encontramos 6 lámparas fluorescentes de 2x36W con una potencia total de 432W, mientras que en la zona de exterior colocaremos 4 focos de intemperie de 500W, con los que alumbraremos la parte de subestación exterior y la entrada a ésta, siendo su potencia total de 2000W. Además colocaremos 4 tomas de corriente de 16A alimentadas a 230V para ayudar a enchufar dispositivos en labores de mantenimiento. Para mantener la instalación con una temperatura media adecuada se instalará un dispositivo de extracción o ventilador de una potencia de 2.5KW. Al ser una zona de Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 63 /1 50 - Altura mm 1200 - Anchura mm 600 - Profundidad mm 300 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 64 /1 50 14. Batería de corriente continua 14.1. Introducción La batería de corriente continua es el elemento a través del cual se alimentarán los motores de los seccionadores y de los disyuntores, así como los relés de alta tensión y los de media tensión. Se utiliza debido a que en caso de fallo de la instalación, la batería proporcionaría alimentación a los elementos anteriores con independencia, por lo que se podrán accionar y seguirían funcionando durante el tiempo que tenga carga la batería. Estos dispositivos permiten su carga y descarga alimentado los relés y motores teniendo varios niveles de funcionamiento dependiendo del tipo de batería que se utilice. Así pues encontramos: - Estado de flotación: para mantenimiento de la batería estando ya cargada, en función de la temperatura. - Estado de carga: para reponer la capacidad perdida por la batería en una descarga a una corriente limitada y hasta una tensión final estabilizada. En este momento la batería absorbe energía a través del cargador. - Estado de descarga: para alimentar los dispositivos a los que va conectada. En las subestaciones se encuentra alimentada desde el cuadro de baja tensión de servicios auxiliares a través de un rectificador también llamado cargador de baterías. 14.2. Batería de corriente continua instalada Al elegir que la tensión de alimentación de los relés será de 110V, que es normal en este tipo de usos, forzamos a que el rectificador y el suministro de las baterías de corriente continua sea también de 110V. Para conseguir que las baterías de corriente continua tengan ese valor de tensión deberemos conectar varias baterías en serie, ya que al unirlas en esta disposición las tensiones de las pilas se van sumando hasta conseguir el valor seleccionado. En este caso, al elegir baterías de tensión 2V tendremos que colocar 55 baterías en serie para conseguir un voltaje de 110V para alimentar a los relés y demás dispositivos que lo necesiten. Como la capacidad de la batería tiene que ser mayor que los 362.7069Ah elegiremos dispositivos con capacidades de 420Ah. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 65 /1 50 Las baterías se colocarán de forma horizontal y estarán apiladas en cuatro grupos de 14, 14, 14 y 13 unidades, para que las dimensiones del armario donde vayan instaladas sea de 2500x1000x700 (Altura/Anchura/Profundidad). Las características principales de las baterías utilizadas serán: - Fabricante: Sonnenschein - Tipo de designación acc. a DIN 40742: 6 OPzV 420 WE - Número de partida: NGA6020420HS0FB Voltaje nominal V 2 Capacidad nominal Ah 420 Corriente de descarga A 42 Dimensiones - Longitud (I) mm 147 - Anchura (b) mm 208 - Altura (h1) mm 475 - Altura (h2) mm 513 - Longitud de instalación (h1) mm 155 Pares de polos - 1 Peso Kg 35 Resistencia interna mΩ 0.49 Corriente de cortocircuito A 4220 Terminal - F-M8 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 66 /1 50 15. Red de tierras 15.1. Introducción Uno de los requisitos indispensables en una subestación es la seguridad y para evitar tensiones de paso y contacto elevadas, que pondrían en peligro la integridad de los operarios, colocamos la llamada red de tierras. Esta red de tierras consistirá, normalmente, en una malla de conductor desnudo enterrada a una profundidad dada repartida por el área de toda la subestación. Cuanto más extensa sea la malla y más longitud de cable esté enterrado, la resistencia de tierra será menor, lo que facilitará el defecto a tierra de la corriente en caso de fallo, aumentando la seguridad del operario. Todo elemento metálico (soportes, estructuras, vallas, armarios,…) de la instalación deberá estar conectado a esta malla. Esta resistencia de tierra depende además de la resistividad del terreno, que a su vez varía en función de la época del año y de las condiciones meteorológicas. Otros factores que la determina son la concentración de sales en el terreno, la compactación y la composición. Además según la forma de conexión del neutro de los transformadores, dependiendo de su tensión, zona geográfica y compañía, habrá que instalar una red de neutro aislada respecto de la red de mallas, que normalmente estará compuesta por un número de picas a determinar unidas todas ellas por un elemento conductor y a su vez conectadas al neutro del trafo. Los objetivos pues de estas redes son: - Obtener un circuito que posea una impedancia baja para que fluya por él las corrientes de cortocircuito, corrientes producidas por sobretensiones, por descargas atmosféricas,… de forma segura - Se consigue además que durante una falta a tierra, tanto las tensiones de paso como las de contacto sean de un valor reducido, con lo que la seguridad de los operarios aumenta. - Para tareas de mantenimiento o maniobras en la subestación, la red de tierra nos ofrece un potencial cero, es decir una puesta a tierra para evitar sobretensiones o descargas sobre los operarios 15.2. Red de tierras instaladas En nuestro caso, la red de tierra estará formada por una malla de anchura 65 metros y largura de 70 metros. Utilizaremos cable de cobre desnudo de sección 95 mm2 para construirla, siendo la cuadrícula de 5x5 metros. Con esto conseguimos que la longitud total de cable enterrado será de 1955 metros y la resistencia sea de 0.7081Ω. A esta red de herrajes irán conectados todos los elementos metálicos de la instalación pero también los neutros del nivel de 66KV de los transformadores de potencia. La resistencia de neutro del transformador de servicios auxiliares estará compuesta por 4 picas en hilera. La longitud de estas picas será 2 metros y su diámetro 0.014m, siendo la separación entre ellas de 3 metros. Con esto conseguimos que la resistencia de neutro sea de 14.4Ω. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 67 /1 50 Hay que señalar que tanto el cable de la malla general como la tierra del neutro del transformador de servicios auxiliares irán enterrados a una profundidad de 0.8 metros, colocada en el momento en el que se produzcan los movimientos de tierras en la fase de construcción Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 68 /1 50 CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS 1. Red de tierras y red de neutro En cualquier subestación eléctrica reductora tendremos que disponer de una red de tierra y otra red de neutro, aislados uno respecto del otro. La red de tierra será una malla de conductores de cobre desnudo de sección 95mm2. Sus dimensiones serán, una anchura de 65 metros por una largura de 70 metros, mientras que las distancias entre los filas y columnas de conductores serán 5 metros. A esta red de tierras irán enganchados todos los elementos metálicos e instrumentos sometidos a tensión, mediante unas grapas protegidas frente a la corrosión. 1.1. Red de tierras La fórmula utilizada en el cálculo de la resistencia de tierra (R) será: L r R T ρ ρ + ⋅ 4 = ρ = Resistividad del terreno L= Longitud total del cable de cobre desnudo enterrado r= Radio equivalente a la superficie de la subestación A= anchura de la malla= 65 m B= largura de la malla= 70 m Calculamos la superficie de la malla ( malla S ): 2 45507065 mBAS malla =⋅=⋅= Para hallar el radio equivalente igualamos la superficie de la malla a la superficie de la malla si fuese circular: m S rrS mSS circ circ circmalla 0567,38 4550 4550 2 2 ===⇒⋅= == ππ π d= Distancia entre conductores= 5 m ρ = 100 Ω·m Para calcular la longitud total del cable utilizamos la fórmula: mA d B B d A L1955651 5 70 701 5 65 11 =⋅      ++⋅      +=⋅      ++⋅      += Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 69 /1 50 Por lo tanto, la resistencia de tierra será: Ω=+ ⋅4 =+ ⋅4 =7081,0 1955 100 0567,38 100 Lr R T ρ ρ Así pues, la resistencia de tierras será Ω= 7081,0 T R 1.2. Resistencia de neutro La resistencia de neutro estará compuesta de 4 picas de 2 metros de longitud y diámetro 0,014m, colocadas en hilera con una separación de 3 metros entre ellas. La fórmula utilizada para este tipo de resistencia será de:      +⋅= D R N 072,0 12,0 ρ ρ = Resistividad del terreno= 100 Ω ·m D= Distancia entre picas= 3 m Ω=      +⋅=      +⋅= 4,14 3 072,0 12,0100 072,0 12,0 D R N ρ Tendremos pues una resistencia de neutro de valor Ω= 4,14 N R , menor de 15 Ω como nos indica el reglamento. 1.3. Tensiones de paso y de contacto La tensión de paso es la diferencia de potencial que durante un fallo aparece entre dos puntos de la superficie del terreno que están separados una distancia de un paso aproximadamente un metro, mientras que la tensión de contacto es aquella diferencia de potencial que en caso de falta aparece entre una estructura metálica puesta a tierra y un punto de la superficie del terreno a una distancia de un metro, que será longitud del brazo extendido. Ambas tensiones tienen que estar limitadas por medio de la construcción de una red de tierras adecuada, evitando que aparezcan voltajes superiores en cualquier punto accesible de la instalación en caso de defecto a tierra. Con esto se consigue limitar los valores de las tensiones, para certificar la seguridad y bienestar de las personas en caso de de fallo en la instalación o red eléctrica. Obtendremos por tanto unos valores teóricos, marcados por el reglamento, que luego compararemos con unos valores reales hallados mediante estudios y pruebas directamente sobre el terreno de la subestación. Como datos orientativos, se pueden tomar que para una ( ) AensayoI 50= , las tensiones medidas son: - ( ) VensayoV p 60= - ( ) VensayoV c 15= Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 70 /1 50 1.3.1. Tensión de paso Para tiempos de respuesta t<0,9s tenemos la fórmula:      ⋅ +⋅ ⋅ =1000 6 1 10 ρ n p t K V Calcularemos tanto la tensión de paso en la tierra, como en el hormigón/grava, por si los valores teóricos no cumplen respecto de los reales. En este caso utilizaríamos hormigón como suelo en lugar de tierra. Tensión de paso teórica para la tierra: K= = 72 t= tiempo de respuesta= 0.5 s n= =1 ρ = Resistividad del terreno= 100 Ω·m Sustituyendo obtenemos: V t K V n p 2304 1000 1006 1 5.0 7210 1000 6 1 10 1 =      ⋅ +⋅ ⋅ =      ⋅ +⋅ ⋅ = ρ ( ) VtierraV p 2304= Tensión de paso teórica para el hormigón/grava: K= = 72 t= tiempo de respuesta= 0.5 s n= 1 ρ = Resistividad del terreno= 3000 Ω·m Sustituyendo obtenemos: V t K V n p 27360 1000 30006 1 5.0 7210 1000 6 1 10 1 =       ⋅ +⋅ ⋅ =       ⋅ +⋅ ⋅ = ρ ( ) VgravahormigónV p 27360/ = Estos datos se comparan ahora con las tensiones de paso reales, calculadas según reglamento, tras haber obtenido la intensidad de defecto real. Esta intensidad tendrá la forma: ( ) ( ) NT d RR U realI + =3/ U= tensión de fase= 66 KV Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 71 /1 50 = T R Resistencia de tierra= 0.7081 Ω = N R Resistencia de neutro= 14.4 Ω ( ) ( ) ( ) A RR U realI NT d 2.2522 4.147081.0 3/663/ = + = + = ( ) ArealI d 2.2522= Con esta intensidad calculamos la tensión de paso real como: ( ) ( ) ( ) ( ) V ensayoI realIensayoV realV dp p 6.3026 50 2.252260 = ⋅ = ⋅ = Como ( ) )(6.30262304 realVVVtierraV pp =<= no cumple con el reglamento y tenemos que colocar hormigón o grava para aumentar la tensión de paso de la instalación. Así pues ( ) )(6.302627360/ realVVVgravahormigónV pp =>= sí que cumplirá las condiciones del reglamento. 1.3.2. Tensión de contacto Para tiempos de respuesta t<0,9s tenemos la fórmula:      ⋅ +⋅= 1000 5.1 1 ρ n c t K V Calcularemos tanto la tensión de contacto en la tierra, como en el hormigón/grava, por si los valores teóricos no cumplen respecto de los reales. En este caso utilizaríamos hormigón o grava como suelo en lugar de tierra. Tensión de contacto teórica para la tierra: K= = 72 t= tiempo de respuesta= 0.5 s n= 1 ρ = Resistividad del terreno= 100 Ω·m Sustituyendo obtenemos: V t K V n c 6.165 1000 1005.1 1 5.0 72 1000 5.1 1 1 =      ⋅ +⋅=      ⋅ +⋅= ρ ( ) VtierraV c 6.165= Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 72 /1 50 Tensión de contacto teórica para el hormigón/grava: K= = 72 t= tiempo de respuesta= 0.5 s n= 1 ρ = Resistividad del terreno= 3000 Ω·m Sustituyendo obtenemos: V t K V n c 792 1000 30005.1 1 5.0 72 1000 5.1 1 1 =      ⋅ +⋅=      ⋅ +⋅= ρ ( ) VgravahormigónV c 792/ = Estos datos se comparan ahora con las tensiones de contacto reales, calculadas según reglamento, tras haber obtenido la intensidad de defecto real. Esta intensidad tendrá la forma: ( ) ( ) NT d RR U realI + =3/ U= tensión de fase= 66 KV = T R Resistencia de tierra= 0.7081 Ω = N R Resistencia de neutro= 14.4 Ω ( ) ( ) ( ) A RR U realI NT d 2.2522 4.147081.0 3/663/ = + = + = ( ) ArealI d 2.2522= Con esta intensidad calculamos la tensión de contacto real como: ( ) ( ) ( ) ( ) V ensayoI realIensayoV realV dc c 66.756 50 2.252215 = ⋅ = ⋅ = Como ( ) )(66.7566.165 realVVVtierraV cc =<= no cumple con el reglamento, tenemos que colocar hormigón o grava para aumentar la tensión de contacto de la instalación. Así pues ( ) )(66.756792/ realVVVgravahormigónV cc =>= sí que cumplirá las condiciones del reglamento. Así pues obtenemos que las tensiones de paso y de contacto serán de: - ( ) VgravahormigónV p 27360/ = Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 79 /1 50 850 170 950 190 1050 210 KVsV KVV KVV rayo máselevada n 95)50/2.1( 5.17 2.13 = = = µ ⇒ = cmd 16 Aproximando mD 5.0 = ⇒ Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 80 /1 50 4. Autoválvulas Las autoválvulas utilizadas en nuestra instalación serán del tipo Óxidos Metálicos “ZSH”. Los cálculos estarán descompuestos según los niveles de tensión, dependiendo también de la conexión del neutro de forma rígida a tierra o aislado. De esta manera distinguimos dos fórmulas según: - Neutro rígidamente conectado a tierra: Tensión asignada c máselevada a T V V81.0⋅ =⇒ - Neutro aislado: Tensión asignada c máselevada a T V V=⇒ Nivel 66 KV KVV KVV máselevada n 5.72 66 = = ⇒=KVsV rayo 325)50/2.1( µ Nivel de aislamiento=NA=325 KV ⇒=KAI d 10 Intensidad de defecto a tierra ⇒=sT c 22.1 Tiempo de Neutro rígidamente conectado a tierra KVtablasVKV T V V a c máselevada a 54)(1352.48 22.1 81.05.72 81.0 =⇒= ⋅ = ⋅ = Pala la tensión asignada para tablas KVtablasV a 54)( = encontramos los tres valores de tensiones: - Tensión de maniobra= 90.7 KV - Tensión máxima al frente de onda (1.2/50µs)=118/1.15=102.6087 KV - Tensión residual máxima (8/20µs)=117 KV De entre estos tres valores elegimos el de tensión mayor que será la tensión residual máxima igualándolo al Nivel de Protección (NP=117), y comprobando según la fórmula del margen de protección: Margen de Protección %7778.1771001 117 325 1001 =⋅      −=⋅      −=⇒NP NA MP Como %30%7778.177 > = MP que nos obliga el reglamento, por lo que cumple con las condiciones. Por lo tanto las autoválvulas del nivel de 66KV tendrán las características principales: NA=325 KV Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 81 /1 50 NP=117 KV KVtablasV a 54)( = KAI d 10= Nivel 13.2 KV KVV KVV máselevada n 5.17 2.13 = = ⇒=KVsV rayo 95)50/2.1( µ Nivel de aislamiento=NA=95 KV ⇒=KAI d 10 Intensidad de defecto a tierra ⇒=sT c 22.1 Tiempo de Neutro aislado KVtablasVKV T V V a c máselevada a 15)(344.14 22.1 5.17 =⇒=== Pala la tensión asignada para tablas KVtablasV a 15)( = encontramos los tres valores de tensiones: - Tensión de maniobra= 28.3 KV - Tensión máxima al frente de onda (1.2/50µs)=36.8/1.15=32 KV - Tensión residual máxima (8/20µs)=36.4 KV De entre estos tres valores elegimos el de tensión mayor que será la tensión residual máxima igualándolo al Nivel de Protección (NP=117), y comprobando según la fórmula del margen de protección: Margen de Protección %989.1601001 4.36 95 1001 =⋅      −=⋅      −=⇒NP NA MP Como %30%989.160 > = MP que nos obliga el reglamento, por lo que cumple con las condiciones. Por lo tanto las autoválvulas del nivel de 13.2 KV tendrán las características principales: NA=95 KV NP=36.4 KV KVtablasV a 15)( = KAI d 10= Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 82 /1 50 5. Intensidades 5.1. Intensidades del nivel de 66 KV Posiciones de línea de 66 KV: Para las posiciones de entrada de la subestación, calcularemos las intensidades para que toda la energía pudiese evacuarse únicamente por una línea, es decir: MVAMVAMVASSS TTprevista 201010 21 =+=+= A KV MVA U S I prevista KVL 9546.174 663 20 3 66 = ⋅ = ⋅ = Posiciones de trafo de 66 KV: Para las posiciones de trafo, calcularemos las intensidades para la potencia del transformador: MVASSS TTprevista 10 21 === A KV MVA U S I prevista KVT 4773.87 663 10 3 66 = ⋅ = ⋅ = 5.2. Intensidades del nivel de 13.2 KV Posiciones de trafo de 13.2 KV: Para las posiciones de trafo la potencia utilizada será la de cada transformador: MVASSS TTprevista 10 21 === A KV MVA U S I prevista KVT 3866.437 2.133 10 3 2.13 = ⋅ = ⋅ = Posiciones de línea de 13.2 KV: Para las posiciones de salida de la subestación, calcularemos las intensidades para que la potencia nominal de los transformadores pueda ser evacuada sobradamente por tres de las posiciones en caso de que fallase una de las cuatro líneas de salida. Por lo tanto al ser la potencia nominal 20 MVA para una evacuación de forma correcta, dimensionaremos los cables para potencias de 8 MVA: MVAS prevista 8= A KV MVA U S I prevista KVL 9092.349 2.133 8 3 2.13 = ⋅ = ⋅ = Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 83 /1 50 Posición batería de condensadores 1 y batería de condensadores 2: La potencia calculada para la batería de condensadores será de 2.75 MVAr, con un cosφ=0.95 por lo que: φ =arccos(0.95)= 34.9152º MVArQ prevista 75.2= ( ) A senKV MVAr senU Q I prevista BC 2079.385 9152.342.133 75.2 3= ⋅⋅ = ⋅⋅ = ϕ Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 84 /1 50 6. Batería de condensadores Para la compensación del factor de potencia incluiremos baterías de condensadores que calcularemos partiendo de unas condiciones iniciales para llegar a una situación final deseada y más recomendable para el rendimiento de la subestación. Condiciones iniciales: ( ) ( ) MVArsensenSQ MWSP MVAS i i 4473.119152.3420 4.1682.020·cos 9152.34 82.0cos 20 =⋅=⋅= =⋅== = = = ϕ ϕ ϕ ϕ Condiciones finales: ( ) ( ) MVArsensenSQ MWSP MVAS f f 245.61949.1820 1995.020·cos 1949.18 95.0cos 20 =⋅=⋅= =⋅== = = = ϕ ϕ ϕ ϕ Condiciones rectificadas: MVArQMVArQQQ cfic 5.52023.5245.64473.11 =⇒=−=−= Para la compensación del factor de potencia utilizaremos dos baterías que tendrán una potencia cada una de la mitad de la total a compensar, consiguiendo así unas corrientes en las celdas menores: MVAr Q QQ c bateriabateria 75.2 2 5.5 2 21 ==== Capacidad de los condensadores Como tenemos una potencia elevada y una tensión por encima de 11KV, utilizaremos la configuración de la doble estrella, con un 9 condensadores por cada batería que tendrán una capacidad de: kVArkVAr kVAr res condensado n Q res condensado n Q Q bateriabateria rescondensado 3005555.305 9 2750 º º 21 ≈=== Con lo que utilizaremos en cada una de las baterías, una configuración en doble estrella con 9 condensadores de 300kVAr cada uno. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 85 /1 50 7. Secciones Tanto en el nivel de 66 KV como en el de 13.2 KV tenemos parte subterránea y parte aérea. Las secciones vendrán condicionadas por los valores de intensidad de las tablas del reglamento. A lo largo de este punto descompondremos los distintos niveles de voltaje diferenciando las partes subterráneas de las aéreas. Para las partes subterráneas tendremos en cuenta la tabla 12 de la ITC-LAT 06 del reglamento de alta tensión: EPR XLPE HEPR Sección (mm²) Cu Al Cu Al Cu Al 25 115 90 120 90 125 95 35 135 105 145 110 150 115 50 160 125 170 130 180 135 70 200 155 205 160 220 170 95 235 185 245 190 260 200 120 270 210 280 215 295 230 150 305 235 315 245 330 255 185 345 270 355 280 375 290 240 400 310 415 320 440 345 300 450 355 460 365 500 390 400 510 405 520 415 565 450 Para las partes aéreas de la instalación tendremos en cuenta los valores de la tabla 12 del apartado 4.2.1. del reglamento del alta tensión: Densidad de Corriente A/mm² Sección nominal mm² Cobre Aluminio Aleación de aluminio 10 8.75 15 7.60 6.00 5.60 25 6.35 5.00 4.65 35 5.75 4.55 4.25 50 5.10 4.00 3.70 70 4.50 3.55 3.30 95 4.05 3.20 3.00 125 3.70 2.90 2.70 160 3.40 2.70 2.50 200 3.20 2.50 2.30 250 2.90 2.30 2.15 300 2.75 2.15 2.00 400 2.50 1.95 1.80 500 2.30 1.80 1.70 600 2.10 1.65 1.55 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 86 /1 50 7.1. Secciones del nivel de 66 KV Posición de línea de 66 KV (PARTE SUBTERRÁNEA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVL 9546.174 66 = Según la tabla de cables subterráneos: EPR XLPE HEPR Sección Cu Al Cu Al Cu Al 50 160 125 170 130 180 135 70 200 155 205 160 220 170 95 235 185 245 190 260 200 400 510 405 520 415 565 450 Aunque con cables de pequeño diámetro ya podríamos conducir toda la electricidad ( AImms 19095 2 =⇒= , con aislamiento de XLPE), en subestaciones es normal utilizar cable de sección AImms 415400 2 =⇒= , por lo que utilizaremos: - Cable de aislamiento en XLPE 1x(3x400 2 mm ) Al con una AI 415 max = . Posición de línea y barras de 66 KV (PARTE AÉREA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVL 9546.174 66 = Según la tabla de cables aéreos: Sección nominal mm² Densidad de Corriente Aluminio A/ mm² Corriente A 35 4.55 159.25 50 4.00 200 70 3.55 248.5 200 2.50 500 Aunque con cables de pequeño diámetro ya podríamos conducir toda la electricidad ( AImms 20050 2 =⇒= , AImms 5.24870 2 =⇒= ), en subestaciones es normal utilizar cable LA-280 Hawk ahora conocido como 242-AL1-39-ST1A cuya sección es inmediatamente superior a AImms 500200 2 =⇒= , por lo que el conductor utilizado será: Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 87 /1 50 Cable LA-280 Hawk 1x(3x200 2 mm )Al con AI 500 max = , aunque al tener más sección que 200 2 mm ( 2 242mm de Al) podrá soportar más intensidad. Posición de trafo de 66 KV (PARTE AÉREA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVT 4773.87 66 = Según la tabla de cables aéreos: Sección nominal mm² Densidad de Corriente Aluminio A/ mm² Corriente A 15 6 90 25 5 125 200 2.50 500 Aunque con cables de pequeño diámetro ya podríamos conducir toda la electricidad ( AImms 9015 2 =⇒= , AImms 12525 2 =⇒= ), en subestaciones es normal utilizar cable LA-280 Hawk ahora conocido como 242-AL1-39-ST1A cuya sección es inmediatamente superior a AImms 500200 2 =⇒= , por lo que el conductor utilizado será: Cable LA-280 Hawk 1x(3x200 2 mm )Al con AI 500 max = , aunque al tener más sección que 200 2 mm ( 2 242mm de Al) podrá soportar más intensidad. 7.2. Secciones del nivel de 13.2 KV Posición de trafo de 13.2 KV (PARTE AÉREA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVT 3866.437 2.13 = Según la tabla de cables aéreos: Sección nominal mm² Densidad de Corriente Aluminio A/ mm² Corriente A 160 2.70 432 200 2.50 500 250 2.30 575 En este caso, a la salida del trafo hay una pequeña parte de la línea en forma aérea antes de pasar a subterránea. Con la intensidad que se desarrolla podemos Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 88 /1 50 utilizar el cable LA-280 Hawk ahora conocido como 242-AL1-39-ST1A, muy utilizado en las subestaciones cuya sección es inmediatamente superior a AImms 500200 2 =⇒= , por lo que el conductor utilizado será: Cable LA-280 Hawk 1x(3x200 2 mm )Al con AI 500 max = , aunque al tener más sección que 200 2 mm ( 2 242mm de Al) podrá soportar más intensidad y así quedará sobredimensionado para un funcionamiento correcto bajo condiciones de seguridad apropiadas. Posición de trafo de 13.2 KV (PARTE SUBTERRÁNEA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVT 3866.437 2.13 = Según la tabla de cables subterráneos: EPR XLPE HEPR Sección Cu Al Cu Al Cu Al 240 400 310 415 320 440 345 300 450 355 460 365 500 390 400 510 405 520 415 565 450 Como ya hemos dicho antes en subestaciones es normal utilizar cable de sección AImms 415400 2 = ⇒ = . Si colocásemos un único conductor por fase, la intensidad máxima estaría por encima de la intensidad límite del cable por lo que tendremos que aumentar a dos cables por fase para conseguir un funcionamiento correcto de la instalación. Por lo tanto utilizaremos: - Cable de aislamiento en XLPE 2x(3x400 2 mm ) Al con una AI 830 max = . Al tener dos ternas de cables bajo tubo a una distancia d=0.2m en cada posición de trafo tendremos que multiplicar por el factor de corrección 0.83 para comprobar que la intensidad resultante de las dos ternas de cables es mayor que la máxima para la que está previsto el circuito. Así pues CumpleAIAkII KVTcorreciónterna ⇒=≥=⋅=⋅= 3866.4379.68883.0830 2.13maxmax Posición de línea de 13.2 KV (PARTE SUBTERRÁNEA) La intensidad que circulará como máximo por estas posiciones serán las calculadas anteriormente, por lo que: AI KVL 9092.349 2.13 = Según la tabla de cables subterráneos: Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 95 /1 50 11. Soporte mecánico 11.1. Soporte mecánico en el nivel 66 KV La resistencia a la tracción asignada del cable LA -280 Hawk (242-AL1/39- ST1A) es: ( ) ( ) Kg KgN N NKNT ruptcable 245.8662 /8.9 84890 8489089.84 ==== El coeficiente de seguridad mínimo será 3 y eligiendo un aislador E-100, su carga de rotura electromecánica será: ( ) ( ) Kg KgN N NKNT orruptaislad 08.10204 /8.9 100000 100000100 ==== Kg C T T T T C seg ruptcable máxcable máxcable ruptcable seg 415.2887 3 245.8662 ===⇒= ⇒>=== 3534.3 415.2887 08.10204 máxcable orruptaislad seg T T C Por lo tanto cumple con el reglamento. 11.2. Soporte mecánico en el nivel de 13.2 KV En este nivel no es necesario el cálculo ya que el trozo de línea aérea a la salida del transformador en el nivel de 13.2 KV tiene una dimensión muy reducida y estará destensado. Además el soporte de este cable será a través de aisladores fijos. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 96 /1 50 12. Intensidades y potencia de cortocircuito A la hora de calcular las distintas corrientes de cortocircuito y sus potencias, podemos simplificar las distintas líneas según el esquema siguiente: El primer paso es el cálculo de las distintas reactancias por unidad de longitud que aparecen en las líneas. En la línea L1 “Ejea” para la reactancia de longitud de línea tenemos en cuenta una distancia de 45 km, para L2 “Eyra”, L3 “Arvisa” y L4 “Compecín” 55 km, mientras que para L5 “Magallón 4” y L5 “Magallón 3” 50 Km, todos ellos desde el punto de enganche. Las líneas del nivel de 13.2 KV no las hemos tenido en cuenta, ya que calculando las intensidades de corto aguas arriba será suficiente. Para niveles de tensión de 66 KV, la compañía suministradora, que en nuestro caso es ERZ-Endesa, nos facilita que el valor de la corriente de cortocircuito es 31 KA. Por lo tanto la potencia base, igualando la potencia de cortocircuito de la red, será: ( ) ( ) MVAPP MVAPMVAKAKVIUP basecc cccccc 3550 35507795.354331·66·3··3 == =⇒=== Las diversas fórmulas que utilizaremos serán: ( ) ⇒= cc base up P P dX ·100 ·100 Re .. Reactancia de red ( ) ( ) ( ) ⇒ Ω =1000· · 2 .. KVV PX LíneaX base up Reactancia de línea ( ) ( ) ⇒= trafo base up P PX trafoX ·100 ·% .. Reactancia del trafo ( ) ⇒ Ω =X P P base cc Potencia de cortocircuito ⇒ ⋅ =V P I cc cc 3 Intensidad de cortocircuito Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 97 /1 50 Además utilizaremos como valor de la reactancia kilométrica de la línea X(Ω/km)=0.099. Reactancia por unidad de la red de las líneas L1, L2, L3, L4, L5 y L6 Estas reactancias tendrán el mismo valor para todas las líneas y se calculará como: ( ) Ω=== 1 3550·100 3550·100 ·100 ·100 Re .. MVA MVA P P dX cc base up ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Ω====== 1ReReReReReRe 61..5..4..3..2..1.. dXdXdXdXdXdX LupLupLupLupLupLup Reactancia por unidad de longitud de la línea L1 Longitud=45Km X(Ω/km)=0.099 ( ) ( ) ( ) ( ) Ω== Ω =63.3 1000·66 3550·45·099.0 1000· · 1 22 .. KV MVA KVV PX LX base up Reactancia por unidad de longitud de las líneas L2, L3 y L4 Longitud=55Km X(Ω/km)=0.099 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Ω== Ω === 4375.4 1000·66 3550·55·099.0 1000· · 432 22 ...... KV MVA KVV PX LXLXLX base upupup Reactancia por unidad de longitud de la línea L5 y L6 Longitud=50Km X(Ω/km)=0.099 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) Ω== Ω == 034.4 1000·66 3550·50·099.0 1000· · 65 22 .... KV MVA KVV PX LXLX base upup Reactancia por unidad de los trafos 1 y 2 X(%)=8.35% ( ) ( ) ( ) Ω==== 6425.29 10·100 3550%·35.8 ·100 ·% 21 .... MVA MVA P PX trafoXtrafoX trafo base upup Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 98 /1 50 Una vez calculadas todas las reactancias por unidad, hallaremos las corrientes de cortocircuito de cada punto marcado, tanto por el lado derecho como por el lado izquierdo. Así pues: Punto 1: Desde el lado izquierdo: ( ) Ω= 63.4 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 7387.766 63.4 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 7072.6 663 7387.766 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: ( ) ( ) Ω=⇒++++= 0537.11 034.5 1 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 4375.5 1 1 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 8212.142 6425.29 1 6425.29 1 2 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 9838.0 8212.14 1 0537.1 11 .. .. totalX totalX up up ( ) Ω= 9838.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 5509.3608 9838.0 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 5666.31 663 5509.3608 3= ⋅ = ⋅ = Punto 2: Desde el lado izquierdo: ( ) Ω= 4375.5 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 8736.652 4375.5 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 7112.5 663 8736.652 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: ( ) ( ) Ω=⇒++++= 0193.11 034.5 1 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 63.4 1 1 1 .. .. up up X X Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 99 /1 50 ( ) ( ) Ω=⇒+= 8212.142 6425.29 1 6425.29 1 2 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 9537.0 8212.14 1 0193.1 11 .. .. totalX totalX up up ( ) Ω= 9537.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 416.3722 9537.0 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 5627.32 663 416.3722 3= ⋅ = ⋅ = Punto 3: Desde el lado izquierdo: ( ) Ω= 034.5 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 2046.705 034.5 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 1689.6 663 2046.705 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: ( ) ( ) Ω=⇒++++= 0348.11 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 4375.5 1 63.4 1 1 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 8212.142 6425.29 1 6425.29 1 2 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 9673.03 8212.14 1 0348.1 11 .. .. up up X totalX ( ) Ω= 9673.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 0849.3670 9673.0 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 1049.32 663 .0849.3670 3= ⋅ = ⋅ = Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 100 /1 50 Punto 4: Desde el lado izquierdo: ( ) ( ) Ω=⇒+++++= 8584.0 034.5 1 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 4375.5 1 63.4 11 .. .. totalX totalX up up ( ) Ω= 8584.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 7686.4135 8584.0 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 1786.36 663 7686.4135 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: ( ) Ω= 6425.29 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 7605.119 6425.29 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 0476.1 663 7605.119 3= ⋅ = ⋅ = Punto 5: Desde el lado izquierdo: ( ) ( ) Ω= ⇒ +++++= 8584.01 034.5 1 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 4375.5 1 63.4 1 1 1 .. .. up up X X ( ) Ω= 6425.292 ..up X ( ) Ω=+= 5009.306425.298584.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 3901.116 5009.30 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 0907.5 2.133 3901.116 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: La corriente de cortocircuito producida desde el lado derecho se puede despreciar a la hora de realizar los cálculos para el dimensionamiento de los elementos, ya que las intensidades de cortocircuito vendrán producidas desde el lado de la red, es decir, desde el lado izquierda. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 101 /1 50 Punto 6: Desde el lado izquierdo: ( ) ( ) Ω=⇒+++++= 8584.01 034.5 1 034.5 1 4375.5 1 4375.5 1 4375.5 1 63.4 1 1 1 .. .. up up X X ( ) ( ) Ω=⇒+= 8212.142 6425.29 1 6425.29 1 2 1 .. .. up up X X ( ) Ω=+= 6796.158212.148584.0 .. totalX up ( ) MVA MVA X P P base cc 4093.226 6796.15 3550 = Ω = Ω = KA KV MVA V P I cc cc 9028.9 2.133 4093.226 3= ⋅ = ⋅ = Desde el lado derecho: La corriente de cortocircuito producida desde el lado derecho se puede despreciar a la hora de realizar los cálculos para el dimensionamiento de los elementos, ya que las intensidades de cortocircuito vendrán producidas desde el lado de la red, es decir, desde el lado izquierdo. En la siguiente tabla podemos observar todas las corrientes de cortocircuito que se producirían en cualquier punto de la instalación: Corrientes de Cortocircuito (KA) Lado Izquierdo Lado Derecho Punto 1 6.7072 31.5666 Punto 2 5.7112 32.5621 Punto 3 6.1689 32.1054 Punto 4 36.1786 1.0476 Punto 5 5.0907 - Punto 6 9.9028 - Con estas intensidades de cortocircuito procederemos a seleccionar las características de los dispositivos de la subestación. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 102 /1 50 13. Servicios auxiliares 13.1. Fórmulas Para sistemas trifásicos: )( cos3 AAmperios RU P I c = ⋅⋅⋅ = ϕ )( cos1000 VVoltios RnU senXPL RSnUk PL ucc = ⋅⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅ + ⋅⋅⋅⋅ ⋅ = ϕ ϕ ξ Para sistemas monofásicos: )( cos AAmperios RU P I c = ⋅⋅ = ϕ )( cos1000 22 VVoltios RnU senXPL RSnUk PL ucc = ⋅⋅⋅⋅ ⋅⋅⋅⋅ + ⋅⋅⋅⋅ ⋅⋅ = ϕ ϕ ξ En donde: c P =Potencia de cálculo en Watios L=Longitud de cálculo en metros ξ =Caída de tensión en voltios k=Conductividad I=Intensidad en amperios U=Tensión de servicio en voltios (trifásica o monofásica) S=Sección del conductor en 2 mm ϕ cos =Factor de potencia R=Rendimiento (para las líneas motor) n=número de conductores por fase u X =Reactancia por unidad de longitud en mΩ/m 13.2. Fórmula de la conductividad eléctrica ρ 1 =k ( ) [ ] 201 20 −⋅+⋅= T αρρ ( ) ( ) [ ] 2 max0max0 /IITTTT ⋅−+= Siendo: k=Conductividad del conductor a la temperatura T ρ =Resistividad del conductor a la temperatura T 20 ρ =Resistividad del conductor a 20ºC Cu=0.018 Al=0.029 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 103 /1 50 α =Coeficiente de temperatura Cu=0.00392 Al=0.00403 T=Temperatura del conductor (ºC) 0 T =Temperatura ambiente (ºC) Cables enterrados=25ºC Cables al aire=40ºC max T =Temperatura máxima admisible del conductor (ºC) XLPE, EPR=90ºC PVC=70ºC I=Intensidad prevista por el conductor (A) max I =Intensidad máxima admisible por el conductor (A) 13.3. Fórmula del cortocircuito t t pccI Z UC I⋅ ⋅ =3 Siendo: pccI I =Intensidad permanente de cortocircuito en inicio de línea en kA t C =Coeficiente de tensión U=Tensión trifásica en voltios t Z =Impedancia total en mΩ, aguas arriba del punto de cortocircuito (sin incluir la línea o circuito en estudio) t Ft pccF Z UC I⋅ ⋅ =2 Siendo: pccF I =Intensidad permanente de cortocircuito en fin de línea en kA t C =Coeficiente de tensión F U =Tensión monofásica en voltios t Z =Impedancia total en mΩ, incluyendo la propia de la línea o circuito (por tanto es igual a la impedancia en origen más la propia del conductor o línea) La impedancia total hasta el punto de cortocircuito será: 22 ttt XRZ += Siendo: nt RRRR +++= ... 21 =Suma de las resistencias de las líneas aguas arriba hasta el punto de cortocircuito nt XXXX +++= ... 21 =Suma de las reactancias de las líneas aguas arriba hasta el punto de cortocircuito Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 104 /1 50 Ω= ⋅ ⋅ ⋅⋅ =m n S k CL R R 1000 Ω= ⋅ =m n LX X u Siendo: R=Resistencia de la línea en mΩ X=Reactancia de la línea en mΩ L=Longitud de la línea en metros R C =Coeficiente de resistividad k=Conductividad del metal S=sección de la línea en 2 mm u X =Reactancia de la línea, en mΩ/m n=número de conductores por fase 2 2 pccF c mcicc I SC t⋅ = Siendo: mcicc t =Tiempo máximo en segundos que un conductor soporta una pcc I c C =Constante que depende de la naturaleza del conductor y de su aislante S=Sección de la línea en 2 mm pccF I =Intensidad permanente de cortocircuito en fin de línea en amperios 2 . pccF ficc I fusiblecte t= Siendo: ficc t =tiempo de fusión de un fusible para una determinada intensidad de cortocircuito pccF I =Intensidad permanente de cortocircuito en fin de línea en amperios 2 2 5 max 1000 5.1 2 8.0       ⋅ +       ⋅⋅ ⋅⋅ ⋅ = n X nSk I U L u F F Siendo: max L =Longitud máxima de conductor protegido a cortocircuito en metros (para protección por fusibles) F U =Tensión de fase en voltios K=Conductividad S=Sección del conductor en 2 mm Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 111 /1 50 Protección diferencial: Inter. Dif. Tetrapolar Int.: 40 A. Sens. Int.: 300 mA. 13.6.9. Embarrado del cuadro general de mando y protección Datos Metal: Cu Estado pletinas: desnudas nº pletinas por fase: 1 Separación entre pletinas, d(cm): 10 Separación entre apoyos, L(cm): 25 Tiempo duración c.c. (s): 0.5 Pletina adoptada Sección (mm²): 120 Ancho (mm): 40 Espesor (mm): 3 Wx, Ix, Wy, Iy (cm3,cm4) : 0.8, 1.6, 0.06, 0.009 I. admisible del embarrado (A): 420 Cálculo electrodinámico CucmkgCucmkg nWd LI y pcc 22 22 22 max /1200/775.1083 106.01060 259.7 60 ≤= ⋅⋅⋅ ⋅ = ⋅⋅⋅ ⋅ = σ Cálculo térmico, por intensidad admisible Ical = 64.16 A Iadm = 420 A Comprobación por solicitación térmica en cortocircuito Ipcc = 7.9 kA KA t SK I cc c cccs 83.27 5.01000 1120164 1000 = ⋅ ⋅⋅ = ⋅ ⋅ = 13.6.10. Cálculo de las protecciones de corriente continua En este apartado se han calculado las protecciones y secciones para los cables que irán desde el inversor y la batería de corriente continua hasta los receptores que serán los relés de alta tensión (nivel de 66KV), los relés de media tensión (13.2KV) y los motores para el accionamiento de los disyuntores y seccionadores de ambos niveles de tensión. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 112 /1 50 13.6.10.1. Demandas de potencia Las demandas de potencia en la parte de corriente alterna serán DISPOSITIVOS Cantidad Potencia por Unidad Potencia Total Relés para Alta Tensión (66KV) 26 10VA 260VA Relés para Media Tensión 20 10VA 200VA Motores de disyuntores y seccionadores 38 220W 8360W 13.6.10.2. Protecciones y secciones de los relés de alta tensión reles Nº =Número de relés= 26 rele P =Potencia de los relés=10VA VAPNP relésrelestotal 2601026º =⋅=⋅= A V VA V P I cc total total 3636.2 110 260 === Al tratarse de relés que tendrán que estar continuamente en funcionamiento el factor de simultaneidad será de la unidad por lo que la intensidad total será calculada. Sección del cable: Se eligen conductores Unipolares 2x1.5+TTx1.5mm²Cu con intensidad admisible de 15A Prot. térmica: I. Mag. Bipolar Int. 3 A. 13.6.10.3. Protecciones y secciones de los relés de media tensión reles Nº =Número de relés= 20 rele P =Potencia de los relés=10VA VAPNP relésrelestotal 2001020º =⋅=⋅= A V VA V P I cc total total 8182.1 110 200 === Al tratarse de relés que tendrán que estar continuamente en funcionamiento el factor de simultaneidad será de la unidad por lo que la intensidad total será calculada. Sección del cable: Se eligen conductores Unipolares 2x1.5+TTx1.5mm²Cu con intensidad admisible de 15A Prot. térmica: I. Mag. Bipolar Int. 3 A. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 113 /1 50 13.6.10.4. Protecciones y secciones de los motores de los disyuntores y seccionadores motoresN motores 388228º =++= = motor P Potencia de los motores=220W WPNP motormotorestotal 836022038º =⋅=⋅= A V W V P I cc total total 4444.84 9.0110 8360 cos = ⋅ = ⋅ = ϕ Aplicando un factor de simultaneidad de 0.3 AI total 3333.253.04444.84 =⋅= Sección del cable: Se eligen conductores Unipolares 2x6+TTx6mm²Cu con intensidad admisible de 36A Prot. térmica: I. Mag. Bipolar Int. 30 A. 13.6.10.5. Protecciones y secciones de cabecera VAP relesAT 260= VAP relesMT 200= WP motores 8360= A V W W VA V VA V P V P V P I cc motores cc relesMT cc relesAT total 6263.88 9.0110 8360 110 200 110 260 cos = ⋅ ++= ⋅ ++= ϕ Si aplicamos un factor de simultaneidad de 0.3 obtenemos: AI total 5879.263.06263.88 =⋅= Sección del cable: Se eligen conductores Unipolares 2x6+TTx6mm²Cu con intensidad admisible de 36A Prot. térmica: I. Mag. Bipolar Int. 32 A. 13.6.11. Tabla resumen Denominación P. Cálculo (W) L (m) Sección (mm²) I. Cálculo (A) I. Adm. (A) C.T. Parc. (%) C.T. Total (%) Deriv. Ind. 31182.6 5 4x16+TTx16Cu 56.26 80 0.13 0.13 Ventilador 3125 10 4x2.5+TTx2.5Cu 5.01 18.5 0.15 0.28 T.C. y Alumabrado 8057.6 0.3 2x6Cu 35.03 36 0.03 0.16 Alumbrado Interior 777.6 10 2x1.5+TTx1.5Cu 3.76 21 0.38 0.54 Alumbrado Exterior 3600 25 2x2.5+TTx2.5Cu 17.39 21 2.84 3 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 114 /1 50 Alumbr. Emerg. 32 5 2x1.5+TTx1.5Cu 0.14 21 0.01 0.17 T.C. Caseta 3680 10 2x2.5+TTx2.5Cu 16 21 1.15 1.31 Inversor 20000 5 4x10+TTx10Cu 32.08 44 0.13 0.26 Cabecera 8820 - 2x6+TTx6Cu 26.5879 36 - - Relés A.T. 260(VA) - 2x1.5+TTx10Cu 2.3636 15 - - Relés B.T. 200(VA) - 2x1.5+TTx10Cu 1.8182 15 - - Motores 8360 - 2x6+TTx6Cu 25.3333 36 - - Denominación L (m) Sección (mm²) IpccI (kA) P.d.C. (KA) IpccF (A) Tmcicc (seg) Curvas válidas Deriv. Ind. 5 4x16+TTx16Cu 12 15 3950.49 0.3 63;B Ventilador 10 4x2.5+TTx2.5Cu 7.93 10 709.24 0.16 16;C T.C. y Alumbrado 0.3 2x6Cu 7.93 - 3742.83 0.03 - Alumbrado Interior 10 2x1.5+TTx1.5Cu 7.52 10 454.48 0.14 10;B Alumbrado Exterior 25 2x2.5+TTx2.5Cu 7.52 10 315.41 0.83 20;B Alumbrado Exterior 5 2x1.5+TTx1.5Cu 7.52 10 81257 0.06 10;B T.C. Caseta 10 2x2.5+TTx2.5Cu 7.52 10 702 0.17 16;B Inversor 5 4x10+TTx10Cu 7.93 10 2530.03 0.21 38;C Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 115 /1 50 RESUMEN DEL PRESUPUESTO El presupuesto parcial de la subestación eléctrica reductora 66/13.2KV de Tauste es de DOS MILLONES TRECE MIL SETECIENTOS TRECE euros (2.013.713 €). Si a esto se incluyen los gastos generales, el beneficio industrial y el I.V.A. obtenemos el presupuesto total de la instalación que será de DOS MILLONES SETECIENTOS CINCUENTA Y OCHO MIL SETECIENTOS OCHENTA Y SEIS CON OCHENTA Y UN euros (2.758.786,81 €). PRESUPUESTO TOTAL Zona de intemperie 1.527.990 € Caseta de control 485.723 € PRESUPUESTO PARCIAL 2.013.713 € Gastos generales 13% 261.782,69 € Beneficio industrial 6% 120.822,78 € I.V.A. 18% 362.468,34 € PRESUPUESTO TOTAL 2.758.786,81 € Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 116 /1 50 CONCLUSIÓN En la realización del presente proyecto, se ha llevado a cabo el diseño, cálculo y justificación, de la forma más detallada posible, de la subestación eléctrica reductora 66/13.2KV de la localidad de Tauste, siguiendo las directrices y normas de los distintos reglamentos eléctricos y organismos, además de los propios de la compañía eléctrica, ERZ-ENDESA, que será la operadora que gestionará la instalación Firma del cliente Firma del Proyectista ….. de …………………. de 201.., Zaragoza ….. de …………………. de 201.., Zaragoza Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 117 /1 50 ANEXO: ESTUDIO DE SEGURIDAD 1. Prevención de riesgos laborales 1.1. Introducción La ley 31/1995, de 8 de noviembre de 1995, de Prevención de Riesgos Laborales tiene por objeto la determinación del cuerpo básico de garantías y responsabilidades preciso para establecer un adecuado nivel de protección de la salud de los trabajadores frente a los riesgos derivados de las condiciones de trabajo. Como ley establece un marco legal a partir del cual las normas reglamentarias irán fijando y concretando los aspectos más técnicos de las medidas preventivas. Estas normas complementarias quedan resumidas a continuación: - Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo. - Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo. - Disposiciones mínimas de seguridad y salud en las obras de construcción. - Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. 1.2. Derechos y obligaciones 1.2.1. Derecho a la protección frente a los riesgos laborales Los trabajadores tienen derecho a una protección eficaz en materia de seguridad y salud en el trabajo. A este efecto, el empresario realizará la prevención de los riesgos laborales mediante la adopción de cuantas medidas sean necesarias para la protección de la seguridad y la salud de los trabajadores, con las especialidades que se recogen en los artículos siguientes en materia de evaluación de riesgos, información, consulta, participación y formación de los trabajadores, actuación en casos de emergencia y de riesgo grave e inminente y vigilancia de la salud. 1.2.2. Principios de la acción preventiva El empresario aplicará las medidas preventivas pertinentes, con arreglo a los siguientes principios generales: - Evitar los riesgos. - Evaluar los riesgos que no se pueden evitar. - Combatir los riesgos en su origen. - Adaptar el trabajo a la persona, en particular en lo que respecta a la concepción de los puestos de trabajo, la organización del trabajo, las condiciones de trabajo, las relaciones sociales y la influencia de los factores ambientales en el trabajo. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 118 /1 50 - Adoptar medidas que antepongan la protección colectiva a la individual. - Dar las debidas instrucciones a los trabajadores. - Adoptar las medidas necesarias a fin de garantizar que sólo los trabajadores que hayan recibido información suficiente y adecuada puedan acceder a las zonas de riesgo grave y específico. - Prever las distracciones o imprudencias no temerarias que pudiera cometer el trabajador. 1.2.3. Evaluación de los riesgos La acción preventiva en la empresa se planificará por el empresario a partir de una evaluación inicial de los riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores, que se realizará, con carácter general, teniendo en cuenta la naturaleza de la actividad, y en relación con aquellos que estén expuestos a riesgos especiales. Igual evaluación deberá hacerse con ocasión de la elección de los equipos de trabajo, de las sustancias o preparados químicos y del acondicionamiento de los lugares de trabajo. De alguna manera se podrían clasificar las causas de los riesgos en las categorías siguientes: - Insuficiente calificación profesional del personal dirigente, jefes de equipo y obreros. - Empleo de maquinaria y equipos en trabajos que no corresponden a la finalidad para la que fueron concebidos o a sus posibilidades. - Negligencia en el manejo y conservación de las máquinas e instalaciones. Control deficiente en la explotación. - Insuficiente instrucción del personal en materia de seguridad. Referente a las máquinas herramienta, los riesgos que pueden surgir al manejarlas se pueden resumir en los siguientes puntos: - Se puede producir un accidente o deterioro de una máquina si se pone en marcha sin conocer su modo de funcionamiento. - La lubricación deficiente conduce a un desgaste prematuro por lo que los puntos de engrase manual deben ser engrasados regularmente. - Puede haber ciertos riesgos si alguna palanca de la máquina no está en su posición correcta. - El resultado de un trabajo puede ser poco exacto si las guías de las máquinas se desgastan, y por ello hay que protegerlas contra la introducción de virutas. - Puede haber riesgos mecánicos que se deriven fundamentalmente de los diversos movimientos que realicen las distintas partes de una máquina y que pueden provocar que el operario: - Entre en contacto con alguna parte de la máquina o ser atrapado entre ella y cualquier estructura fija o material. - Sea golpeado o arrastrado por cualquier parte en movimiento de la máquina. - Ser golpeado por elementos de la máquina que resulten proyectados. - Ser golpeado por otros materiales proyectados por la máquina. - Puede haber riesgos no mecánicos tales como los derivados de la utilización de energía eléctrica, productos químicos, generación de ruido, vibraciones, radiaciones, etc. Los movimientos peligrosos de las máquinas se clasifican en cuatro grupos: Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 119 /1 50 - Movimientos de rotación. Son aquellos movimientos sobre un eje con independencia de la inclinación del mismo y aún cuando giren lentamente. Se clasifican en los siguientes grupos: - Elementos considerados aisladamente tales como árboles de transmisión, vástagos, brocas, acoplamientos. - Puntos de atrapamiento entre engranajes y ejes girando y otras fijas o dotadas de desplazamiento lateral a ellas. - Movimientos alternativos y de traslación. El punto peligroso se sitúa en el lugar donde la pieza dotada de este tipo de movimiento se aproxima a otra pieza fija o móvil y la sobrepasa. - Movimientos de traslación y rotación. Las conexiones de bielas y vástagos con ruedas y volantes son algunos de los mecanismos que generalmente están dotadas de este tipo de movimientos. - Movimientos de oscilación. Las piezas dotadas de movimientos de oscilación pendular generan puntos de ”tijera“ entre ellas y otras piezas fijas. Las actividades de prevención deberán ser modificadas cuando se aprecie por el empresario, como consecuencia de los controles periódicos previstos en el apartado anterior, su inadecuación a los fines de protección requeridos. 1.2.4. Equipos de trabajo y medios de protección Cuando la utilización de un equipo de trabajo pueda presentar un riesgo específico para la seguridad y la salud de los trabajadores, el empresario adoptará las medidas necesarias con el fin de que: - La utilización del equipo de trabajo quede reservada a los encargados de dicha utilización. - Los trabajos de reparación, transformación, mantenimiento o conservación sean realizados por los trabajadores específicamente capacitados para ello. El empresario deberá proporcionar a sus trabajadores equipos de protección individual adecuados para el desempeño de sus funciones y velar por el uso efectivo de los mismos. 1.2.5. Información, consulta y participación de los trabajadores El empresario adoptará las medidas adecuadas para que los trabajadores reciban todas las informaciones necesarias en relación con: - Los riegos para la seguridad y la salud de los trabajadores en el trabajo. - Las medidas y actividades de protección y prevención aplicables a los riesgos. Los trabajadores tendrán derecho a efectuar propuestas al empresario, así como a los órganos competentes en esta materia, dirigidas a la mejora de los niveles de la protección de la seguridad y la salud en los lugares de trabajo, en materia de señalización en dichos lugares, en cuanto a la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo, en las obras de construcción y en cuanto a utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 120 /1 50 1.2.6. Formación de los trabajadores El empresario deberá garantizar que cada trabajador reciba una formación teórica y práctica, suficiente y adecuada, en materia preventiva. 1.2.7. Medidas de emergencia El empresario, teniendo en cuenta el tamaño y la actividad de la empresa, así como la posible presencia de personas ajenas a la misma, deberá analizar las posibles situaciones de emergencia y adoptar las medidas necesarias en materia de primeros auxilios, lucha contra incendios y evacuación de los trabajadores, designando para ello al personal encargado de poner en práctica estas medidas y comprobando periódicamente, en su caso, su correcto funcionamiento. 1.2.8. Riesgo grave e inminente Cuando los trabajadores estén expuestos a un riesgo grave e inminente con ocasión de su trabajo, el empresario estará obligado a: - Informar lo antes posible a todos los trabajadores afectados acerca de la existencia de dicho riesgo y de las medidas adoptadas en materia de protección. - Dar las instrucciones necesarias para que, en caso de peligro grave, inminente e inevitable, los trabajadores puedan interrumpir su actividad y además estar en condiciones, habida cuenta de sus conocimientos y de los medios técnicos puestos a su disposición, de adoptar las medidas necesarias para evitar las consecuencias de dicho peligro. 1.2.9. Vigilancia de la salud El empresario garantizará a los trabajadores a su servicio la vigilancia periódica de su estado de salud en función de los riesgos inherentes al trabajo, optando por la realización de aquellos reconocimientos o pruebas que causen las menores molestias al trabajador y que sean proporcionales al riesgo. 1.2.10. Documentación El empresario deberá elaborar y conservar a disposición de la autoridad laboral la siguiente documentación: - Evaluación de los riesgos para la seguridad y salud en el trabajo, y planificación de la acción preventiva. - Medidas de protección y prevención a adoptar. - Resultado de los controles periódicos de las condiciones de trabajo. - Práctica de los controles del estado de salud de los trabajadores. - Relación de accidentes de trabajo y enfermedades profesionales que hayan causado al trabajador una incapacidad laboral superior a un día de trabajo. 1.2.11. Coordinación de actividades empresariales Cuando en un mismo centro de trabajo desarrollen actividades trabajadores de dos o más empresas, éstas deberán cooperar en la aplicación de la normativa sobre prevención de riesgos laborales. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 127 /1 50 2.2.4. Iluminación. La iluminación será natural con puertas y ventanas acristaladas, complementándose con iluminación artificial en las horas de visibilidad deficiente. Los puestos de trabajo llevaran además puntos de luz individuales, con el fin de obtener una visibilidad notable. Los niveles de iluminación mínimos establecidos (lux) son los siguientes: - Áreas o locales de uso ocasional: 50 lux - Áreas o locales de uso habitual: 100 lux - Vías de circulación de uso ocasional: 25 lux. - Vías de circulación de uso habitual: 50 lux. - Zonas de trabajo con bajas exigencias visuales: 100 lux. - Zonas de trabajo con exigencias visuales moderadas: 200 lux. - Zonas de trabajo con exigencias visuales altas: 500 lux. - Zonas de trabajo con exigencias visuales muy altas: 1000 lux. La iluminación anteriormente especificada deberá poseer una uniformidad adecuada, mediante la distribución uniforme de luminarias, evitándose los deslumbramientos directos por equipos de alta luminancia. Se instalara además el correspondiente alumbrado de emergencia y señalización con el fin de poder iluminar las vías de evacuación en caso de fallo del alumbrado general. 2.2.5. Servicios higiénicos y locales de descanso. En el local se dispondrá de agua potable en cantidad suficiente y fácilmente accesible por los trabajadores. Se dispondrán vestuarios cuando los trabajadores deban llevar ropa especial de trabajo, provistos de asientos y de armarios o taquillas individuales con llave, con una capacidad suficiente para guardar la ropa y el calzado. Si los vestuarios no fuesen necesarios, se dispondrán colgadores o armarios para colocar la ropa. Existirán aseos con espejos, retretes con descarga automática de agua y papel higiénico y lavabos con agua corriente, caliente si es necesario, jabón y toallas individuales u otros sistema de secado con garantías higiénicas. Dispondrán además de duchas de agua corriente, caliente y fría, cuando se realicen habitualmente trabajos sucios, contaminantes o que originen elevada sudoración. Llevaran alicatados los paramentos hasta una altura de 2 m. del suelo, con baldosín cerámico esmaltado de color blanco. El solado será continuo e impermeable, formado por losas de gres rugoso antideslizante. Si el trabajo se interrumpiera regularmente, se dispondrán espacios donde los trabajadores puedan permanecer durante esas interrupciones, diferenciándose espacios para fumadores y no fumadores. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 128 /1 50 2.2.6. Material y locales de primeros auxilios. El lugar de trabajo dispondrá de material para primeros auxilios en caso de accidente, que deberá ser adecuado, en cuanto a su cantidad y características, al numero de trabajadores y a los riesgos a que estén expuestos. Como mínimo se dispondrá, en lugar reservado y a la vez de fácil acceso, de un botiquín portátil, que contendrá en todo momento, agua oxigenada, alcohol de 96, tintura de yodo, mercurocromo, gasas estériles, algodón hidrófilo, bolsa de agua, torniquete, guantes esterilizados y desechables, jeringuillas, hervidor, agujas, termómetro clínico, gasas, esparadrapo, apósitos adhesivos, tijeras, pinzas, antiespasmódicos, analgésicos y vendas. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 129 /1 50 3. Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo 3.1. Introducción La ley 31/1995, de 8 de noviembre de 1995, de Prevención de Riesgos Laborales es la norma legal por la que se determina el cuerpo básico de garantías y responsabilidades preciso para establecer un adecuado nivel de protección de la salud de los trabajadores frente a los riesgos derivados de las condiciones de trabajo. De acuerdo con el artículo 6 de dicha ley, serán las normas reglamentarias las que fijarán las medidas mínimas que deben adoptarse para la adecuada protección de los trabajadores. Entre éstas se encuentran las destinadas a garantizar que en los lugares de trabajo exista una adecuada señalización de seguridad y salud, siempre que los riesgos no puedan evitarse o limitarse suficientemente a través de medios técnicos de protección colectiva. Por todo lo expuesto, el Real Decreto 485/1997 de 14 de Abril de 1.997 establece las disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y de salud en el trabajo, entendiendo como tales aquellas señalizaciones que referidas a un objeto, actividad o situación determinada, proporcionen una indicación o una obligación relativa a la seguridad o la salud en el trabajo mediante una señal en forma de panel, un color, una señal luminosa o acústica, una comunicación verbal o una señal gestual. 3.2. Obligación general del empresario La elección del tipo de señal y del número y emplazamiento de las señales o dispositivos de señalización a utilizar en cada caso se realizará de forma que la señalización resulte lo más eficaz posible, teniendo en cuenta: - Las características de la señal. - Los riesgos, elementos o circunstancias que hayan de señalizarse. - La extensión de la zona a cubrir. - El número de trabajadores afectados. Para la señalización de desniveles, obstáculos u otros elementos que originen riesgo de caída de personas, choques o golpes, así como para la señalización de riesgo eléctrico, presencia de materias inflamables, tóxicas, corrosivas o riesgo biológico, podrá optarse por una señal de advertencia de forma triangular, con un pictograma característico de color negro sobre fondo amarillo y bordes negros. Las vías de circulación de vehículos deberán estar delimitadas con claridad mediante franjas continuas de color blanco o amarillo. Los equipos de protección contra incendios deberán ser de color rojo. La señalización para la localización e identificación de las vías de evacuación y de los equipos de salvamento o socorro (botiquín portátil) se realizará mediante una señal de forma cuadrada o rectangular, con un pictograma característico de color blanco sobre fondo verde. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 130 /1 50 La señalización dirigida a alertar a los trabajadores o a terceros de la aparición de una situación de peligro y de la consiguiente y urgente necesidad de actuar de una forma determinada o de evacuar la zona de peligro, se realizará mediante una señal luminosa, una señal acústica o una comunicación verbal. Los medios y dispositivos de señalización deberán ser limpiados, mantenidos y verificados regularmente. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 131 /1 50 4. Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo 4.1. Introducción La ley 31/1995, de 8 de noviembre de 1995, de Prevención de Riesgos Laborales es la norma legal por la que se determina el cuerpo básico de garantías y responsabilidades preciso para establecer un adecuado nivel de protección de la salud de los trabajadores frente a los riesgos derivados de las condiciones de trabajo. De acuerdo con el artículo 6 de dicha ley, serán las normas reglamentarias las que fijarán las medidas mínimas que deben adoptarse para la adecuada protección de los trabajadores. Entre éstas se encuentran las destinadas a garantizar que de la presencia o utilización de los equipos de trabajo puestos a disposición de los trabajadores en la empresa o centro de trabajo no se deriven riesgos para la seguridad o salud de los mismos. Por todo lo expuesto, el Real Decreto 1215/1997 de 18 de Julio de 1.997 establece las disposiciones mínimas de seguridad y de salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo, entendiendo como tales cualquier máquina, aparato, instrumento o instalación utilizado en el trabajo. 4.2.Obligación general del empresario El empresario adoptará las medidas necesarias para que los equipos de trabajo que se pongan a disposición de los trabajadores sean adecuados al trabajo que deba realizarse y convenientemente adaptados al mismo, de forma que garanticen la seguridad y la salud de los trabajadores al utilizar dichos equipos. Deberá utilizar únicamente equipos que satisfagan cualquier disposición legal o reglamentaria que les sea de aplicación. Para la elección de los equipos de trabajo el empresario deberá tener en cuenta los siguientes factores: - Las condiciones y características específicas del trabajo a desarrollar. - Los riesgos existentes para la seguridad y salud de los trabajadores en el lugar de trabajo. - En su caso, las adaptaciones necesarias para su utilización por trabajadores discapacitados. Adoptará las medidas necesarias para que, mediante un mantenimiento adecuado, los equipos de trabajo se conserven durante todo el tiempo de utilización en unas condiciones adecuadas. Todas las operaciones de mantenimiento, ajuste, desbloqueo, revisión o reparación de los equipos de trabajo se realizará tras haber parado o desconectado el equipo. Estas operaciones deberán ser encomendadas al personal especialmente capacitado para ello. El empresario deberá garantizar que los trabajadores reciban una formación e información adecuadas a los riesgos derivados de los equipos de trabajo. La Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 132 /1 50 información, suministrada preferentemente por escrito, deberá contener, como mínimo, las indicaciones relativas a: - Las condiciones y forma correcta de utilización de los equipos de trabajo, teniendo en cuenta las instrucciones del fabricante, así como las situaciones o formas de utilización anormales y peligrosas que puedan preverse. - Las conclusiones que, en su caso, se puedan obtener de la experiencia adquirida en la utilización de los equipos de trabajo. 4.2.1. Disposiciones mínimas generales aplicables a los equipos de trabajo Los órganos de accionamiento de un equipo de trabajo que tengan alguna incidencia en la seguridad deberán ser claramente visibles e identificables y no deberán acarrear riesgos como consecuencia de una manipulación involuntaria. Cada equipo de trabajo deberá estar provisto de un órgano de accionamiento que permita su parada total en condiciones de seguridad. Cualquier equipo de trabajo que entrañe riesgo de caída de objetos o de proyecciones deberá estar provisto de dispositivos de protección adecuados a dichos riesgos. Cualquier equipo de trabajo que entrañe riesgo por emanación de gases, vapores o líquidos o por emisión de polvo deberá estar provisto de dispositivos adecuados de captación o extracción cerca de la fuente emisora correspondiente. Si fuera necesario para la seguridad o la salud de los trabajadores, los equipos de trabajo y sus elementos deberán estabilizarse por fijación o por otros medios. Cuando los elementos móviles de un equipo de trabajo puedan entrañar riesgo de accidente por contacto mecánico, deberán ir equipados con resguardos o dispositivos que impidan el acceso a las zonas peligrosas. Las zonas y puntos de trabajo o mantenimiento de un equipo de trabajo deberán estar adecuadamente iluminadas en función de las tareas que deban realizarse. Las partes de un equipo de trabajo que alcancen temperaturas elevadas o muy bajas deberán estar protegidas cuando corresponda contra los riesgos de contacto o la proximidad de los trabajadores. Todo equipo de trabajo deberá ser adecuado para proteger a los trabajadores expuestos contra el riesgo de contacto directo o indirecto de la electricidad y los que entrañen riesgo por ruido, vibraciones o radiaciones deberá disponer de las protecciones o dispositivos adecuados para limitar, en la medida de lo posible, la generación y propagación de estos agentes físicos. Las herramientas manuales deberán estar construidas con materiales resistentes y la unión entre sus elementos deberá ser firme, de manera que se eviten las roturas o proyecciones de los mismos. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 133 /1 50 La utilización de todos estos equipos no podrá realizarse en contradicción con las instrucciones facilitadas por el fabricante, comprobándose antes del iniciar la tarea que todas sus protecciones y condiciones de uso son las adecuadas. Deberán tomarse las medidas necesarias para evitar el atrapamiento del cabello, ropas de trabajo u otros objetos del trabajador, evitando, en cualquier caso, someter a los equipos a sobrecargas, sobrepresiones, velocidades o tensiones excesivas. 4.2.2. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo móviles Los equipos con trabajadores transportados deberán evitar el contacto de éstos con ruedas y orugas y el aprisionamiento por las mismas. Para ello dispondrán de una estructura de protección que impida que el equipo de trabajo incline más de un cuarto de vuelta o una estructura que garantice un espacio suficiente alrededor de los trabajadores transportados cuando el equipo pueda inclinarse más de un cuarto de vuelta. No se requerirán estas estructuras de protección cuando el equipo de trabajo se encuentre estabilizado durante su empleo. Las carretillas elevadoras deberán estar acondicionadas mediante la instalación de una cabina para el conductor, una estructura que impida que la carretilla vuelque, una estructura que garantice que, en caso de vuelco, quede espacio suficiente para el trabajador entre el suelo y determinadas partes de dicha carretilla y una estructura que mantenga al trabajador sobre el asiento de conducción en buenas condiciones. Los equipos de trabajo automotores deberán contar con dispositivos de frenado y parada, con dispositivos para garantizar una visibilidad adecuada y con una señalización acústica de advertencia. En cualquier caso, su conducción estará reservada a los trabajadores que hayan recibido una información específica. 4.2.3. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo para elevación de cargas Deberán estar instalados firmemente, teniendo presente la carga que deban levantar y las tensiones inducidas en los puntos de suspensión o de fijación. En cualquier caso, los aparatos de izar estarán equipados con limitador del recorrido del carro y de los ganchos, los motores eléctricos estarán provistos de limitadores de altura y del peso, los ganchos de sujeción serán de acero con ”pestillos de seguridad“ y los carriles para desplazamiento estarán limitados a una distancia de 1 m de su término mediante topes de seguridad de final de carrera eléctricos. Deberá figurar claramente la carga nominal. Deberán instalarse de modo que se reduzca el riesgo de que la carga caiga en picado, se suelte o se desvíe involuntariamente de forma peligrosa. En cualquier caso, se evitará la presencia de trabajadores bajo las cargas suspendidas. Caso de ir equipadas con cabinas para trabajadores deberá evitarse la caída de éstas, su aplastamiento o choque. Los trabajos de izado, transporte y descenso de cargas suspendidas, quedarán interrumpidos bajo régimen de vientos superiores a los 60 km/h. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 134 /1 50 4.2.4. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a los equipos de trabajo para movimiento de tierras y maquinaria pesada en general Las máquinas para los movimientos de tierras estarán dotadas de faros de marcha hacia adelante y de retroceso, servofrenos, freno de mano, bocina automática de retroceso, retrovisores en ambos lados, pórtico de seguridad antivuelco y antiimpactos y un extintor. Se prohíbe trabajar o permanecer dentro del radio de acción de la maquinaria de movimiento de tierras, para evitar los riesgos por atropello. Durante el tiempo de parada de las máquinas se señalizará su entorno con "señales de peligro", para evitar los riesgos por fallo de frenos o por atropello durante la puesta en marcha. Si se produjese contacto con líneas eléctricas el maquinista permanecerá inmóvil en su puesto y solicitará auxilio por medio de las bocinas. De ser posible el salto sin riesgo de contacto eléctrico, el maquinista saltará fuera de la máquina sin tocar, al unísono, la máquina y el terreno. Antes del abandono de la cabina, el maquinista habrá dejado en reposo, en contacto con el pavimento (la cuchilla, cazo, etc.), puesto el freno de mano y parado el motor extrayendo la llave de contacto para evitar los riesgos por fallos del sistema hidráulico. Las pasarelas y peldaños de acceso para conducción o mantenimiento permanecerán limpios de gravas, barros y aceite, para evitar los riesgos de caída. Se prohíbe el transporte de personas sobre las máquinas para el movimiento de tierras, para evitar los riesgos de caídas o de atropellos. Se instalarán topes de seguridad de fin de recorrido, ante la coronación de los cortes (taludes o terraplenes) a los que debe aproximarse la maquinaria empleada en el movimiento de tierras, para evitar los riesgos por caída de la máquina. Se señalizarán los caminos de circulación interna mediante cuerda de banderolas y señales normalizadas de tráfico. Se prohíbe el acopio de tierras a menos de 2 m. del borde de la excavación (como norma general). No se debe fumar cuando se abastezca de combustible la máquina, pues podría inflamarse. Al realizar dicha tarea el motor deberá permanecer parado. Se prohíbe realizar trabajos en un radio de 10 m entorno a las máquinas de hinca, en prevención de golpes y atropellos. Las cintas transportadoras estarán dotadas de pasillo lateral de visita de 60 cm de anchura y barandillas de protección de éste de 90 cm de altura. Estarán dotadas de encauzadores antidesprendimientos de objetos por rebose de materiales. Bajo las cintas, en todo su recorrido, se instalarán bandejas de recogida de objetos desprendidos. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 135 /1 50 Los compresores serán de los llamados ”silenciosos“ en la intención de disminuir el nivel de ruido. La zona dedicada para la ubicación del compresor quedará acordonada en un radio de 4 m. Las mangueras estarán en perfectas condiciones de uso, es decir, sin grietas ni desgastes que puedan producir un reventón. Cada tajo con martillos neumáticos, estará trabajado por dos cuadrillas que se turnarán cada hora, en prevención de lesiones por permanencia continuada recibiendo vibraciones. Los pisones mecánicos se guiarán avanzando frontalmente, evitando los desplazamientos laterales. Para realizar estas tareas se utilizará faja elástica de protección de cintura, muñequeras bien ajustadas, botas de seguridad, cascos antirruido y una mascarilla con filtro mecánico recambiable. 4.2.5. Disposiciones mínimas adicionales aplicables a la maquinaria herramienta Las máquinas-herramienta estarán protegidas eléctricamente mediante doble aislamiento y sus motores eléctricos estarán protegidos por la carcasa. Las que tengan capacidad de corte tendrán el disco protegido mediante una carcasa antiproyecciones. Las que se utilicen en ambientes inflamables o explosivos estarán protegidas mediante carcasas antideflagrantes. Se prohíbe la utilización de máquinas accionadas mediante combustibles líquidos en lugares cerrados o de ventilación insuficiente. Se prohíbe trabajar sobre lugares encharcados, para evitar los riesgos de caídas y los eléctricos. Para todas las tareas se dispondrá una iluminación adecuada, en torno a 100 lux. En prevención de los riesgos por inhalación de polvo, se utilizarán en vía húmeda las herramientas que lo produzcan. Las mesas de sierra circular, cortadoras de material cerámico y sierras de disco manual no se ubicarán a distancias inferiores a tres metros del borde de los forjados, con la excepción de los que estén claramente protegidos (redes o barandillas, petos de remate, etc). Bajo ningún concepto se retirará la protección del disco de corte, utilizándose en todo momento gafas de seguridad antiproyección de partículas. Como normal general, se deberán extraer los clavos o partes metálicas hincadas en el elemento a cortar. Con las pistolas fija-clavos no se realizarán disparos inclinados, se deberá verificar que no hay nadie al otro lado del objeto sobre el que se dispara, se evitará clavar sobre fábricas de ladrillo hueco y se asegurará el equilibrio de la persona antes de efectuar el disparo. Para la utilización de los taladros portátiles y rozadoras eléctricas se elegirán siempre las brocas y discos adecuados al material a taladrar, se evitará realizar taladros en una sola maniobra y taladros o rozaduras inclinadas a pulso y se tratará no recalentar las brocas y discos. En las tareas de soldadura por arco eléctrico se utilizará yelmo del soldar o pantalla de mano, no se mirará directamente al arco voltaico, no se tocarán las piezas Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 136 /1 50 recientemente soldadas, se soldará en un lugar ventilado, se verificará la inexistencia de personas en el entorno vertical de puesto de trabajo, no se dejará directamente la pinza en el suelo o sobre la perfilería, se escogerá el electrodo adecuada para el cordón a ejecutar y se suspenderán los trabajos de soldadura con vientos superiores a 60 km/h y a la intemperie con régimen de lluvias. En la soldadura oxiacetilénica (oxicorte) no se mezclarán botellas de gases distintos, éstas se transportarán sobre bateas enjauladas en posición vertical y atadas, no se ubicarán al sol ni en posición inclinada y los mecheros estarán dotados de válvulas antirretroceso de la llama. Si se desprenden pinturas se trabajará con mascarilla protectora y se hará al aire libre o en un local ventilado. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 143 /1 50 Se prohíbe trabajar o permanecer en lugares de tránsito de piezas suspendidas en prevención del riesgo de desplome. Los prefabricados se acopiarán en posición horizontal sobre durmientes dispuestos por capas de tal forma que no dañen los elementos de enganche para su izado. Se paralizará la labor de instalación de los prefabricados bajo régimen de vientos superiores a 60 Km/h. Albañilería. Los escombros y cascotes se evacuarán diariamente, para evitar el riesgo de pisadas sobre materiales. Pintura y barnizados. Se prohíbe almacenar pinturas susceptibles de emanar vapores inflamables con los recipientes mal o incompletamente cerrados, para evitar accidentes por generación de atmósferas tóxicas o explosivas. Se prohíbe realizar trabajos de soldadura y oxicorte en lugares próximos a los tajos en los que se empleen pinturas inflamables, para evitar el riesgo de explosión o de incendio. Se tenderán redes horizontales sujetas a puntos firmes de la estructura, para evitar el riesgo de caída desde alturas. Se prohíbe la conexión de aparatos de carga accionados eléctricamente (puentes grúa por ejemplo) durante las operaciones de pintura de carriles, soportes, topes, barandillas, etc., en prevención de atrapamientos o caídas desde altura. Instalación eléctrica provisional de obra. El montaje de aparatos eléctricos será ejecutado por personal especialista, en prevención de los riesgos por montajes incorrectos. El calibre o sección del cableado será siempre el adecuado para la carga eléctrica que ha de soportar. Los hilos tendrán la funda protectora aislante sin defectos apreciables (rasgones, repelones y asimilables). No se admitirán tramos defectuosos. La distribución general desde el cuadro general de obra a los cuadros secundarios, se efectuará mediante manguera eléctrica antihumedad. El tendido de los cables y mangueras, se efectuará a una altura mínima de 2 m. en los lugares peatonales y de 5 m. en los de vehículos, medidos sobre el nivel del pavimento. Los empalmes provisionales entre mangueras, se ejecutarán mediante conexiones normalizadas estancas antihumedad. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 144 /1 50 Las mangueras de "alargadera" por ser provisionales y de corta estancia pueden llevarse tendidas por el suelo, pero arrimadas a los paramentos verticales. Los interruptores se instalarán en el interior de cajas normalizadas, provistas de puerta de entrada con cerradura de seguridad. Los cuadros eléctricos metálicos tendrán la carcasa conectada a tierra. Los cuadros eléctricos se colgarán pendientes de tableros de madera recibidos a los paramentos verticales o bien a "pies derechos" firmes. Las maniobras a ejecutar en el cuadro eléctrico general se efectuarán subido a una banqueta de maniobra o alfombrilla aislante. Los cuadros eléctricos poseerán tomas de corriente para conexiones normalizadas blindadas para intemperie. La tensión siempre estará en la clavija "hembra", nunca en la "macho", para evitar los contactos eléctricos directos. Los interruptores diferenciales se instalarán de acuerdo con las siguientes sensibilidades: 300 mA. Alimentación a la maquinaria. 30 mA. Alimentación a la maquinaria como mejora del nivel de seguridad. 30 mA. Para las instalaciones eléctricas de alumbrado. Las partes metálicas de todo equipo eléctrico dispondrán de toma de tierra. El neutro de la instalación estará puesto a tierra. La toma de tierra se efectuará a través de la pica o placa de cada cuadro general. El hilo de toma de tierra, siempre estará protegido con macarrón en colores amarillo y verde. Se prohíbe expresamente utilizarlo para otros usos. La iluminación mediante portátiles cumplirá la siguiente norma: - Portalámparas estanco de seguridad con mango aislante, rejilla protectora de la bombilla dotada de gancho de cuelgue a la pared, manguera antihumedad, clavija de conexión normalizada estanca de seguridad, alimentados a 24 V. - La iluminación de los tajos se situará a una altura en torno a los 2 m., medidos desde la superficie de apoyo de los operarios en el puesto de trabajo. - La iluminación de los tajos, siempre que sea posible, se efectuará cruzada con el fin de disminuir sombras. - Las zonas de paso de la obra, estarán permanentemente iluminadas evitando rincones oscuros. No se permitirá las conexiones a tierra a través de conducciones de agua. No se permitirá el tránsito de carretillas y personas sobre mangueras eléctricas, pueden pelarse y producir accidentes. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 145 /1 50 No se permitirá el tránsito bajo líneas eléctricas de las compañías con elementos longitudinales transportados a hombro (pértigas, reglas, escaleras de mano y asimilables). La inclinación de la pieza puede llegar a producir el contacto eléctrico. 5.2.4. Medidas específicas para trabajos en la proximidad de instalaciones eléctricas en alta tensión Los Oficios más comunes en las instalaciones de alta tensión son los siguientes. - Instalación de apoyos metálicos o de hormigón. - Instalación de conductores desnudos. - Instalación de aisladores cerámicos. - Instalación de crucetas metálicas. - Instalación de aparatos de seccionamiento y corte (interruptores, seccionadores, fusibles, etc). - Instalación de limitadores de sobretensión (autoválvulas pararrayos). - Instalación de transformadores tipo intemperie sobre apoyos. - Instalación de dispositivos antivibraciones. - Medida de altura de conductores. - Detección de partes en tensión. - Instalación de conductores aislados en zanjas o galerías. - Instalación de envolventes prefabricadas de hormigón. - Instalación de celdas eléctricas (seccionamiento, protección, medida, etc). - Instalación de transformadores en envolventes prefabricadas a nivel del terreno. - Instalación de cuadros eléctricos y salidas en B.T. - Interconexión entre elementos. - Conexión y desconexión de líneas o equipos. - Puestas a tierra y conexiones equipotenciales. - Reparación, conservación o cambio de los elementos citados. Los Riesgos más frecuentes durante estos oficios son los descritos a continuación. - Deslizamientos, desprendimientos de tierras por diferentes motivos (no emplear el talud adecuado, por variación de la humedad del terreno, etc). - Riesgos derivados del manejo de máquinas-herramienta y maquinaria pesada en general. - Atropellos, colisiones, vuelcos y falsas maniobras de la maquinaria para movimiento de tierras. - Caídas al mismo o distinto nivel de personas, materiales y útiles. - Contactos con el hormigón (dermatitis por cementos, etc). - Golpes. - Cortes por objetos y/o herramientas. - Incendio y explosiones. Electrocuciones y quemaduras. - Riesgo por sobreesfuerzos musculares y malos gestos. - Contacto o manipulación de los elementos aislantes de los transformadores (aceites minerales, aceites a la silicona y piraleno). El aceite mineral tiene un punto de inflamación relativamente bajo (130º) y produce humos densos y nocivos en la combustión. El aceite a la silicona posee un punto de inflamación más elevado (400º). El piraleno ataca la piel, ojos y mucosas, produce gases tóxicos a temperaturas normales y arde mezclado con otros productos. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 146 /1 50 - Contacto directo con una parte del cuerpo humano y contacto a través de útiles o herramientas. - Contacto a través de maquinaria de gran altura. - Maniobras en centros de transformación privados por personal con escaso o nulo conocimiento de la responsabilidad y riesgo de una instalación de alta tensión. Las Medidas Preventivas de carácter general se describen a continuación. Se realizará un diseño seguro y viable por parte del técnico proyectista. Los trabajadores recibirán una formación específica referente a los riesgos en alta tensión. Para evitar el riesgo de contacto eléctrico se alejarán las partes activas de la instalación a distancia suficiente del lugar donde las personas habitualmente se encuentran o circulan, se recubrirán las partes activas con aislamiento apropiado, de tal forma que conserven sus propiedades indefinidamente y que limiten la corriente de contacto a un valor inocuo (1 mA) y se interpondrán obstáculos aislantes de forma segura que impidan todo contacto accidental. La distancia de seguridad para líneas eléctricas aéreas de alta tensión y los distintos elementos, como maquinaria, grúas, etc no será inferior a 3 m. Respecto a las edificaciones no será inferior a 5 m. Conviene determinar con la suficiente antelación, al comenzar los trabajos o en la utilización de maquinaria móvil de gran altura, si existe el riesgo derivado de la proximidad de líneas eléctricas aéreas. Se indicarán dispositivos que limiten o indiquen la altura máxima permisible. Será obligatorio el uso del cinturón de seguridad para los operarios encargados de realizar trabajos en altura. Todos los apoyos, herrajes, autoválvulas, seccionadores de puesta a tierra y elementos metálicos en general estarán conectados a tierra, con el fin de evitar las tensiones de paso y de contacto sobre el cuerpo humano. La puesta a tierra del neutro de los transformadores será independiente de la especificada para herrajes. Ambas serán motivo de estudio en la fase de proyecto. Es aconsejable que en centros de transformación el pavimento sea de hormigón ruleteado antideslizante y se ubique una capa de grava alrededor de ellos (en ambos casos se mejoran las tensiones de paso y de contacto). Se evitará aumentar la resistividad superficial del terreno. En centros de transformación tipo intemperie se revestirán los apoyos con obra de fábrica y mortero de hormigón hasta una altura de 2 m y se aislarán las empuñaduras de los mandos. En centros de transformación interiores o prefabricados se colocarán suelos de láminas aislantes sobre el acabado de hormigón. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 147 /1 50 Las pantallas de protección contra contacto de las celdas, aparte de esta función, deben evitar posibles proyecciones de líquidos o gases en caso de explosión, para lo cual deberán ser de chapa y no de malla. Los mandos de los interruptores, seccionadores, etc, deben estar emplazados en lugares de fácil manipulación, evitándose postura forzadas para el operador, teniendo en cuenta que éste lo hará desde el banquillo aislante. Se realizarán enclavamientos mecánicos en las celdas, de puerta (se impide su apertura cuando el aparato principal está cerrado o la puesta a tierra desconectada), de maniobra (impide la maniobra del aparato principal y puesta a tierra con la puerta abierta), de puesta a tierra (impide el cierre de la puesta a tierra con el interruptor cerrado o viceversa), entre el seccionador y el interruptor (no se cierra el interruptor si el seccionador está abierto y conectado a tierra y no se abrirá el seccionador si el interruptor está cerrado) y enclavamiento del mando por candado. Como recomendación, en las celdas se instalarán detectores de presencia de tensión y mallas protectoras quitamiedos para comprobación con pértiga. En las celdas de transformador se utilizará una ventilación optimizada de mayor eficacia situando la salida de aire caliente en la parte superior de los paneles verticales. La dirección del flujo de aire será obligada a través del transformador. El alumbrado de emergencia no estará concebido para trabajar en ningún centro de transformación, sólo para efectuar maniobras de rutina. Los centros de transformación estarán dotados de cerradura con llave que impida el acceso a personas ajenas a la explotación. Las maniobras en alta tensión se realizarán, por elemental que puedan ser, por un operador y su ayudante. Deben estar advertidos que los seccionadores no pueden ser maniobrados en carga. Antes de la entrada en un recinto en tensión deberán comprobar la ausencia de tensión mediante pértiga adecuada y de forma visible la apertura de un elemento de corte y la puesta a tierra y en cortocircuito del sistema. Para realizar todas las maniobras será obligatorio el uso de, al menos y a la vez, dos elementos de protección personal: pértiga, guantes y banqueta o alfombra aislante, conexión equipotencial del mando manual del aparato y plataforma de maniobras. Se colocarán señales de seguridad adecuadas, delimitando la zona de trabajo. 5.3. Disposiciones específicas de seguridad y salud durante la ejecución de las obras Cuando en la ejecución de la obra intervenga más de una empresa, o una empresa y trabajadores autónomos o diversos trabajadores autónomos, el promotor designará un coordinador en materia de seguridad y salud durante la ejecución de la obra, que será un técnico competente integrado en la dirección facultativa. Cuando no sea necesaria la designación de coordinador, las funciones de éste serán asumidas por la dirección facultativa. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 148 /1 50 En aplicación del estudio básico de seguridad y salud, cada contratista elaborará un plan de seguridad y salud en el trabajo en el que se analicen, estudien, desarrollen y complementen las previsiones contenidas en el estudio desarrollado en el proyecto, en función de su propio sistema de ejecución de la obra. Antes del comienzo de los trabajos, el promotor deberá efectuar un aviso a la autoridad laboral competente. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 149 /1 50 6. Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual 6.1. Introducción La ley 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales, determina el cuerpo básico de garantías y responsabilidades preciso para establecer un adecuado nivel de protección de la salud de los trabajadores frente a los riesgos derivados de las condiciones de trabajo. Así son las normas de desarrollo reglamentario las que deben fijar las medidas mínimas que deben adoptarse para la adecuada protección de los trabajadores. Entre ellas se encuentran las destinadas a garantizar la utilización por los trabajadores en el trabajo de equipos de protección individual que los protejan adecuadamente de aquellos riesgos para su salud o su seguridad que no puedan evitarse o limitarse suficientemente mediante la utilización de medios de protección colectiva o la adopción de medidas de organización en el trabajo. 6.2. Obligaciones generales del empresario Hará obligatorio el uso de los equipos de protección individual que a continuación se desarrollan. 6.2.1. Protectores de la cabeza - Cascos de seguridad, no metálicos, clase N, aislados para baja tensión, con el fin de proteger a los trabajadores de los posibles choques, impactos y contactos eléctricos. - Protectores auditivos acoplables a los cascos de protección. - Gafas de montura universal contra impactos y antipolvo. - Mascarilla antipolvo con filtros protectores. - Pantalla de protección para soldadura autógena y eléctrica. 6.2.2. Protectores de manos y brazos - Guantes contra las agresiones mecánicas (perforaciones, cortes, vibraciones). - Guantes de goma finos, para operarios que trabajen con hormigón. - Guantes dieléctricos para B.T. - Guantes de soldador. - Muñequeras. - Mango aislante de protección en las herramientas. 6.2.3. Protectores de pies y piernas - Calzado provisto de suela y puntera de seguridad contra las agresiones mecánicas. - Botas dieléctricas para B.T. - Botas de protección impermeables. - Polainas de soldador. Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 150 /1 50 - Rodilleras. 6.2.4. Protectores del cuerpo - Crema de protección y pomadas. - Chalecos, chaquetas y mandiles de cuero para protección de las agresiones mecánicas. - Traje impermeable de trabajo. - Cinturón de seguridad, de sujeción y caída, clase A. - Fajas y cinturones antivibraciones. - Pértiga de B.T. - Banqueta aislante clase I para maniobra de B.T. - Linterna individual de situación. - Comprobador de tensión. 6.2.5. Equipos adicionales de protección para trabajos en la proximidad de instalaciones eléctricas de alta tensión - Casco de protección aislante clase E-AT. - Guantes aislantes clase IV. - Banqueta aislante de maniobra clase II-B o alfombra aislante para A.T. - Pértiga detectora de tensión (salvamento y maniobra). - Traje de protección de menos de 3 kg, bien ajustado al cuerpo y sin piezas descubiertas eléctricamente conductoras de la electricidad. - Gafas de protección. - Insuflador boca a boca. - Tierra auxiliar. - Esquema unifilar - Placa de primeros auxilios. - Placas de peligro de muerte y E.T. SUBESTACIÓN ELÉCTRICA REDUCTORA 66/13.2 KV DE TAUSTE PLANOS AUTOR Carlos Pola Ferrández DIRTECTOR Ángel Santillán Lázaro ESPECIALIDAD Electricidad CONVOCATORIA Diciembre de 2011 Proyecto final de carrera: Carlos Pola Ferrández Subestación Eléctrica Reductora 66/13.2KV de Tauste 1/2 INDICE DE PLANOS INDICE DE PLANOS Plano de situación Plano 1 Plano de emplazamiento Plano 2 Esquema unifilar simplificado Plano 3 Esquema unifilar de los servicios auxiliares Plano 4 Esquema unifilar del inversor Plano 5 Planta general de la subestación Plano 6 Plano eléctrico general de la subestación Plano 7 Perfil general de la subestación Plano 8 Perfil posición de línea Plano 9 Perfil posición de trafo Plano 10 Plano planta general de cimentaciones y canales Plano 11 Red de tierras de la subestación Plano 12 Vistas de la caseta de control Plano 13 Disposición de los elementos eléctricos en la caseta de control Plano 14 Plantas de la caseta de control. Cimentaciones y solera. Prefabricados y servicios auxiliares Plano 15 Cortes de la caseta de control Plano 16