distribucat by Marcombo

Si le interesa ver el libro completo, regístrese con el siguiente código en www.marcombo.info

DISTRIBUCAT

En pocas horas recibirá un enlace con el libro completo

INSTAL.LACIONS DE DISTRIBUCIÓ Asunción León José Manuel Espinosa

Instal·lacions de distribució Primera edició, 2016 © 2016 Asunción León, José Manuel Espinosa © 2016 MARCOMBO, S.A. www.marcombo.com © 2016 LEZAMIT, S.L. Dissey de la coberta: ENEDENU DISSENY GRÀFIC Fotografia: Thinkstock, autors «Qualsevol forma de reproducció, distribució, comunicació pública o transformació d’aquesta obra només pot ésser realitzada amb la autorització dels seus titulars, llevat excepció prevista per la llei. Dirigiu-vos a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos) si necessita fotocopiar o escanejar algun fragment d’aquesta obra». ISBN: 978-84-267-2258-4 D.L.: B-20742-2015 Imprès a Grafo Printed in Spain

Índex general Unitat 1

El sistema elèctric de potència .............. 1 1.1. Introducció ................................................2 1.2. El subsistema de producció .....................3 1.3. El subsistema de transport........................4 1.4. El subsistema de distribució .....................7 1.5. Representació esquemàtica ...................9

2.9. Posada en servei i manteniment d’un CT .....................................................56 2.9.1. Recepció d’un nou CT ..........................56 2.9.2. Posada en servei d’un nou CT..............58 2.9.3. Identificació de riscos d’operació ........................................ 60 2.9.4. Manteniment d’un CT ........................ 60

Unitat 3

1.6. Connexió a la xarxa de distribució .........9 1.6.1. Xarxa en baixa tensió......................... 10 1.6.2. Xarxa d’alta tensión ........................... 10

Xarxes aèries de distribució en baixa tensió ....................................... 65

1.7. La telegestió del sistema elèctric..........14

3.2. Xarxa posada ..........................................69

Unitat 2

Centres de transformació ...................... 19 2.1. Qué son els centres de transformació? ..................................20 2.1.1. Concepte de centre de transformació....................................20 2.1.2. Classificació dels CT...............................21

2.2. Elements bàsics d’un CT.........................25 2.2.1. El transformador de potència ..............25 2.2.2. Aparellatge de protecció en un CT ..................................................30 2.2.3. Quadres modulars de BT .......................35 2.2.4. Transformadors de mesura....................35

2.3. Sistemes de cel.les en els CT ..................39 2.3.1. Concepte de cel.la ...............................39 2.3.2. Aparellatge en AT per a cel.les ............40

2.4. Esquemes unifilars de CT ........................41 2.4.1. CT de companyia ..................................41 2.4.2. CT d’abonat ...........................................42

2.5. Posada a terra d’un CT ..........................45 2.5.1. Tipus de posada a terra ........................45

2.6. Tipus de cables utilitzats en CT ..............49 2.6.1. Cables unipolars d’AT ............................50 2.6.2. Conductors i cables per a terres ..........51

2.7. Seguretat en un CT .................................51 2.7.1. Equips de protecció individual (EPI) ........................................51 2.7.2. Regles d’or ..............................................52

2.8. Operacions de muntatge d’un CT .......53

3.1. Introducció ..............................................66 3.2.1. Traçat i components..............................69 3.2.2. El muntatge.............................................73

3.3. Xarxa tibada ............................................77 3.3.1. Components i esquemes ......................77 3.3.2. El muntatge.............................................82

3.4. Riscos i mesures preventives ..................84 3.5. Manteniment i localització d’avaries en xarxes aèries......................85 3.5.1. Manteniment de línies ........................ 85 3.5.2. Localització d’avaries ........................ 86 3.6. Càlcul de secció dels conductors.......................................86 3.6.1. Per intensitat admissible ........................87 3.6.2. Per caiguda de tensió ...........................92 3.6.3. Per pèrdua de potència .......................97 3.6.4. Per intensitat de curtcircuit ...................99

Unitat 4

Xarxes subterrànies de distribució en baixa tensió ..................................... 105 4.1. Introducció ............................................106 4.2. Formes d’instal.lació i materials...........106

4.2.1. Sistemes d’instal.lació ..........................106 4.2.2. Tipus de cables, tubs i terminals ..............................................108

4.3. Execució de línies subterrànies de BT .......................................................110 4.3.1. Condicions generals ............................110 4.3.2. Execució d’una xarxa subterrània enterrada de BT....................................112

4.3.3. Execució d’una xarxa subterrània de BT a l’aire .........................................118 4.3.4. Execució d’empalmaments rectes i en derivació ........................................120

4.4. Riscos, posada en servei i localització d’avaries..........................122 4.4.1. Riscos i mesures preventives ...............122 4.4.2. Posada en servei ..................................123 4.4.3. Localització d’avaries..........................124

6.3. Caixes generals de protecció (CGP)..............................171 6.3.1. Emplaçament .......................................172 6.3.2. Instal.lació .............................................173 6.3.3. Tipus de CGP ........................................175 6.3.4. Elecció de la CGP ................................180 6.3.5. Elecció dels fusibles per a la CGP .........................................183

4.5. Càlcul de secció dels conductors ......126

6.4. Caixes de protecció i mesura (CPM) ......................................189

4.5.1. Per intensitat màxima admissible .......126 4.5.2. Per caiguda de tensió .........................131 4.5.3. Per pèrdua de potència .....................133 4.5.4. Per intensitat de curtcircuit .................134

6.5. Bases tripolars verticals .........................191

4.6. Sistemes de connexió del neutre i de les masses en xarxes de distribució de BT...............................135 4.6.1. Esquema IT ............................................136 4.6.2. Esquema TT ...........................................137 4.6.3. Esquema TN ..........................................137 4.6.4. Aplicació dels 3 tipus d’esquemes ....138

Unitat 5

Connexió a la xarxa de distribució d’una instal.lació receptora ................ 143 5.1. Introducció ............................................144 5.2. Previsió de càrregues per a subministraments en BT.........................144 5.2.1. Consideracions sobre la previsió de càrregues ........................................144 5.2.2. Càrrega corresponent a un edifici destinat principalment a habitatges ................145 5.2.3. Càrrega corresponent a un edifici destinat a concentració d’indústries ...................153 5.2.4. Subministraments monofàsics .............153

6.4.1. Instal.lació i característiques ...............189 6.4.2. Models ...................................................190 6.4.3. Elecció de la CPM................................191 6.5.1. Definició i característiques ..................191 6.5.2. Selecció .................................................192

6.6. Línia general d’alimentació ................192 6.6.1. Definició i característiques ..................192 6.6.2. Traçat i instal.lació................................193 6.6.3. Tipus de cable utilitzats en les LGA .............................................193 6.6.4. Càlcul de la LGA ..................................194

6.7. Centralització de comptadors ............199 6.7.1. Definició i característiques ..................199 6.7.2. Comptadors d’energia elèctrica.......200 6.7.3. Elements d’una centralització de comptadors ....................................202 6.7.4. Determinació de la configuració d’una centralització de comptadors ....................................205 6.7.5. Cablejat de la centralització de comptadors ....................................207

6.8. Derivacions individuales .......................209 6.8.1. Definició i característiques ..................209 6.8.2. Traçat i instal.lació................................210 6.8.3. Tipus de cables utilitzats en les DI .................................................213 6.8.4. Càlcul de les DI.....................................215

5.3. Connexions de servei. Tipus i instal.lació ............................................154

6.9. Dispositius generals de comandament i protecció ..................223

5.3.1. Tipus de connexions de servei ............155 5.3.2. Instal.lació de connexions de servei ................................................158 5.3.3. Càlcul de connexions de servei .........159

6.9.1. Definició i característiques ..................223 6.9.2. L’interruptor de control de potència (ICP) ................................225 6.9.3. L’interruptor general automàtic (IGA) ...................................226 6.9.4. L’interruptor diferencial general.........227 6.9.5. El limitador de sobretensió ..................227

Unitat 6

Configuració de les instal.lacions elèctriques d’enllaç ............................. 167 6.1. Definició .................................................168 6.2. Esquemes generals de les instal.lacions d’enllaç......................168 6.2.1. Esquema per a un sol usuari ...............168 6.2.2. Esquemes per a més d’un usuari.............................................169

6.10. Instal.laciones de posada a terra ...................................................228

6.10.1. Definició i finalitat ...............................228 6.10.2. Elements del sistema de posada a terra..............................229 6.10.3. Execució del sistema de posada a tierra .............................231 6.10.4. Càlcul i disseny de la posada a terra d’un edifici..............................232

6.11. Muntatge d’instal.lacions d’enllaç ................................................238 6.11.1. Operacions de muntatge .................238 6.11.2. Identificació de riscos i mesures preventives .........................240

6.12. Manteniment d’instal.lacions d’enllaç ................................................241

6.12.1. Recepció de la instal.lació ...............241 6.12.2. Posada en servei de la instal.lació .................................241 6.12.3. Operacions de manteniment...........242 6.12.4. Avaries tipus de les instal.lacions d’enllaç ...............................................242

Unitat 7

Documentació tècnica de les instal.lacions .............................. 249 7.1. Procediment per a una instal.lació elèctrica .................................................250 7.2. Documentació tècnica .......................250 7.2.1. El projecte tècnic .................................251 7.2.2. La memòria tècnica de disseny .........254

7.3. Execució i tramitació d’instal.lacions elèctriques...................256 7.3.1. L’execució de la instal.lació ...............256 7.3.2. Tramitació de la documentació ........259

7.4. Posada en servei i verificacions .........................................259 7.5. Inspeccions ............................................264 7.5.1. Qui realitza les inspeccions? ...............264 7.5.2. Procediment i resultat de les inspeccions ................................265

7.6. Reglamentació bàsica ........................269

Unitat 1

El sistema elèctric de potència

En aquesta unitat veurem: 1.1. Introducció 1.2. El subsistema de producció 1.3. El subsistema de transport 1.4. El subsistema de distribució 1.5. Representació esquemàtica 1.6. Connexió a la xarxa de distribució 1.7. La telegestió del sistema elèctric

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

1.1 Introducció Tal com està concebut el mode de vida dels paï sos desenvolupats, l’energ ia elèctrica s’h a de considerar un bé essencial. er aix s espera ue el subministrament sigui continu en el temps i distribu t en l espai, i ue aix uedi assegurada la disponibilitat per a ualsevol s, sigui dom stic, industrial o comercial. conseguir aix implica l exist ncia d una infraestructura ue possibiliti el recorregut del corrent el ctric des del seu origen fins al seu des . L electricitat s obté a les plantes de producció a partir d altres formes d energia (mec nica, calor fica, etc.) mitjan ant diverses transformacions. Com ue per al seu funcionament s han d aprofitar certes caracter sti ues geogr fi ues o ue estiguin a prop d una s rie de recursos naturals, o simplement per motius de seguretat, les centrals solen ubicar- se en punts allunyats de les z ones de més demanda, com h o són els nuclis urbans i industrials. D’altra banda, la capacitat de g eneració de moltes d’aquestes centrals permet proveir un g ran nombre de consumidors. més, la generació se sol realitzar en alta tensió (sen als de corrent altern sinuso dal entre fases superiors a 1 k ) i el consum en baixa tensió (tensió nominal entre fases en altern igual o inferior a 1 k ). uestes circumstàn cies fan que sig ui necessari un mitj à de transmissió i adaptació dels paràm etres dels senyals elèctrics des dels punts de generació als punts de consum, ue permeti tant l apropament com la ramificació per arribar fins a cadascun dels usuaris finals és el denominat sistema elèctric. ddicionalment a la funció de canalització, el Sistema El ctric constitueix una pe a fonamental per donar garantia i ualitat al servei el ctric, ja ue l energia ue arriba a un determinat punt de consum pot procedir de diverses centrals i seguir diversos camins. més, facilita tant la gestió dels excedents de generació regionals com l’elecció d’ubicació de noves centrals. El sistema elèctric es compon de tres subsistemes diferents: el de producció, el de transport i el de distribució (Figura 1.1.). Cadascun d ells s estudia per separat.

Figura 1.1. Elements del sistema el ctric.

Exercicis 1. Per què és necessari el sistema elèctric? 2. Imag ina i ex plica com h auria de ser el consum i la g eneració d’energ ia elèctrica si no h i h ag ués un sistema elèctric. 3. na l nia el ctrica amb tensió efica entre fases de 1000 , com es classificaria d acord amb la seva tensió?

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

1.2 El subsistema de producció El subsistema de producció est constitu t per totes les centrals generadores d energia el ctrica ue proveeixen el pa s, independentment de la seva pot ncia. Les centrals es poden classificar en funció del tipus d energia ue es transforma en electricitat. ix , es distingeix entre els tipus de fonts seg ents: • Fonts d’energia no renovables. Són presents en la natura en uantitats finites i no es renoven a curt ter-

mini, pel ue la seva utilització indiscriminada en comporta l esgotament. Tradicionalment, la major part de l energia el ctrica generada procedeix d a uest tipus de fonts, i els combustibles f ssils (carbó, petroli i gas natural) i els combustibles nuclears (urani i plutoni) són la mat ria primera per a la seva producció. Les centrals on es realitz a la seva transformació en electricitat es denominen centrals tèrmiques i es diferencia entre: - Centrals tèrmiques clàssiques. mb la combustió d un combustible f ssil es produeix vapor d aigua a

alta pressió. uest vapor escomet els leps d una turbina i fa ue giri el seu eix. Com ue a uest eix està acoblat a un alternador elèctric, el moviment rotatori ocasiona l’aparició de corrent elèctric.

- Centrals tèrmiques nuclears. Operen de manera anàl og a a les anteriors tret que la font de calor proce-

deixi d una reacció nuclear en cadena produ da en la fissió d un element radioactiu.

Central tèrmica nuclear

Central hidràulica

Central solar fotovoltaica

Central eòlica

Figura 1.2. Diverses centrals elèctriques. • Fonts d’energia renovables. L’energ ia que es transforma en electricitat procedeix d’una matèria o un fe-

nomen ue es renova o es repeteix constantment. El seu potencial és inesgotable per u es genera en la natura de manera con nua. L energia hidr ulica, e lica, solar, biomassa o l oce nica, i l obtinguda a partir de residus pertan en a a uest grup. En els ltims an s s observa una tend ncia creixent a utilitzar a uest tipus d energies ue a poc a poc van guan ant terren a les centrals t rmi ues.

L’obtenció d’energ ia elèctrica a través de fonts renovables maj orità riament es basa en la mateix a transformació sica ue es produeix en les centrals t rmi ues men s en el cas de les centrals solars fotovoltai ues. Fonts d’energia

Renovables

Percentatges

H idroelèctrica

E lica

Solar fotovoltaica

Gràfic

Solar t rmica

Biomassa i altres Cogeneració i tractament de residus (purins, llots)

Tèrmica clà ssica

Tèrmica nuclear

20 Taula 1.1. roducció d energia el ctrica a Espan a el 201 segons el tipus de font.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

El mercat el ctric espan ol actual es caracteritza per desenvolupar-se en r gim de lliure compet ncia. Els productors d’electricitat realitz en ofertes de venda d’energ ia mentre que els comercialitz adors i altres subj ectes realitzen ofertes d ad uisició, i aix es produeixen les transaccions comercials sota la gestió de l Operador del Mercat. Espan a, a uestes funcions de supervisió les realitza l entitat denominada Operador del ercat Ib ric de l Electricitat (O IE), ue assumeix l administració del sistema d ofertes de compra i venda d energia. La producció d energia el ctrica a partir de fonts renovables, cogeneració d alta efici ncia i tractament de residus reben una consideració especial. er u puguin assolir la rendibilitat i competir en condicions d’ig ualtat amb altres formes de producció, a més de percebre els ing ressos derivats de la venda de la producció d energia el ctrica en el mercat de lliure compet ncia, poden ser objecte d una retribució regulada espec fica ue complementaria els seus ingressos. uesta contraprestació addicional té un car cter excepcional.

Exercicis 4. Busca informació sobre el nombre de centrals nuclears ue hi ha a Espan a i la pot ncia total ue produeixen ( .unesa.es). 5. D acord amb la informació de la taula 1.1., dóna la teva opinió sobre l e uilibri de la producció d energia el ctrica al nostre pa s pel ue fa a l s d energia renovable i no renovable. 6. Busca estad sti ues de la producció d energia el ctrica a Espan a en els ltims an s ( .unesa.es) i analitza l evolució de la producció dels diferents tipus d energia en a uest per ode de temps. 7. Dividiu la classe en diversos grups i ue cada un esbrini com s obté electricitat en cadascun dels tipus de fonts renovables. Després, poseu- h o en comú.

1.3 El subsistema de transport El subsistema de transport s’encarreg a d’apropar l’energ ia produï da en les centrals als nuclis de consum per la seva posterior distribució. S inicia en les subestacions transformadores elevadores de les centrals generadores i, a través de les l nies de transport, arriba a les subestacions de transformació reductores.

Transformacions que requereixen el transport i la distribució d’energia elèctrica El transport i la distribució d energia el ctrica re uereixen transformacions en el sistema de tensions i corrents propis de la g eneració. Per una banda, h i h a la necessitat d’adaptar els paràm etres de g eneració amb els d utilització, ja ue l ona de tensió produ da té un valor efica entre i 25 k , mentre ue el consum, per raons de seguretat, s ha de fer a baixa tensió. er a més, hi ha el problema de les p rdues energ ti ues ue es produeix en en aquesta operació, que són: • Pèrdua de potència per efecte Joule. Un percentatg e de l’energ ia transportada es dissipa al medi en for-

ma de calor. El seu valor dep n de la intensitat de corrent al uadrat i de la resist ncia de la l nia, la ual és proporcional a la seva long itud.

• Pèrdua d’energia potencial per caiguda de tensió. També es produeix per la resistència elèctrica del con-

ductor i és proporcional a aquesta i a la intensitat de corrent que el travessa.

Els valors d a uestes p rdues són considerables durant el transport, ja ue les longituds cobertes solen ser importants. Per reduir- les, es recorre a l’ús de transformadors elèctrics que eleven la tensió a canvi de reduir la intensitat de corrent per a una mateixa pot ncia. (Figura 1. .) Transformador Ideal

V 1 , I1

V 2 , I2 V 2 > V1

V1 × I1 = V2 × I2

Figura 1.3. Paper del transformador en el transport i distribució d’energ ia elèctrica.

I2 < I1

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Per ex emple, una reducció del corrent a la meitat suposa que la potència perduda en el transport es redueix i a la quarta part i la caig uda de tensió a la meitat.

I1 I2 = 2 P

2 2

=R · I =R ·

( ( I1 2

R · I1 4

Tenint en compte que s’h a d’elevar la tensió per al transport, en aquest subsistema apareix en els elements seg ents: • Subestació. É s el conj unt de tot l’aparellatg e elèctric, elements de control i l’obra civil necessà ria on

es realitza alguna de les funcions seg ents: transformació de la tensió, la fre ncia, el nombre de fases, rectificació, compensació del factor de pot ncia i connexió de dos o més circuits. Es diferencia entre: - Subestació de maniobra o centre de repartiment. S hi produeix la connexió i maniobra de dos o més

circuits.

- Subestació de transformació. Conté un o diversos transformadors de potència, els secundaris dels

uals s utilitzen per alimentar altres subestacions o centres de transformació. Tant el primari com el secundari operen a alta tensió. Poden ser, al seu torn, elevadores quan la tensió del secundari supera la del primari, o reductores en el cas contrari.

Les dues funcions, la transformació i la maniobra, es poden realitz ar de manera combinada en una única subestació.

Línia de transport

Subestació de transport

Figura 1.4. Elements del subsistema de transport. • Línies de transport. Les constitueixen tant els conductors el ctrics com els elements destinats a la seva

subjecció i protecció utilitzats en el transport d energia el ctrica. Segons el Reglament de Línies Elèctriques d’Alta Tensió, les l nies es classifi uen d acord amb els grups re ectits en la Taula 1.2. Designació

Categoria Especial

Característiques

Tensions nominals entre fases (kV)

Un 220 k

400

Un 220 k ue pertan in a la x arx a de transport

220 150

Primera Categ oria

220 k

66 k

1 2 110

Segona Categoria

66 k

66 45

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Designació

Característiques

Tensions nominals entre fases (kV) 0 25 20

Tercera Categ oria

15 10 6 3

Taula 1.2. Classificació de les l nies d alta tensió i valors de tensió normalitzats. Les senyalades amb asterisc són les d’ús preferent.

Recorda... Es consideren de transport les línies de categoria especial, és a dir, aquelles de tensió assignada eficaç entre fases de 220 o m s, junt amb línies de tensions inferiors, el col.lapse de les quals afectaria considerablement el funcionament del sistema, com poden ser les de connexió internacional o amb els sistemes insulars.

La xarxa de transport a Espanya Espan a la xarxa de transport és propietat de l empresa Red Eléctrica de España (REE), ue s encarrega de la instal lació i el manteniment. Les compan ies el ctri ues utilitzen a uesta xarxa per fer arribar l energia als consumidors pag ant uns peatg es d’accés a les x arx es i càr recs associats als costos del sistema, tots ells regulats. ix s aconsegueix una efici ncia més gran i un s més racional de les l nies, les uals tenen una estructura mallada per facilitar les interconnex ions entre els diferents punts. er altra banda, la REE realitza la funció d Operador del Sistema ue, en ess ncia, consisteix a coordinar ade uadament la producció d energia amb el seu transport amb les millors garanties per a la ualitat i continu tat del subministrament. ix , entre altres activitats, gestiona els programes d intercanvi internacional d electricitat, la connexió de noves l nies i la interconnexió de les existents, els plans de restabliment del subministrament després d’una interrupció, etc.

Figura 1.5. Sen alització de Red Eléctrica de España ue caracteritza les l nies de transport.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Exercicis 8. er u creus ue s utilitza corrent altern per al transport d energia el ctrica Raona la resposta. 9. Explica u és una subestació i uins tipus hi ha. 10. Com classificaries una l nia a ria de 66 k ue serveix per intercanviar energia amb Fran a I una l nia subterr nia de 1 2 k ue interconnecta la pen nsula amb l arxip lag balear 11. De ui són propietat les l nies de transport a Espan a Si una compan ia el ctrica les vol utilitzar, què h a de fer? 12. Explica les funcions de l operador del mercat i l operador del sistema en el sistema el ctric, indicant uines entitats realitzen a uesta funció a Espan a.

1.4 El subsistema de distribució L ltima baula del sistema el ctric és el subsistema de distribució, que està format pels conductors i els accessoris de subj ecció, protecció i control que realitz en funcions de distribució, a més dels elements necessaris per adequar els nivells de tensió als proporcionats als usuaris.

Elements que componen el subsistema de distribució El subsistema de distribució parteix de les subestacions reductores de la xarxa de transport i acaba en els punts d entrega de l energia als consumidors. En a uest tram es va reduint progressivament la tensió fins a arribar a nivells de baixa tensió, a més de produir-se una ramificació de la xarxa per assolir un gran nombre de punts de consum. més de les subestacions, apareixen els elements seg ents: • Línies de repartiment. Són a uelles instal lacions de distribució amb una tensió inferior a 220 k

i superior a 0 k ue no tenen consideració de l nies de transport, és a dir, són l nies de primera i segona categoria. En la majoria de les ocasions s utilitza la instal lació a ria per ser la més econ mica, encara ue també s utilitza la instal lació subterr nia. En el primer cas els conductors es disposen per sobre del terra suspesos per uns elements denominats suports, mentre que en el seg on sistema normalment els conductors es col· loquen per sota del nivell del terra.

• Línies de distribució. Operen sempre a tensions inferiors a 45 k i poden ser tant a ries com subterr nies.

Es distingeix entre: - Línies de distribució en alta tensió. Són l nies habitualment de corrent altern trif sic de 50 z de frencia de tensió assignada entre fases de 0 k a 1 k , és a dir, de tercera categoria.

- Línies de distribució en baixa tensió. El constitueixen les l nies de corrent altern de tensió nominal

entre fases inferior a 1 k .

Totes dues poden ser tant aèries com subterràn ies. • Subestacions de distribució. Són an logues a les de transport, nicament operen amb nivells de tensió

inferiors.

• Centres de reflexió. Són elements de la xarxa de distribució ue solen realitzar funcions d interconnexió i

maniobra. Es caracteritza per estar units a una subestació mitjan ant un sistema de conductors denominat circuit zero, al ual no es connecta cap altre element. En condicions normals d explotació, el circuit zero no porta c rrega. No obstant aix , uan es produeix una avaria, a uest serveix com a cam alternatiu per a l electricitat i és capa de transportar tota la pot ncia des de la subestació al centre de re exió, possibilitant amb aix una major continu tat de subministrament. Dit d una altra manera, el centre de re exió proporciona un subministrament de socors a la x arx a de distribució en cas de fallada.

• Centres de transformació. Són instal lacions prove des d un o diversos transformadors reductors d alta a

baix a tensió amb l’aparellatg e i obra complementàr ia precisos.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Subestació de distribució

Línia de distribució en alta tensió

Centre de transformació

Figura 1.6. lguns elements del subsistema de distribució.

La xarxa de distribució a Espanya En general, les l nies de distribució pertan en a empreses distribu dores ue han de permetre l s de les seves instal lacions, sempre ue la capacitat de la l nia ho permeti, a tots a uells ue se n vulguin proveir. Com a contraprestació cobraran uns peatges i c rrecs amb una uantia nica en tot el territori nacional ue s estableixen anualment pel inisteri d Ind stria. uest mode de funcionament possibilita als consumidors la lliure elecció de l’empresa subministradora amb qui vulg uin contractar el servei. uant a la configuració a Espan a, la Figura 1.7 representa la implantació territorial de les diverses companyies elèctriques. Només estan representades les de maj or implantació.

Figura 1.7. rees geogr fi ues d actuació predominant de les compan ies el ctri ues més importants.

Exercicis 13. Dels diferents elements que componen la x arx a de distribució, indica què són i quina és la seva funció: • L nia de repartiment • L nia de distribució en T • L nia de distribució en BT • Centre de re exió • Centre de transformació

14. Quina diferència h i h a entre un centre de transformació i un de subestació? 15. u és i uina utilitat té el circuit zero

16. Observant el mapa de la Figura 1.7, uina creus ue és la compan ia el ctrica ue té una major implantació a Espan a

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

1.5 Representació esquemàtica er identificar els elements del sistema el ctric definits anteriorment es recorre a una representació simb lica. Els elements més utilitzats es recullen en la Taula 1. . Símbol

Significat Centre de transformació

Centre de re exió

Centre de repartiment

Subestació transformadora

Subestació transformadora i de repartiment

Connex ió a la x arx a L nies de repartiment L nies de distribució Circuit z ero Pont conductor amovible Punt de seccionament Taula 1.3. Simbologia d alta tensió.

1.6 Connexió a la xarxa de distribució Quan un nou abonat es connecta a la x arx a de distribució, pot fer- h o de dues maneres diferents: • En baixa tensió. La connex ió es fa a la x arx a en baix a tensió, que parteix d’un centre de transformació

propietat de la companyia elèctrica.

• En alta tensió. L’abonat s’h a d’instal· lar en el centre de transformació que s’incorporarà a la x arx a d’alta

tensió. uest tipus de xarxa pot presentar diferents topologies ue condicionen la manera de connectarse al centre de transformació i les caracter sti ues ue ha de reunir.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Recorda... Sigui la tensió de connexió que sigui, la continuïtat del subministrament i, per tant, les pèrdues econòmiques lligades als talls, depenen del disseny de la xarxa de distribució. Així doncs, convé conèixer les topologies que adopta més comunament.

1.6.1 Xarxa en baixa tensió També anomenada xarxa radial ramificada o xarxa en arbre i es pot executar tant en xarxa a ria com subterr nia. Els nous abonats es connecten a la xarxa de distribució en baixa tensió a través d un nic transformador. uesta és la topologia més vulnerable a les avaries, ja ue una fallada en ualsevol punt d a uesta xarxa deix aria sense servei tots els usuaris aig ua avall del primer punt de protecció en què actués, normalment els fusibles de baixa tensió de cap alera de la l nia. (Figura 1.8.)

Figura 1.8. Es uema d una xarxa en BT exclusivament.

1.6.2 Xarxa d’alta tensió Compr n les diferents configuracions adoptades per les l nies de distribució de tercera categoria. Les topologies depenen del sistema d instal lació, diferenciant-se entre configuracions pr pies de xarxes a ries i subterrà nies.

Xarxa aèria d’alta tensió Es tracta d una xarxa radial ramificada en arbre ue s alimenta des d un nic punt. En ella es connecten els transformadors sobre un pal formant un conjunt, ja ue amb a uest tipus de centre de transformació no hi ha la possibilitat d interconnectar-los. uesta configuració és pica de medis rurals. (Figura 1.9.)

Figura 1.9. Es uema d una xarxa a ria en alta tensió.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Xarxa subterrània d’alta tensió S utilitza en zones urbanes i es caracteritza per u els centres de transformació disposen de punts de connexió tant d entrada com de sortida de la l nia de distribució, podent-se alimentar en un sentit i l altre. ix amplia les possibilitats de connexió respecte a la configuració en arbre. Segons es van unint els centres entre si i segons si es disposen de punts de socors, es tenen diferents topologies. Les més pi ues són: • Xarxa lineal

Es dóna uan s interconnecten entre si diversos centres de transformació fins a un m xim de 10 i s alimenten des dels dos extrems de la l nia d alta tensió, aconseguint millorar la continu tat del servei respecte a una configuració en arbre. Com ue cada transformador és susceptible d alimentar-se des de dos punts, una avaria en un tram intermedi de la x arx a lineal no ocasionaria el tall de cap consum. (Figura 1.10.)

Figura 1.10. X arx a lineal. • Xarxa en anell

Quan no h i h a la possibilitat d’alimentar des de dos punts diferents un g rup de centres de transformació interconnectats entre si, s’aconseg ueix la mateix a resposta en cas d’avaries que la x arx a lineal, unint els transformadors en forma d anell. (Figura 1.11.)

Figura 1.11. X arx a en anell. • Xarxa en anells múltiples

Si la zona per a la ual s est dissen ant la xarxa de distribució est prevista per a un gran nombre de consums i només és possible l alimentació des d un punt, la configuració en anell no és gaire ade uada, ja ue, per u siguin operatius, cada anell ha d estar format per deu centres de transformació com a m xim. En a uest cas es recorre a formar diversos anells ue parteixin tots ells d una nica subestació. (Figura 1.12.)

Figura 1.12. arxa en anells m ltiples.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

• Xarxa en fus normal

uesta configuració millora la continu tat de subministrament respecte a les diverses variants de connexió en anell. S utilitza en zones d alta densitat de demanda energ tica en les uals la connexió a la xarxa de repartiment es realitza des d un nic punt ue ser normalment una subestació. Els transformadors s agrupen en diverses l nies, ue es connecten per un extrem a la subestació i per l altre a un centre de re exió. Els dos elements estan units pel circuit zero ue només conduir corrent en cas d avaria en alguna de les xarxes. El sistema pot funcionar completament fins i tot si hi hagués una avaria en cadascuna de les l nies de centres de transformació. (Figura 1.1 .)

Figura 1.13. X arx a en fus normal. • Xarxa en fus múltiple

s una variant de la configuració anterior en u , a causa ue el nombre de centres de transformació és molt elevat o per u es vol donar més fortalesa a la xarxa, s instal len dos o més centres de re exió. Cadascun d ells es connecta a la subestació a través del corresponent circuit zero. (Figura 1.14.)

Figura 1.14. arxa en fus m ltiple. • Xarxa en fus recolzat

La x arx a en fus normal pot millorar la sensibilitat a avaries connectant- se a la x arx a de distribució en dos punts diferents, cadascun constitu t per una subestació. Les dues s uniran per un circuit zero ue entrar en funcionament en cas de fallada d alguna xarxa. (Figura 1.15.)

Figura 1.15. X arx a en fus recolz at.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

• Xarxa en espiga

El punt d alimentació est unit a diversos punts de socors a través d un circuit zero capa de transportar tota la potència en cas d’avaria. L’ex istència de diversos punts de socors es deu al fet que cadascun d’ells auxiliaria l nies de centres de transformació diferents. La continu tat de subministrament proporcionada per a uesta configuració és an loga a la de l estructura en fus. (Figura 1.16.)

Figura 1.16. X arx a en espig a. • Xarxa en espiga recolzada

La diferència amb la topolog ia anterior radica en l’ex istència de dos punts d’alimentació, cadascun d’ells en un extrem de l espiga. (Figura 1.17.)

Figura 1.17. X arx a en espig a recolz ada.

Exercicis 17. uin és el s mbol d una subestació transformadora I d un centre de transformació 18. Compara raonadament la connex ió a la x arx a de distribució en alta tensió amb la de baix a tensió. 19. ertader o fals: La xarxa radial ramificada en arbre només es pot executar amb l nies de distribució a ries . ustifica la resposta. 20. nalitza el funcionament en cas de fallada de les configuracions de connexió a la xarxa seg ents: lineal, en anell i en fus recolzat. uina d a uestes tindr una continu tat de subministrament menor I major

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

1.7 La telegestió del sistema elèctric La gestió del funcionament del sistema el ctric és considerablement complexa. er una banda, la seva composició és bastant heterog nia amb nombrosos elements de diferent naturalesa per una altra banda, la continu tat i la ualitat del subministrament s han de garantir dins d uns par metres regulats per la Llei del Sector El ctric. ix , és necessari establir un sistema de control i comandament de la xarxa el ctrica ue executi les accions seg ents: •

igilar permanentment diferents par metres d una secció de xarxa (l nies, cables, transformadors, etc.).

•

ctuar en situació anormal.

• Transmetre informacions per a l’ex plotació de la x arx a.

er fer-ho s instal len dispositius ue, integrats a la mateixa xarxa de transport i distribució, capten sen als, els transmeten i, conse entment amb els seus valors, es produeixen les corresponents ordres d ajustament. El conjunt de tots els elements ue ho permeten junt amb els protocols d actuació i comunicació constitueixen el sistema de control i comandament de la x arx a elèctrica. Els sistemes de control i comandament s han vist afectats per l evolució de la tecnologia en les ltimes d cades. El ue inicialment es va implementar com tecnologia electromec nica basada en relés, va evolucionar en precisió, fiabilitat, reducció de costos i seguretat, uan es van introduir dispositius electr nics anal gics primer i digitals més tard. Si a aix se li afegeix tot el desenvolupament i millora dels sistemes de telecomunicacions, tota a uesta informació pot estar disponible de manera fiable en un terminal de control. ix ha possibilitat arribar al nou concepte de sistema de control i comandament telegestionat.

Figura 1.18. rograma de telegestió de la xarxa el ctrica. n operari des del centre de control pot con ixer en temps real i de manera remota els parà metres de funcionament de diferents elements de la x arx a.

La telegestió consisteix a obtenir permanentment informació relativa al funcionament dels diferents punts de la xarxa el ctrica, transmetre ls autom ticament a un o diversos centres remots per al seu control i comandament a dist ncia, d acord amb un pla de control definit. s un factor molt important a l hora d oferir als consumidors un subministrament d energia el ctrica amb uns par metres de ualitat i una continu tat de subministrament garantits.

Exercicis 21. uines accions ha de comprendre la gestió del funcionament del sistema el ctric 22. Defineix el concepte de telegestió.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Resum El sistema el ctric es construeix per transportar l energia el ctrica des de les centrals de producció fins als usuaris finals. més, s encarrega d adaptar les tensions en cada una de les fases. El sistema el ctric es descompon en tres subsistemes: el de producció, el de transport i el de distribució. El subsistema de producció est format per les centrals generadores d energia, ue poden ser de dos tipus: renovables, uan la font d energia és inesgotable o es renova constantment, i no renovables si la matèria primera està present en la naturalesa de forma limitada i no es renova a curt termini. El mercat de l electricitat a Espan a es produeix en condicions de lliure compet ncia sota la supervisió de l Operador del ercat Ib ric de l Electricitat (O IE). El subsistema de transport s encarrega d apropar l energia el ctrica als punts de consum per a la seva distribució posterior, operant a tensions molt elevades per reduir les pèrdues. El subsistema de transport es compon de subestacions i l nies de transport. La gestió t cnica de les l nies de transport a Espan a correspon a Red Eléctrica de España (REE). En el subsistema de distribució la xarxa es ramifica i la tensió el ctrica es redueix per donar servei als consumidors. El subsistema de distribució es compon de: l nies de repartiment, l nies de distribució, subestacions, centres de re exió i centres de transformació. i ha diverses formes de connectar-se a la xarxa de distribució. Si la connexió és en baixa tensió s utilitza una xarxa radial ramificada o xarxa en arbre. En alta tensió, a més de l anterior utilitzada especialment per a l nies a ries, per al cas de xarxes subterr nies es tenen els es uemes seg ents: xarxa lineal, xarxa en anell, xarxa en anells m ltiples, xarxa en fus normal, xarxa en fus m ltiple, xarxa en fus recolz at, x arx a en espig a i x arx a en espig a recolz ada. La telegestió del sistema el ctric consisteix a supervisar el seu funcionament, actuar en cas d anomalia i transmetre informació als centres de control sobre l’estat dels paràm etres de manera remota.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

Test d’avaluació 1. Sen ala la resposta falsa: a) El sistema el ctric es descompon en els subsistemes de producció, transport i distribució. b) La generació d energia el ctrica es fa majorit riament en baixa tensió. c) lta tensió és uan es té un corrent altern sinuso dal de tensió efica entre fases superior a1k . d) El sistema el ctric s encarrega de garantir la ualitat i la continu tat de subministrament. 2. Indica la resposta vertadera: a) La font d energia renovable de més pes l an 201 va ser l e lica. b) Les centrals nuclears es consideren fonts renovables per u no emeten CO2. c) La producció d energia a partir de fonts renovables sempre és objecte d una retribució regulada espec fica ue complementa els ingressos obtinguts en el lliure mercat. d) L an 201 , la majoria de l energia produ da a Espan a va ser a través de fonts d energia renovables. 3. uina de les afirmacions seg ents no és un motiu per realitzar el transport d energia el ctrica en alta tensió? a) Les p rdues de pot ncia per l efecte oule. b) La caiguda de tensió produ da. c) La reducció de la intensitat de corrent. d) La tensió de consum. 4. na l nia de distribució... a) pertan al subsistema de distribució. b) pot ser d alta o de baixa tensió. c) pot ser a ria o subterr nia. d) Totes les respostes són correctes. 5. Indica la resposta correcta: a) Red Eléctrica de España s encarrega de la gestió de les xarxes de transport i distribució. b) Cap de les respostes restants és correcta. c) Les l nies de categoria especial sempre tenen una tensió superior a 220 k . d) na l nia de 66 k és de segona categoria. 6. Quins elements es troben tant en el subsistema de transport com en el de distribució? a) Les subestacions. b) Els centres de re exió. c) Els centres de transformació. d) Les l nies de repartiment. 7. De les configuracions seg ents, uina re uereix més d un punt de connexió a la xarxa de distribució a) La xarxa en anell. b) La xarxa de fusos m ltiples. c) La xarxa en espiga recolzada. d) La xarxa en espiga.

Unitat 1 · El sistema elèctric de potència

8. En una xarxa en anell, uants trams s han d avariar simult niament per u un centre de transformació es quedi sense servei? a) n. b) Dos. c) Tres. d) uatre. 9. Indica quina no és una funció del sistema de control i comandament de la x arx a elèctrica: a) igilar permanentment diversos par metres d una secció de xarxa (l nies, cables, transformadors, etc.). b) ctuar en situació anormal. c) Establir el preu de l energia el ctrica. d) Transmetre informacions per a l explotació de la xarxa. 10. Sen ala la resposta correcta: a) La telegestió consisteix a obtenir permanentment informació relativa al funcionament dels diversos punts de la xarxa el ctrica i transmetre ls autom ticament a un o diversos centres remots. b) La telegestió consisteix a obtenir intermitentment informació relativa al funcionament dels diversos punts de la xarxa el ctrica i transmetre ls autom ticament a un o diversos centres remots. c) La telegestió consisteix a obtenir permanentment informació relativa al funcionament de punts singulars de la xarxa el ctrica i transmetre ls autom ticament a un o diversos centres remots. d) La telegestió consisteix a obtenir intermitentment informació relativa al funcionament de punts singulars de la xarxa el ctrica i transmetre ls autom ticament a un o diversos centres remots.

Activitats 1. Es proposa aprofundir en algunes de les estions plantejades en a uest cap tol. er fer-ho es pot dividir la classe en diferents g rups, de manera que cadascun d’ells abordi un tema diferent. La informació obtinguda se sintetitzar i es materialitzar en una presentació de diapositives ue el grup defensar davant la resta dels seus compan s. Es proposen les mat ries seg ents: • Funcionament del sector el ctric. El mercat de l electricitat.

el ctri ues. El paper de l operador del mercat, etc.

aneres de compra d energia i tarifes

• Sistemes de generació de l electricitat a partir de fonts d energia renovables. • Sistemes de generació de l electricitat a partir de fonts d energia no renovables. • El sistema el ctric a Espan a. Inici hist ric. Constitució del parc de generació nacional. Intercanvis

internacionals, etc.

Es recomana consultar, entre d altres, la p gina de la Electricidad .

.unesa.es, especialment la publicació

l corriente

2. Es proposa organitzar una tert lia al voltant d un text ue tracti sobre el sistema el ctric. ot ser un article d una font d informació reconeguda, o una part d una disposició reglament ria com la llei del sector el ctric. Els participants llegiran pr viament el text, subratllaran a uells par grafs ue considerin més rellevants i els lleg iran en veu alta i de manera ordenada en la posada en comú, ex plicant les raons que els h an fet escollir aquell paràg raf. Després h i h aurà un debat sobre el tema, respectant rig orosament els torns de paraula i els temps d’intervenció.