En esta entrada se explica como calcular y elegir los cables que conforman los puentes de baja y media tensión del transformador de un centro de transformación (CT), ya sea este de abonado o compañía. En el siguiente documento PDF se resumen los resultados expuestos a lo largo de la publicación para estandarizar y facilitar el cálculo de este elemento:
ÍNDICE DE CONTENIDOS
- ¿Qué son los puentes de un transformador?
- Cálculo del puente de alta tensión (celda – trafo)
- Cálculo del puente de baja tensión (trafo – CBT)
- Secciones mínimas según las NTP de compañía
¿QUÉ SON LOS PUENTES DE UN TRANSFORMADOR?
Los puentes son el conjunto de cables que se conectan a los bornes del transformador. El puente de alta tensión conecta la última celda, que suele ser la de medida en centros de abonado y la de protección en los de compañía, con el transformador. La longitud de este circuito es habitualmente inferior a 5 [m], el cable empleado es de aluminio con aislamiento de XLPE (RH5Z1-OL, RHZ1-2OL) o HEPR (HEPRZ1).
El puente de baja tensión une el transformador con el cuadro de protección del CT. Aunque existe la posibilidad de que esta envolvente se coloque en el exterior del centro a una distancia inferior a 3 [m] (GUÍA-BT-22 – Edición: Oct 05 Revisión: 1), esta opción es poco habitual y no se contempla en esta guía.
En este tramo el cableado empleado en instalaciones propiedad de las distribuidoras suele ser XZ1 Al (AS) 0,6/1[kV], en las de abonado se utiliza igualmente el XZ1 Al (AS) 0,6/1[kV] o en su defecto el RZ1 Al (AS) 0,6/1 [kV], pero también es muy habitual emplear cables de cobre RZ1-K (AS) 0,6/1 [kV] para facilitar el tendido y reducir el número de ternas (nº de cables por cada fase y neutro).
CÁLCULO DEL PUENTE DE ALTA TENSIÓN (CELDA – TRAFO)
Los cables de alta tensión deben tener un nivel de aislamiento acorde a la Tabla 2 de la ITC-LAT 06 (categoría A-B), si bien actualmente cabe advertir que la mayoría de distribuidoras en media tensión exigen un nivel de aislamiento de 12/20 [kV] para cualquier red de hasta 20 [kV] (3/6/10/11/13.2/15/20 [kV]) y de 18/30 [kV] hasta los 30 [kV] (25/30 [kV]).
Los conductores utilizados en media tensión son de aluminio recubiertos con aislamiento de XLPE o HEPR y las tipologías estandarizadas por las empresas distribuidoras son el HEPRZ1 AL (i-DE, Viesgo/Begasa, E-Redes), el RHZ1-2OL AL (UFD, E-Distribución) y el RH5Z1-OL AL (E-Distribución). Su tendido suele ser a través del suelo técnico del CT, es decir, montaje equivalente a bajo tubo o en galería.
Debido a la corta longitud del tramo, la sección del cableado solo depende de los criterios de cortocircuito e intensidad máxima admisible (criterio térmico), si bien este último afecta en mucha menor medida. Por lo tanto los factores que la determinan son la corriente de cortocircuito informada por la empresa distribuidora y en menor medida la potencia del transformador que se desee alimentar.
En base a estos condicionantes, a continuación se resume como llevar a cabo las dos comprobaciones necesarias para saber si la sección del puente de alta tensión es adecuada teniendo en cuenta las características indicadas en las tablas de la ITC-LAT 06.
Aplicando las fórmulas expuestas se calculan y exponen en las siguientes dos tablas las corrientes de cortocircuito y las potencias máximas (PN-MAX) que soportan los puentes de alta tensión para diferentes secciones (50/95/…/400/630 [mm2]), tiempos de duración de falta (0,1/0,5/1 [s]), niveles de tensión (3/6/…/25/30 [kV]) y materiales de aislamiento (HEPR/XLPE):
Condición 1: ICC-MAX = k · S / √tCC > ICC = PCC / (√3 · UN) |&| Condición 2: PN-MAX = √3 · UN · IA > PN
Ejemplo: cable de AL-XLPE de 150 [mm2] en red de 20 [kV] y 12,50 [kA] – 1 [s], alimentando trafo de 1250 [kVA].
Condición 1: ICC-MAX = 94 · 150 / √1 = 14100 [A] = 14,10 [kA] > 12,50 [kA] → Cumple ✓
Condición 2: PN-MAX = √3 · 20 · 245 = 8487 [kVA] > 1250 [kVA] → Cumple ✓
CÁLCULO DEL PUENTE DE BAJA TENSIÓN (TRAFO – CBT)
El puente de baja tensión puede estar conformado por cables de cobre o aluminio (en CTs de compañía siempre son de aluminio) de tipo unipolar con aislamiento de XLPE. Su conducción es por bandeja o con fiador (suspendido) directamente desde el transformador al CBT, es decir, montaje tipo F según la UNE HD 60364-5-52.
El principal factor que condiciona la sección de este tramo es la intensidad máxima admisible (criterio térmico) y en menor medida la corriente de cortocircuito, la caída de tensión no afecta en absoluto al tratarse de un tramo tan corto. Las corrientes más altas que soportan en régimen permanente las secciones para cobre y aluminio son las expuestas a continuación, se marcan en rojo las que aplican a las tipologías indicadas anteriormente:
En el caso de varias ternas (más de un conductor por fase) se multiplican dichas intensidades (IA) por el nº de ternas (n) y además por un coeficiente reductor por agrupamiento (FA: Tabla C.52.3 – UNE HD 60364-5-52), si bien también es defendible en tramos de menos de 2 [m] no aplicarlo (GUÍA-BT-19 – Edición: Feb 09 Revisión: 2):
Criterio térmico, condición 1: IA > IN
IA = f(Sección, Material conductor, nº de ternas) = n · FA · IA-0 ≡ [A]
IN ≡ Intensidad nominal en B.T del transformador = PN / (√3 · 400) ≡ [A]
-) El parámetro IA-0 se consulta en la Tabla 52-B2 de la UNE HD 60364-5-52.
-) El coeficiente reductor FA se indica en la Tabla C.52.3 de la UNE HD 60364-5-52.
La corriente de cortocircuito se comprueba de igual modo que en las instalaciones de alta tensión, pero en este caso su intensidad está definida por la potencia del transformador (PN → UCC, IN → ICC), no depende de la red de distribución. Los factores k para el cálculo de la máxima que soportan (ICC-MAX) los cables toman valores de 94 y 143 para los conductores de aluminio y cobre respectivamente.
Criterio de cortocircuito, condición 2: ICC-MAX > ICC
ICC-MAX = n · k · S / √tCC ≡ [A] o [kA]
ICC ≡ Intensidad de cortocircuito de B.T del transformador = PN / (√3 · 400 · UCC) ≡ [A] o [kA]
-) La tensión de cortocircuito del transformador (UCC) se consulta en la Tabla 1 de la ITC-RAT 07.
-) Se considera que tCC es menor o igual a 1 [s] y que el factor k toma un valor de 94/143 para aluminio/cobre.
Por lo tanto, conocida simplemente la potencia del transformador se puede comprobar fácilmente si la sección de los cables que conforman el puente de baja tensión es válida. A continuación se expone un ejemplo de cálculo y las tablas con las secciones mínimas necesarias en cobre y aluminio para las potencias normalizadas:
Condición 1: IA = n · FA · IA-0 > IN = PN / (√3 · 400) ≡ [A]
Condición 2: ICC-MAX = n · k · S / √tCC > ICC = PN / (√3 · 400 · UCC) ≡ [kA]
Ejemplo: cinco ternas de cable de Cu-XLPE de 240 [mm2], conectadas a un trafo de 1250 [kVA].
Condición 1: IA = n · FA · IA-0 = 5 · 0,8 · 545 = 2180 [A] > IN = 1250 / (√3 · 400) = 1804,2 [A] → Cumple ✓
Condición 2: ICC-MAX = 143 · 240 · 5 / √1 = 171,6 [kA] > ICC = 1250 / (√3 · 400 · 0,06) = 30,1 [kA] → Cumple ✓
SECCIONES MÍNIMAS SEGÚN LAS NTP DE COMPAÑÍA
En centros de transformación de compañía es importante respetar las secciones que impongan sus normas técnicas particulares (NTP). Como se puede observar en los siguientes extractos de las NTP, las distribuidoras en España determinan sus puentes de baja tensión de manera casi idéntica. Cabe señalar que todas ellas contemplan que el neutro pueda tener menor sección, lo cual en instalaciones de abonado por regla general no se permite (Apartado 2.2.2 – ITC-BT-19 – REBT 11/2024):
- NORMAS TÉCNICAS PARTICULARES: PT-CTEP.01 / PT-CTLO.VI, MT 2.11.01 / MT 2.11.03, IT.0119.ES.RE.PTP / IT.0120.ES.RE.PTP, FYZ30000 / FYZ31000 / FYZ10000.
En el lado de alta tensión hay más variaciones entre compañías, tanto en cuanto a las secciones mínimas como sobre las tipologías de cables admitidas (ver la siguiente imagen). En el caso de duda por no disponer de los datos de cortocircuito, recomiendo elegir una sección de 150 [mm2], la cual permite cumplir los requisitos de compañía y técnicos de manera muy holgada en la mayoría de obras.
- NORMAS TÉCNICAS PARTICULARES: PT-CTEP.01 / PT-CTLO.VI, MT 2.11.01 / MT 2.11.03, IT.0119.ES.RE.PTP / IT.0120.ES.RE.PTP / IT.0116.ES.RE.PTP, FYZ30000 / FYZ31000 / FYZ10000.
