La mejora de la calidad y continuidad de suministro eléctrico en la red de media tensión (MT), y por otro lado, la reducción de los costes globales se encuentran entre las mayores preocupaciones de las compañías de distribución eléctrica.
En el campo de los centros de transformación MT/BT pertenecientes a las compañías de distribución eléctrica, la reflexión sobre la reducción de costes en centros de transformación ha ido encaminada a acortar la longitud de las líneas en BT (que es donde hay mas pérdidas) y, por lo tanto, a aproximar el centro de transformación MT/BT al consumo. La primera consecuencia es el aumento del número de centros de transformación de menor potencia instalada (normalmente con un transformador hasta 630 k VA) conectados a la red con una configuración en anillo para garantizar la continuidad de servicio.
La mejora de la calidad de servicio ha conllevado el desarrollo del telemando de la red de distribución en Media Tensión.
Concepto de centros compacto MT/BT
Schneider Electric ha estado trabajando desde finales de los años 90 con diferentes compañías de distribución eléctrica (Iberdrola, ENDESA, UFDSA...) en la optimización de los centros de transformación MT/BT en 24 kV y 36 kV. Fruto de este trabajo son los diferentes centros compactos (centro de transformación prefabricado siguiendo la actual denominación según MIE RAT 01), donde sobre una plataforma móvil o fija se sitúan los diferentes elementos del centro de transformación (celda MT, transformador y cuadro de baja) debidamente interconectados (por cable o con uniones directas).
Un centro compacto MT/BT responde a lo que sería un centro de transformación MT/BT (24kV o 36kV) de distribución pública conectado a un bucle o un anillo en MT con:
2 funciones de línea (interruptores) para maniobrar en el bucle (400 A o 630 A/16 kA o 20kA).
1 función de protección con interruptor y fusibles combinados.
1 transformador de llenado integral en aceite ONAN hasta 630 kVA.
1 cuadro BT de distribución pública con salidas compuestas por bases de fusibles y adaptado a las normas de cada compañía.
Interconexiones (con cable o directas) MT y BT entre los diferentes elementos (función de protección con transformador, cuadro BT con transformador).
Accesorios (dependiendo de cada compañía): circuito de disparo, iluminación, etc.
El centro compacto, para cada compañía eléctrica se define únicamente por unos pocos parámetros:
Nivel de aislamiento : 24 kV o 36 kV
Intensidad de las funciones de línea : 400 A o 630 A Intensidad de cortocircuito: 12,5 kA, 16 kA o 20 kA.
Potencia del transformador: 250kVA, 400 kVA o 630 kVA.
Tensión primaria del transformador en kV
Dentro de los centros compactos distinguimos 3 tipos en función de su ubicación:
• Centro compacto de interior (tipo plataforma móvil) para locales de edificios.
• Centro compacto en edificio prefabricado de hormigón de superficie de maniobra exterior ocupando una superficie de unos 4,5 m2 y con una altura vista no superior a 2m.
• Centro compacto en edificio prefabricado de hormigón subterráneo ocupando una superficie de unos 9 m2 y con las opciones de ventilación horizontal o vertical (chimeneas).
En el caso de centro compacto en prefabricado de hormigón, en el suministro se incluye la cuba de recogida de aceite, la red de tierras interior y los accesorios propios de un centro llave en mano (iluminación, red de tierras interior, etc.). Para la instalación es necesario haber realizado previamente una excavación (foso) en el terreno y la red de tierras exterior. Tras la ubicación en el foso, se requiere realizar las conexiones de los cables MT de línea y la conexión al cuadro BT y las conexiones de las redes de tierra.
Ventajas de los centros compactos.
Calidad en origen: el conjunto se suministra totalmente montado y ensayado; lo que conlleva facilitar la gestión logística de materiales (una única referencia para un centro completo), un mantenimiento reducido, la reducción de intervenciones, ahorro de mano de obra en la instalación, facilidad para la intercambiabilidad y posibilidad de posteriores traslados.
Las reducidas dimensiones del centro compacto permiten optimizar la superficie del local destinado al centro de transformación o disminuir el impacto medioambiental en las soluciones con prefabricado de hormigón. ´
Las soluciones compactas de interior, debido a su cómoda manipulación (plataforma móvil), facilitan la ubicación e instalación en locales de edificios. Para cada tipo de solución existe un proyecto tipo realizado por la compañía de distribución.
Las soluciones en edificio prefabricado de superficie, debido a sus reducidas dimensiones, permiten una fácil instalación sin necesidad de cimentación.
Las conexiones BT y MT entre diferentes elementos permiten simplificar la instalación, reducir las pérdidas BT y disminuir el número de averías con respecto a una solución tradicional (especialmente si la conexión es directa)
Rápida sustitución de un centro por otro (avería o aumento de potencia) minimizando el tiempo de no suministro.
La filosofía del centro compacto también se está aplicando en algunos parques fotovoltaicos con transformadores hasta 630 kVA donde el inversor se ubica fuera del centro.
Normativa
En el año 1997 se publicó la norma UNE-EN 61330/97 sobre centros de transformación prefabricados, hoy día de obligado cumplimiento (según MIE-RAT 02). Esta norma ha constituido un referente clave para el desarrollo de los centros compactos instalados en prefabricado de hormigón. En esta norma se clasifican las envolventes de los centros en función de los resultados de un ensayo de ventilación. En este ensayo se analiza la diferencia de temperatura del aceite del transformador entre dos situaciones:
Transformador o centro compacto fuera de la envolvente.
Transformador o centro compacto dentro de la envolvente con puertas cerradas.
Actualmente hay tres clases (esta norma se está revisando a nivel de CEI):
Clase 10: la diferencia de temperaturas es menor que 10 K.
Clase 20: la diferencia de temperaturas es mayor que 10 K e inferior a 20 K.
Clase 30: la diferencia de temperaturas es mayor que 20 K e inferior a 30 K.
Telemando de centros MT/BT
Uno de los objetivos de las compañías eléctricas es mejorar la calidad y continuidad de servicio (TIEPI), para ello es necesario telemandar más funciones de línea en los centros de transformación (tradicionales o compactos) conectados en anillo a la red de MT, lo que permite:
- Detección inmediata de un tramo de la red con defecto y aislarlo.
- Explotación eficaz de la red (reconfiguración a distancia, reducción del tiempo de reconexión y puesta en servicio inmediata de las zonas afectadas una vez aislado el tramo en defecto).
- Reducir el TIEPI (factor de energía no distribuida) y su impacto económico.
- Minimizar las intervenciones en centros (seguridad del personal y ahorro).
La tendencia en estos últimos años ha sido:
- Solución de telemando más compacta (tanto a nivel de equipo como administrativo).
- Aparamenta MT telemandada en fábrica (telemando integrado), lo que garantiza la calidad en origen disminuyendo así la posibilidad de error humano en el conexionado y la puesta en marcha.
- Reducción del coste global de la instalación y facilidad en la puesta en marcha.
- Disminuir el número de interlocutores para realizar, instalar y poner en marcha un centro telemandado.
La necesidad de telemandar un centro de transformación puede surgir tanto de centros nuevos como en centros ya existentes, lo que obliga a tener 2 tipos de soluciones:
- Telemando integrado en aparamenta MT en origen (centros nuevos) o en KIT para integrar telemando en centro existente.
- Telemando tipo KIT para integrar los equipos en la celda existente.
Las características que debe tener una unidad de telemando integrada en MT son:
- Controlar los interruptores de línea.
- Garantizar una explotación segura del centro, tanto en local como a distancia desde el centro de control.
- ofrecer la máxima garantía en la maniobra de los interruptores. Por ello debe estar dotada de sistema fiable de alimentación de respaldo con baterías.
- Incorporar detectores de paso de falta tanto de defectos polifásicos como monofásicos.
- Estar adaptada al protocolo deseado por el cliente, con su centro de control. Para ello deberá poder alimentar y alojar los equipos de telecomunicaciones deseados por el cliente (módem telefónico, radio, GSM, ethernet, etc.).
- Ser un equipo integrado o fácilmente integrable en la aparamenta MT.
Los centros compactos han evolucionado en los últimos años con la integración del telemando en origen.
Por otro lado existen compañías de distribución eléctrica que han apostado por la tecnología del PLC (Power Line Communications) para transmitir de manera eficiente las señales del telemando a través de la propia red de Media Tensión, lo que permite utilizar su propia infraestructura de red como soporte físico y evitar las desventajas de otro tipo de soportes físicos (interferencias, concesión de licencias e infraestructura de cable adicional).
Conclusión
El ahorro de superficie del local, la reducción de perdidas en BT, el menor coste logístico (gestión de material, calidad, etc.), el mantenimiento reducido, disminuir el número de intervenciones, la posibilidad de telemando (integrado o a posteriori) y el ahorro de mano de obra de instalación conllevan una reducción de costes global asociados al centro de transformación con respecto a las soluciones tradicionales.
