En las instalaciones de alta tensión pueden darse voltajes de falta muy elevados, motivo por el cual suele surgir la duda entre los técnicos de si es aceptable técnica y legalmente colocar cuadros de baja tensión en el interior de centros de transformación o sobre apoyos de líneas aéreas. En esta entrada se abordan las siguientes cuestiones sobre esta problemática:
- Requisitos técnicos y normativos para instalar cuadros de baja tensión en instalaciones de alta tensión.
- Soluciones para la colocación segura de cuadros de baja tensión en centros de transformación y apoyos.
Para profundizar sobre este tema recomiendo consultar las siguientes dos publicaciones relacionadas sobre el diseño y cálculo de los distintos sistemas de puesta a tierra en suministros de alta tensión:
Cálculo de la puesta a tierra en centros de transformación (Metodología UNESA, ≤ 30 [kV])
ÍNDICE DE CONTENIDOS
TENSIONES DE DEFECTO Y AISLAMIENTO
La tensión de defecto de un centro de transformación o apoyo es la sobretensión transitoria que sufren las masas metálicas conectadas a tierra cuando se da una falta a tierra, que suele tener una duración de 0,5 a 5,0 [s]. Esta tensión se calcula multiplicando la intensidad de defecto de la línea de alta tensión que alimenta la instalación, dato que debe aportar la distribuidora, por la resistencia de la puesta a tierra de herrajes de AT:
UD = re x ID0 x RT = ID x RT ≡ [V]
Habitualmente la intensidad de defecto en España oscila de 100 a 1000 [A] (ID) -sin aplicar coeficientes reductores por la pantalla de los cables (re = 1)- y la resistencia de la puesta a tierra (RT) de una instalación de alta tensión de 3ª categoría suele ser de unos 5-20 [Ω]. Es decir, pueden darse tensiones de defecto (UD) muy elevadas en el interior de centros de transformación y sobre apoyos de líneas de AT, fácilmente del orden de los 10 [kV].
Esto no supone un problema para los equipos de AT (celdas, transformador, etc), ya que estos se fabrican para soportar dichas condiciones, pero si es una cuestión muy importante para los elementos de baja tensión dado que se suelen ensayar para tensiones de 1,5 [kV] (Guía-BT-Anexo 4 – Ed. Sep 03 / Rev. 1 & ITC-BT-23) y por lo tanto pueden dañarse si se ven sometidos a voltajes tan altos, lo cual implica importantes costes económicos y un riesgo para los usuarios del emplazamiento.
Dichos elementos de baja tensión se alimentan a través de un cuadro general de mando y protección (CGM&P) -denominado armario o cuadro de distribución en instalaciones de compañía (ADU)- el cual para poder instalarse dentro del CT o sobre apoyo y deberá contar con un nivel de aislamiento o rigidez dieléctrica superior al voltaje de defecto. Esto puede lograrse de tres maneras:
- Mediante un buen sistema de puesta a tierra: con un valor de resistencia lo suficientemente bajo como para poder emplear envolventes aislantes (no metálicas) normales de baja tensión, es decir, que la resistencia sea tan buena que la tensión de defecto sea inferior a 1,5 [kV] (normalmente se toma 1 [kV] por seguridad) de tal modo que una falta a tierra no se transmita a la red interior de baja tensión. Esto es difícil de asegurar si la intensidad de defecto supera los 200 [A].
UD = re x ID0 x RT = ID x RT ≤ 1000 [V] → RT ≤ 1000 / ID [Ω]
| Intensidad de defecto (ID) | Resistencia límite para tensiones de defecto de 1 [kV] (RT) |
|---|---|
| 10 [A] | 100 [Ω] |
| 100 [A] | 10 [Ω] |
| 200 [A] | 5 [Ω] |
| 500 [A] | 2 [Ω] |
| 1000 [A] | 1 [Ω] |
| 2000 [A] | 0,5 [Ω] |
- Mejorar el aislamiento del cuadro de baja tensión: esto se puede lograr mediante la utilización de pinturas de goma aislante o resinas/barnices dieléctricos. Estos productos pueden aumentar la rigidez dieléctrica de los materiales que recubren en unos 5-20 [kV] por cada [mm] de pintura, permitiendo aislarlos de su entorno, esta medida puede acompañarse con el uso de esteras o alfombras aislantes.
- Empleando armarios con un aislamiento especial de 10 [kV]: están ideados para instalaciones de compañía, ya que la ITC-RAT 14 exige de manera obligatoria ese nivel para la distribución pública, no obstante, también pueden emplearse para instalaciones de abonado. Una desventaja importante de estos equipos es que las opciones disponibles en el mercado actualmente están diseñadas para contener un IGA y reparto mediante fusibles, por lo que en la mayoría de los casos no contienen los dispositivos que un suministro suele requerir ni el espacio necesario para su montaje. Esto obliga a disponer de un segundo cuadro de protecciones situado junto las cargas, lo cual incrementa bastante el coste de la instalación.
Por último, sobre esta cuestión cabe aclarar que aunque la envolvente del CGM&P no sea metálica, y por lo tanto no se conecte a la tierra de herrajes, esta sigue expuesta a las tensiones de defecto, ya que las armaduras del CT o las estructuras de los apoyos si que lo están y en consecuencia la envolvente por su contacto con estos puede verse afectada.
SEPARACIÓN MÁXIMA CON EL TRANSFORMADOR
Si la tensión de defecto o la falta de espacio no permite el montaje del CGM&P dentro de la instalación de alta tensión, existe también la posibilidad de colocar el CGM&P justo fuera de la zona de AT conduciendo los cables de salida del transformador directamente hasta él, sin interrupciones.
De acuerdo a la Norma IEC 60364-4-43 y el documento Guía-BT-22 – Ed. Oct 05 / Rev. 1 esto está permitido por siempre y cuando la conducción tenga una longitud inferior a 3 metros. Debido a esta limitación la envolvente suele situarse pegada a la pared de la sala del transformador, sobre el acerado perimetral del CT.
En transformadores a la intemperie en apoyos esta condición suele ser imposible de cumplir, por lo que esta solución no sería válida. Cuando el CT se coloque en el exterior el CGM&P montado fuera deberá disponer de un grado de protección mínimo IP54/IK10 (recomendado IP65), a parte se aconseja protegerlo con una hornacina de obra o armario prefabricado.
RESUMEN DE OPCIONES
A continuación se resumen las soluciones para la colocación del CGM&P de un suministro de alta tensión:
- CGM&P estándar de BT en el interior del CT o sobre apoyo, con pintura de aislamiento si UD > 1 – 1,5 [kV].
- CGM&P con aislamiento de 10 [kV] en el interior del CT o sobre apoyo y CGM&P secundario en el exterior.
- CGM&P en el exterior del CT a menos de 3 [m], protegido adecuadamente según su entorno.
Vas a tener que recopilar en un libro estos post de tanta calidad para estudios de ingeniería eléctrica y fp. Enhorabuena
Soy profe de FP eléctrico y la Xunta nos ha instalado 20Kw de fotovoltaica, pendiente de legalizar. (ahora se presenta en industria y como tardan en dos meses por silencio administrativo se da por legalizada)
El tema es que han puesto en dentro de CT el inversor, por comodidad de acceso de cableado, aunque iba en proyecto en una sala con el cuadro gral del edificio. También se pondrá ahora una roseta de. Comunicaciones para control del inversor fronius 17,5kw. Emho no es buen sitio porque se deberían de tener en cuenta las normas de seguridad para trabajo en CT que son más que si es fuera. Que opinas?
Saludos desde A Coruña
Buenas tardes Ovidius,
Me alegro que valores tan bien los contenidos de la web. Yo solo he proyectado/dirigido una obra en la que se metiera el inversor de corriente dentro del CT, en mi caso particular consulté previamente a la compañía (UFD en esa zona) la intensidad de defecto de la línea que abastecía el CT, tuve que consultarlo por que también llevaba yo la construcción del CT.
En base a ese valor, la resistencia a tierra de herrajes del CT (medida por el instalador) y el apantallamiento de los cables calculé que en caso de defecto la sobretensión sería de unos 700 – 800 V. Como los inversores de corriente y resto de aparamenta soportan fácilmente 1000 V pude justificar que no había peligro de instalar el inversor dentro del CT.
En tu caso tendrías que consultar la intensidad de defecto a la distribuidora o en el proyecto del CT y multiplicarla por la resistencia de la puesta tierra de herrajes (se debe indicar su valor en inspección periódica del CT). El resultado que obtengas lo puedes reducir en un 40% si la acometida del CT es subterránea con los cables apantallados puestos a tierra.
Si te da menos de 1,5 kV yo no me preocuparía, si te da más habría que tomar alguna medida para aislar el inversor. La más sencilla es fijar el inversor a una placa o tablero aislante y que sea esta la que se una a las paredes del CT para evitar la transmisión de tensiones.
A mayores podéis colocar una alfombra aislante delante del inversor para reducir la probabilidad de que el técnico que lo manipule sufra una descarga por la diferencia de tensión entre sus pies y el inversor en caso de defecto en el lado de AT (esto suponiendo que la tierra de la fotovoltaica sea independiente de la de herrajes).
A falta de datos, puedo decirte que en las obras de CT que estoy llevando en Galicia (con UFD o Begasa de distribuidoras) las intensidades de defecto oscilan de como mínimo 50 a 600 [A] de máximo. Por lo tanto diría que si tu CT tiene una resistencia de puesta a tierra menor a unos 3 ohmios (∼ 1500 [V] / 600 [A]) no deberías preocuparte.
Espero a ver aclarado tus dudas. Lo de hacer un libro con los contenidos de las web se me ha pasado por la cabeza, pero no me da en el día a día, quizás un poco más adelante!
Saludos.