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Centros de transformacin
Segn el Reglamento sobre Condiciones Tecnicas y Garantas de
Seguridad en Centrales Electricas, Subestaciones y Centros de
Transformacin (R.C.T.G.S.C.E.S.C.T.):
Un centro de Transformacin (C.T.) es aquella instalacin provista
de uno o varios transformadores reductores de Alta a Baja tensin
con la aparamenta y obra complementaria precisa.
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Partes fundamentales
De forma general, los diferentes elementos que constituyen las
instalaciones de los centros de transformacin se montan en celdas,
y en cada una de ellas se agrupan los correspondientes elementos a
cada circuito (entrada, salida...):
Celda de entrada de lnea: Encargada de recibir el conductor que
alimenta al CT, equipada con interruptor de corte en carga y
seccionador de puesta a tierra.Celda de salida de lnea: Encargada
de interrumpir el conductor de salida a otros CT, equipada
igualmente con interruptor de corte en carga y seccionador de
puesta a tierra.
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Partes fundamentalesCelda de Seccionamiento y Proteccin General:
Encargada de alojar los elementos de seccionamiento y proteccin
general del CT, cuando ste posea ms de un trafo. El interruptor
automtico general ser el encargado de la proteccin del CT cuando la
sobrecarga o cortocircuitos que se pudieran formar estn aguas
arriba de los elementos de proteccin individual que llevan cada uno
de los transformadores. La operacin de corte incluye la interrupcin
de la corriente por las 3 fases, donde la apertura de sus contactos
se realizaran en un medio aislante como el aire, aceite o gas -
hexafloruro de azufre SF6 -.
El interruptor automtico general en el caso de que el CT solo
tuviera un solo transformador seria el encargado de la proteccin
del mismo.
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Partes fundamentalesSi la potencia del CT supera los 1000kva el
interruptor
automtico ser comandado tambin por un rel contra las
intensidades de derivacin superiores al valor tarado.
Celda de Seccionamiento: Encargada de dejar fuera de servicio la
parte del CT propio del abonado o cliente. En funcin de la potencia
del CT estar dotada de seccionador si la potencia del CT es
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Partes fundamentales
Celda de Proteccin de Mquina o de Transformador: Corresponde a
la proteccin individual del trafo, generalmente se realiza con
interruptor y fusibles de a.p.r. Combinados. Si la potencia del CT
supera los 1000kVA se aconseja la colocacin de rels para la
proteccin a tierra para no dejar el resto de trafos sin lnea.Celda
de Transformacin: punto donde se coloca el trafo de potencia,
protegido por tabiques o muros que impidan la proyeccin de material
y aceite al resto.Cuadro de baja tensin: De la salida de cada uno
de los trafos se deriva al cuadro de Baja Tensin, desde donde
partirn debidamente protegidas las lneas de B.T. que alimentarn las
C.G.P. Tendr salida a las instalaciones internas del C.T.
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Partes fundamentales
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Tipos de CT
Intemperie Interior
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Dimensiones
Dimensiones mnimas del local de un C.T. de tensin superior a 24
kV.
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Ejemplo medidas
Prefabricado simple
Prefabricado doble
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Ejemplo medidas
Prefabricado simple
Prefabricado doble
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Ejemplo anilloEn la siguiente figura podemos ver una distribucin
de ejemplo de tipo anillo.
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Aparamenta de alta tensin
Se denomina aparamenta elctrica a todos aquellos equipos o
aparatos que permiten controlar el sistema elctrico a voluntad, en
los CT particularmente, cumpliendo las funciones de: Maniobra de
circuitos.Transformacin de la energa.Proteccin de bienes y
personas.
Complementando tenemos las canalizaciones elctricas,
aislamientos entre fases y a masa, medidas de la energa...
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Aparamenta de alta tensin
Lgicamente necesitaremos instalaciones complementarias de
alumbrado, puestas a tierra, contraincendios y de ventilacin.
Los principales elementos son los siguientes:Conductores: Su
potencia mxima se obtendr de la siguiente frmula:
Las prdidas en los conductores las podremos hallar como:
Nota: Imax no es la misma que en la frmula anterior.
Pmx [kVA]=3UI max
P [kW ]=3RL I max2103
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Aparamenta de alta tensin
Aisladores: Piezas de material aislante que sirven para sujetar
los conductores o equipos. Suelen ser de esteatita (talco) o
resinas epoxy por su capacidad a soportar esfuerzos y de su
aislamiento.
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Aparamenta de alta tensinSeccionador: Segn R.C.E.S.C.T.:
Aparato mecnico de conexin que, por razones de seguridad, en
posicin abierto, asegura una distancia de seccionamiento que
satisface a condiciones especificadas. NOTA: Un seccionador es
capaz de abrir y cerrar un circuito cuando es despreciable la
corriente a interrumpir o a establecer, o bien cuando no se produce
cambio apreciable de tensin en los bornes de cada uno de los polos
del seccionador. Es tambin capaz de soportar corrientes tales como
las de cortocircuitos durante un tiempo especificado. No debe
cerrarse de forma imprevista por vibraciones o
gravedad.CARACTERSTICAS:- No tiene poder de corte.- Corte
visible.
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Aparamenta de alta tensinInterruptor: Segn R.C.E.S.C.T.:
Aparato dotado de poder de corte, destinado a efectuar la
apertura y el cierre de un circuito, que tiene dos posiciones en
las que puede permanecer en ausencia de accin exterior y que
corresponden una a la apertura y la otra al cierre del
circuito.CARACTERSTICAS:- Poder de corte.- Corte no visible.Mayor
velocidad de desconexin que el seccionador, ya que no depende del
operario.Extincin del arco con apagachispas, soplado o por bao de
aceite o SF6 principalmente.Poder de corte: intensidad que es capaz
de interrumpir.Poder de cierre: Intensidad que es capaz de
reestablecer.
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Aparamenta de alta tensin
Interruptor-seccionador: Es un interruptor que en la posicin
abierto, satisface las condiciones de aislamiento de un
seccionador.
CARACTERSTICAS:- Poder de corte.- Corte visible, que se puede
reemplazar por una sealizacin.
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Aparamenta de alta tensin
Interruptor automtico: Segn R.C.E.S.C.T.:Interruptor capaz de
establecer, mantener e interrumpir
la intensidad de la corriente de servicio, o de interrumpir
automticamente o establecer, en condiciones predeterminadas,
intensidades de corriente anormalmente elevadas, tales como las
corrientes de cortocircuito. Se utilizan para la proteccin de las
instalaciones y trafos.
CARACTERSTICAS:- Corte no visible.- Poder de corte.
(Caracterstica ms importante).- Interrumpe las corrientes de
cortocircuito.
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Aparamenta de alta tensinInterruptor-seccionador:
Aparatos de conexin utilizados para poner a tierra partes de un
circuito o instalacin.
Puede soportar durante un determinado tiempo las intensidades de
cortocircuito, pero no estn previstos para soportar la intensidad
en las condiciones normales del circuito o instalacin.La maniobra
de estos aparatos est enclavada mecnicamente como los seccionadores
o interruptores.
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Aparamenta de alta tensinAutovlvulas:
Son pararayos de resistencia variable. Son los dispositivos de
proteccin frente a sobretensiones superiores al nivel de
aislamiento (cables trafos...) Nota: A simple vista vemos mucho
parecido con los aisladores.
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Aparamenta de alta tensinLa proteccin contra sobrecargas y
cortocircuitos se puede realizar mediante:Rels directos:
Son excitados por la propia intensidad que pasa por cada fase
que alimenta el trafo., si la intensidad es superior a la que se ha
tarado el mismo provoca el disparo del interruptor asociado a
l.Rels indirectos: Son excitados por una intensidad reducida,
haciendo uso de transformadores de relacin In / 5A.Fusibles:
Protegern de los cortocircuitos. Son de alto poder de ruptura
(a.p.r.)
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Aparamenta de alta tensin
Trmometros: Controla la temperatura a la que se encuentra el
aceite del trafo. Si la potencia del trafo es pequea se emplea un
termmetro de columna, dotado en su interior de alcohol de color
rojo y alojado dentro de una ampolla de cristal en la que se ha
grabado una escala donde se realiza la lectura. El termmetro de
esfera, adems de sealar la lectura, va equipado con dos contactos
que permiten:- Accionar una alarma a una temperatura
predeterminada.- Ordenar la desconexin del trafo al alcanzar una
temperatura.
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Aparamenta de alta tensinRel Buchholz: Los incidentes elctricos
que puedan afectar a los bobinados sumergidos en aceite se traducen
en un desprendimiento de gas, Buchholz se encarga de la recuperacin
de los gases producidos y la sealizacin de su aparicin.
Funcionamiento:El rel Buchholz ha de colocarse en el punto ms alto
del sistema a controlar, entre el tubo de salida del trafo y el
depsito de expansin del mismo.
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Aparamenta de alta tensin
El interior del rel tiene 2 flotadores, el F1 (parte superior)
para dar la alarma y el F2 (parte inferior) que da la orden de
desconexin.
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Transformadores
Aunque ya hemos introducido bastantes conceptos sobre los
transformadores es interesante aadir algunos.
Se admiten bancos con tres trafos monofsicos siempre y cuando no
se superen los 5kVA por trafo.
Las potencias recomendadas para trafos de distribucin son 10,
25, 50, 100, 160, 250, 400, 630, 800 y 1000 kVA aunque podemos
llegar a tener 1.250, 1.600, 2.000 o 2.500 kVA. Todos se pueden
regular en 5% la tensin (estando desconectados).
La clase B1 ser apta para redes de 230V y la B2 para 400V.
Yzn11 es el ms utilizado para trafos de pequea potencia
25-100kVA y la Dyn11 para 160kVA en adelante.
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Transformadores de medida
Los principales objetivos de los trafos de medida son: Aislar o
separar los circuitos y aparatos de medida de la A.T. evitando
accidentes. Evitar perturbaciones electromagnticas de las
corrientes elevadas y reducir las intensidades de cortocircuito de
los aparatos de medida. Obtener magnitudes proporcionales, evitando
manejar tensiones e intensidades tan elevadas
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Equipos de medidaLa necesidad de medir la energa
consumida por los clientes obliga a la instalacin de un equipo
de medida de energa elctrica.
Hasta no hace mucho estaban compuestos por un contador de energa
activa (simple, doble o de triple tarifa), un contador de energa
reactiva y un interruptor horario.
Hoy en da son sustituidos por contadores electrnicos que
registran todos los parmetros anteriores. An as son necesarios 3
trafos de intensidad y tres de tensin para adecuar las
caractersticas.
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Instalaciones de tierra
Todos los C.T. deben ir provistos de una instalacin de puesta a
tierra, para limitar las tensiones de defecto a tierra. Estar
complementada con dispositivos de interrupcin de corriente que
aseguren la descarga a tierra eliminando tensiones peligrosas en el
caso de contacto con las masas puestas a tensin.
Estarn compuestas por dos elementos fundamentales: lnea de
tierra (conductores de cobre u otro material) y electrodo de puesta
a tierra (pica y conductores enterrados horizontalmente), se
enterrarn como mnimo a 0,5m.
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Tomas de tierra
Se conectarn a la tierra de proteccin todas las partes metlicas
de una instalacin que no estn a tensin normalmente, pero que puedan
estarlo debido a averas.
Se conectarn a la tierra de servicio los elementos de la
instalacin siguientes: Los neutros de los transformadores. Los
circuitos de B.T de los transformadores de medida. Los elementos de
derivacin a tierra de los seccionadores de puesta a tierra. Las
autovlvulas, limitadores, descargadores...
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Tierra general
Cuando la tensin de defecto a tierra en el C.T. no sea superior
a 1000V se conectarn, a una instalacin de tierra general, sin
distincin entre proteccin y servicio los siguientes elementos:-
Masas de A.T. - Masas de B.T.- Envolturas o pantallas metlicas de
los cables.- Autovlvulas de A.T. y de B.T - Neutro de los trafos.-
Pantallas o enrejados de proteccin.- Armaduras metlicas interiores
de la edificacin.- Bornes de p. a t. de los dispositivos porttiles
de p. a t.- Bornes de p. a t. de los trafos de intensidad de B.T.-
etc.
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Tierras separadas
Cuando la tensin de defecto a tierra en el C.T. sea superior a
1000V los neutros de los transformadores, los bornes de p. a t. de
los trafos de intensidad de B. T. y las autovlvulas de B.T. se
unirn a una instalacin de tierra separada, que se llamar de Neutro
o de servicio. Su resistencia de p. a t. tendr un valor que la
tensin transferida a la B.T. debida a la intensidad de defecto no
ser superior a 1000V. (En caso contrario podremos tener una nica
tierra).
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Potencia de cortocircuito
Cualquier instalacin debe estar protegida frente a los
cortocircuitos. Debe calcularse la potencia de cortocircuito, para
elegir los elementos que las soporten o en caso contrario los
elementos que corten estas intensidades. Tomar especial importancia
en los cambios de seccin de los conductores.
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Potencia de cortocircuitoUn esquema general de los diferentes
puntos donde se
deberan calcular las potencias de cortocircuito es el
siguiente:
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Potencia de cortocircuito
La potencia de cortocircuito en un punto depende de su situacin
respecto a los alimentadores y estar limitada por las impedancias
de las lneas y por supuesto de los transformadores.
En M.T. las impedancias de los trafos y de las mquinas rotativas
se suelen dar en tanto por ciento y la de las lneas en ohmios por
kilmetro, gracias a estas dos premisas podremos calcular fcilmente
la impedancia de cortocircuito.
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Potencia de cortocircuito
Para el clculo de lneas, si consideramos que la resistencia es
nula, podemos usar la siguiente frmula:
Siendo:X%= Reactancia reducida de la lnea en %.XL= Reactancia de
la lnea en . P= Potencia base en MVA.U= Tensin compuesta en KV.
X %=100X LP
U 2
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Potencia de cortocircuito
Para el clculo de los trafos y mquinas rotativas, las
reactancias porcentuales se determinan con la siguiente frmula:
Siendo:XeT%= Reactancia reducida del trafo o mquina rotativa en
%.XT%=Reactancia del trafo o mquina rotativa en su propia base en
%.P= potencia en la base.PT= Potencia del trafo en MVA.
X eT %=X T %PPT
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Potencia de cortocircuito
Pero que ocurre con las lneas que nos llegan? Si tenemos un
cortocircuito entre diferentes fases podemos tener:
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Potencia de cortocircuito
Y si tenemos un cortocircuito de una sola fase, podemos
tener:
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Potencia de cortocircuito
En cualquier caso la SCC o PCC la podremos hallar con la
siguiente frmula:
PCC=Potencia de cortocircuito en MVA.P= Potencia de base en
MVA.XR%=Reactancia porcentual reducidaNota: Obviamente nos servir
en funcin de los datos para hallar la reactancia porcentual
reducida.
PCC=100PX R %
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Potencia de cortocircuitoVeamos un ejemplo de clculo:
Calcular la intensidad y la potencia de cortocircuito.
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Potencia de cortocircuito
Primero calculemos la reactancia de red. Para ello deberemos
escoger una potencia de base, por ejemplo P=100MVA.
Ahora hallemos la reactancia del transformador:
X R=100PPCC
=1001001.000
=10 %
X eT=X T %PPT
=1310030
=43,3 %
Suponemos 10 veces la ICC.
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Potencia de cortocircuito
En cuanto a la reactancia de la lnea ser:
Con lo que la reactancia porcentual en el punto A ser de:
X R %=1043,387,5=140,8%
X %=100X LP
U 2=
1000,3510100202
=87,5 %
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Potencia de cortocircuito
La PCC que tendremos en el punto A ser de:
Y por tanto la ICC:
I CC=PCC3U
= 711,7320
=2,05 kA
PCC=100PX R %
=100100140,8
=71MVA
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Maniobras en un C.T.
Antes de realizar una maniobra deberemos tener en cuenta las
siguientes premisas: No accionar nunca un seccionador en carga.
Cuando tengamos que cortar el servicio de un circuito en carga, se
deber accionar antes el interruptor de apertura de carga o el
automtico. Antes de cerrar un seccionador de puesta a tierra se
deber comprobar la ausencia de tensin.
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Maniobras en un C.T.
Antes de restablecer el servicio a un circuito, comprobar que
estn abiertos los seccionadores de puesta a tierra. Familiarizarse
con el centro y observar detenidamente la sealizacin si es que la
hay. Utilizar el material de seguridad necesario en cada
maniobra.
Estas premisas debern complementarse con las instrucciones
particulares del resto de aparatos.
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Reponer un fusibleCuando tengamos que sustituir un fusible en
la
celda de proteccin del trafo deberemos actuar del siguiente
modo:i. Abrir el interruptor de proteccin (si es por fusin debera
estar ya abierto al ser automtico).ii. Abrir el seccionador
tripolar, teniendo un corte visible. Cuidado con las tensiones de
retorno!! Abrir tambin el automtico del cuadro de B.T.iii.
Comprobar la ausencia de tensin.iv. Conexionar el seccionador de
puesta a tierra.v. Abrir la celda y reponer los fusibles.
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Rearme de rels
En los interruptores de proteccin, el accionamiento automtico se
realiza en muchas ocasiones por medio de rels directos.
El rearme puede ser manual o automtico al accionar el aparato.
Si un aparato, de rearme manual, ha sido abierto mediante un rel,
si no rearmamos el rel volver a abrirse al accionarlo.
Puede ser que los rearmes automticos a veces fallen y tengan que
ser ayudados con una prtiga.
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Maniobras en la celda del interruptor (celda salida)
Si tenemos que cortar la celda de salida, para cortar el
suministro de otros centros a partir del nuestro y no cortar
nuestro suministro lo haremos de la siguiente forma:1. Abriremos el
interruptor-seccionador o interruptor.2. Abriremos el seccionador
tripolar (entre interruptor y barraje).En caso de tener que entrar
en la celda deberemos:3. Comprobar la ausencia de tensin4.
Descargar el cable a tierra por medio del seccionador de puesta a
tierra o con una prtiga de puesta a tierra.
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Maniobras en la celda del seccionador
Como vimos anteriormente ser una celda en la que el cable de
llegada ser interrumpido con un seccionador (automtico con ms de
1000 kVA), para dejar sin servicio el centro de transformacin y por
tanto al abonado o abonados. En esta cenda deberemos:1. Comprobar
que no existe carga en el circuito que es alimentado a partir de
esta celda.2. Abrir el seccionador tripolar.
Si tenemos que entrar en la celda:3.Comprobar la ausencia de
tensin.4.Descargar el cable a tierra.
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Condena de aparatos
Todos los elementos de maniobra debern tener dispositivos para
ser condenados, en posicin tanto abierto como cerrado.
Lo mismo ocurrir con las puertas y paneles de acceso a las
celdas.
Estos dispositivos pueden ser de varios tipos, candados ,
cerraduras...
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EnclavamientosLos dispositivos de maniobra podrn ir
enclavados (mecnicamente), ayudndonos a no cometer errores en la
secuencia de maniobras, entre interruptor, seccionador, pantalla
seccionadora aislante, puerta de acceso y seccionador de p. a. t.
Veamos un posible cuadro de maniobras:
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Comprobacin de la concordancia entre fases
Antes de realizar el acoplamiento entre dos circuitos se deber
comprobar la correspondencia entre las fases.
Esta correspondencia se realiza por medio de unos pilotos
sealizadores (de nen) de tensin, conectados al circuito por medio
de unos divisores capacitivos, montados sobre aisladores.
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Comprobacin de la concordancia entre fases
Se deber operar del siguiente modo:En celdas prefabricadas se
utilizar un piloto sealizador de tensin con unos conductores y
terminales de conexin. Los divisores capacitivos ya los incluye la
celda.
Si el piloto se enciende no habr concordancia entre fases.
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Comprobacin de la concordancia entre fases
En celdas de tipo convencional, sin divisores capacitivos, la
operacin se realizar con prtigas especiales, que incluirn los
divisores y un sealizador. Van unidas mediante un conductor. Las
mediciones se realizarn en la misma celda, entre los bornes de un
mismo seccionador. Como muestra la imagen.
Si no hay concordancia deberemos intercambiar fases hasta que la
consigamos.
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Evolucin de los C.T.En un principio se ubicaban en casetas
confeccionadas con ladrillos. Las distancias entre conductores
de M.T. Eran de 30cm entre partes activas y de 22 cm entre stas y
tierra.
Las protecciones se hacan con chapa metlica, los trafos con
rejilla merlica con luz mxima de 2cm2 como mximo. Deban tener pozos
de 0,80, de dimetro y 2m de profundidad para recogida de
aceite...
Las medidas en general eran demasiado grandes para el precio de
suelo, seguridad no tan elevada...en cualquier caso han sido
sustituidos por los centros a partir de celdas modulares.
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Evolucin de los C.T.
Existen tantos C.T. en una gran ciudad que se hace necesario
realizar un control centralizado mediante un sistema de
telecontrol, ya sea po mdem, radio, fibra ptica, portadoras...
Esto nos permitir una visin global de los C.T. , el estado y
mando de los interruptores, visualizacin de las alarmas locales y
globales de la zona, visualizaciones de las medidas de las celdas,
registro de centros...
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Operaciones previas a la puesta en servicio
Lo primero ser revisar los siguientes puntos: Revisin de normas
de explotacin. Comprobar los circuitos y tomas de tierra. Limpieza
de las instalaciones, aisladores, soportes, contactos (y
revisin)... Revisin de normas, de los manuales de cada aparato a
poner en servicio. Comprobar el funcionamiento de los dispositivo
de mando y enclavamiento. Conexiones bien realizadas.Asegurar el
aislamiento y observar nivel del aceite.
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Operaciones previas a la puesta en servicio
Otras medidas que se deben realizar son:
Medida de la resistividad del terreno (Werner Schlumberger)
Medida del tarado y tiempo de respuesta de los rels. Y por ltimo
las medidas de tensiones de paso y contacto.
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