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2. Redes de distribución de baja tensión
En este capítulo se describen las partes de las que se compone el Sistema Eléctrico de
Potencia de la Red Eléctrica, para terminar centrándose en las redes de Baja Tensión, ya
que es este tipo de red la que se va a analizar en este proyecto.
2.1 Subsistemas del Sistema Eléctrico de Potencia.
Por red eléctrica se entiende el conjunto de elementos y conductores que tienen como
objetivo llevar la energía eléctrica desde las centrales generadoras hasta los elementos
de consumo de los usuarios, a través de las estaciones de transformación y distribución
necesarias. El sistema eléctrico se puede dividir en tres subsistemas atendiendo
constitución, cada uno de los cuales tiene la siguiente función:
o Subsistema de Producción (A)
Lo constituye el conjunto de todas las centrales generadoras de energía eléctrica
(Hidroeléctrica, térmica, nuclear, termoeléctrica, eólica, etc.) cuyo objetivo es
satisfacer la demanda de energía eléctrica que necesita un país.
o Subsistema de Transporte (B)
Comienza en las estaciones de transformación elevadoras de tensión o voltaje de
las propias centrales generadoras, y llega hasta las estaciones de distribución.
Desde las cuales se dirige la energía eléctrica a estaciones con transformadores
reductores de tensión.
o Subsistema de Distribución (C)
Está formado por las redes primarias de distribución, las estaciones
transformadoras de distribución, centros de transformación y las redes
secundarias de distribución.
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La red que se analiza en este proyecto se encuadra dentro del Subsistema de
Distribución, en concreto dentro de las redes secundarias de distribución.
En el siguiente apartado se describen los tipos de redes que se dan en el SEP.
2. 2 Redes del Sistema Eléctrico de Potencia.
Los subsistemas del Sistema Eléctrico de Potencia pueden estar compuestos por los
tipos de redes eléctricas que se describen en este apartado.
1. Redes de transporte
Es la encargada de llevar la energía eléctrica desde la central de generación hasta la
subestación de transporte, donde se reduce su voltaje para su posterior distribución.
En ellas se dan dos distintos niveles de tensión: 400 kV o 200 kV.
Estos niveles corresponden a alta tensión, por tanto podemos afirmar que las redes de
transporte son redes de alta tensión.
2. Redes de distribución
Es el conjunto de instalaciones necesarias para llevar el suministro eléctrico desde la
subestación de transporte hacia los usuarios receptores de la alimentación eléctrica. Las
redes de distribución podemos clasificarlas a su vez en dos tipos:
Red primaria:
Formadas por líneas aéreas o subterráneas de alta tensión de 45KV, 66KV o 132KV
principalmente, utilizadas para alimentar la red secundaria y para consumo industrial.
Reciben también el nombre de redes de distribución de alta tensión.
Red secundaria:
Las redes secundarias pueden tener dos niveles de tensión: media tensión o baja tensión.
Las redes secundarias de media tensión comprenden niveles de 20 kV y 15 kV.
Para las redes secundarias de baja tensión, habrá que definir qué se entiende por baja
tensión, ya que es un nivel de tensión típico de las redes de distribución secundarias. En
el Artículo 2 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT) se establece:
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El presente reglamento se aplicará a las instalaciones que distribuyan la
energía eléctrica, a las generadoras de electricidad para consumo propio y a las
receptoras, en los siguientes límites de tensiones nominales:
a. Corriente alterna: igual o inferior a 1.000 voltios.
b. Corriente continua: igual o inferior a 1.500 voltios.
Es muy difícil encontrar redes de distribución en corriente continua, por lo que se define
instalaciones en baja tensión como aquellas cuyo valor de tensión nominal en corriente
alterna sea igual o inferior a 1.000 voltios, o lo que es lo mismo, 1 kV.
Por tanto se definen las líneas de distribución secundarias como aquellas formadas por
líneas aéreas o subestaciones de distribución de 15kV, 20KV, centros de transformación
de media tensión a baja tensión (MT/ BT), y líneas aéreas o subterráneas de baja tensión
(BT). Esta red secundaria hace llegar líneas de media tensión (MT) a los centros de
transformación, que es una instalación eléctrica que recibe la energía en media tensión
(MT), mayor de 1000V, y la entrega a baja tensión (BT), para su posterior distribución
mediante líneas aéreas o subterráneas hacia las acometidas de edificios, alumbrado
exterior, etc.
Según el Reglamento Electrotécnico en Baja Tensión (R.E.B.T) existen, dos tipos de
redes de distribución secundaria:
1. Redes de distribución Privadas:
Son las destinadas, por un único usuario, a la distribución de energía eléctrica en Baja
Tensión, a locales o emplazamiento de su propiedad o a otros especialmente autorizados
por el Órgano Competente de la Administración. Las redes de distribución privadas
pueden tener su origen:
o En centrales de generación propia.
o En redes de distribución pública.
En este caso, son aplicables en el punto de entrega de la energía, los preceptos fijados
por los Reglamentos vigentes que regulen las actividades de distribución,
comercialización y suministro de energía eléctrica, y en las especificaciones particulares
de la empresa eléctrica, aprobadas oficialmente, si las hubiera.
2. Redes de distribución Públicas:
Son las destinadas al suministro de energía eléctrica en Baja Tensión a varios usuarios.
En relación con este suministro son de aplicación para cada uno de ellos, los preceptos
fijados por los Reglamentos vigentes que regulen las actividades de distribución,
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comercialización y suministro de energía eléctrica. Las redes de distribución pública
pueden ser:
o Pertenecientes a empresas distribuidoras de energía.
o De propiedad particular o colectiva.
El caso que se presenta en este proyecto corresponde al análisis de una red de
distribución secundaria pública de Baja Tensión.
En la Tabla 1 se relacionan los tipos de líneas existentes, su tensión de servicio y para
que se usan habitualmente.
Tipo Tensión de servicio (V) Uso
Líneas de alta tensión
(AT) Entre 400 kV y 45 kV. Transporte/Distribución
Líneas de media tensión
(MT) Entre 20 kV y 15 kV. Distribución
Líneas de baja tensión
(BT)
Tensión inferior a los 1KV.
Suministro trifásico de 400V
entre fases y suministro
monofásico de 230 V entre
fase y neutro.
Distribución
Tabla 1: Resumen tipo de líneas y uso.
2.3 Redes de distribución.
Esta sección está dedicada específicamente a las redes de distribución, dado que son las
que atañen al estudio del presente proyecto.
Las redes de distribución normalmente se construyen de acuerdo a estructuras bien
definidas. Cada tipo de estructura se adapta a un cierto tipo de condiciones y
necesidades marcadas por el tipo de carga, la forma geográfica de la zona, la
confiabilidad requerida por el tipo de usuarios, las necesidades futuras, etc. Las
estructuras más comunes son:
1. Red en anillo.
2. Red mallada.
3. Red en derivación doble.
4. Red radial.
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A continuación se describen brevemente cada una de estas estructuras de red.
1. Red en anillo
Esta red se caracteriza por estar alimentada desde dos de sus extremos, estando los
receptores intercalados entre estos, formando un anillo cerrado. También es conocida
como distribución en bucle cerrado.
Este tipo de distribución ofrece una mayor continuidad de servicio al poder alimentar a
los receptores desde puntos distintos, facilitándose además el mantenimiento de la red.
Al tratarse de redes de mayor complejidad, esto presenta un gran inconveniente tanto
desde el punto de vista constructivo como a la hora de elegir las protecciones eléctricas.
Figura 1: Esquema de una red en anillo
2. Red mallada
La red mallada es el resultado de combinar redes en anillos interconectadas en forma
radial formando mallas.
Sus ventajas radican en la seguridad de servicio, flexibilidad de alimentación y facilidad
de conservación y manutención. Sus inconvenientes, la mayor complejidad, extensiva a
las protecciones y el rápido aumento de las potencias de cortocircuito.
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Figura 2: Esquema de una red mallada
3. Red en derivación doble
Las redes en derivación doble se caracterizan por tener dos troncales que recorren de
forma paralela la zona por electrificar, en cada receptor se instala una doble acometida
para lograr transferir al receptor de un troncal o de otro, en caso de que falle el que
trabaja normalmente como preferente.
De acuerdo con la explicación anterior se desprende que en este arreglo los cables
troncales suministran, cada uno, el 50 % de la carga, de tal manera que cuando uno falle
el otro alimentador suministre la totalidad de la carga.
Este tipo de redes se utiliza para electrificar zonas con cargas importantes y de magnitud
fuerte, como zonas de hospitales, zonas hoteleras, zonas comerciales, etc.
Figura 3: Red en Derivación doble
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4. Red radial
Esta estructura está formada por cables troncales y cables ramales en los que la energía
sigue un solo camino desde la fuente hacia los receptores.
Este tipo de redes tienen como ventajas que son redes muy simples, tanto en su forma
como en la instalación de protecciones eléctricas.
Pero presentan un gran inconveniente ya que no garantizan un servicio continuo al
disponer de una única alimentación, si esta falla, no llegaría energía a los receptores.
Figura 4: Ejemplo de red radial.
Este proyecto se basa en el estudio de una red de distribución de BT radial, la siguiente
sección está dedicada a la descripción de este tipo de red en concreto.
2.4. Redes de distribución en Baja Tensión
Según el reglamento de Baja Tensión (REBT) las líneas eléctricas de distribución en
Baja Tensión se clasifican de la siguiente forma:
Redes aéreas para distribución en Baja Tensión:
Redes con conductores aislados.
Redes con conductores desnudos.
Redes subterráneas para distribución en Baja Tensión:
Redes con conductores aislados.
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2.4.1. Parámetros que influyen en las redes de baja tensión
En las redes de Baja Tensión se encuentran una serie de parámetros que tienen una gran
influencia en la operación de las mismas. Estos parámetros pueden ser:
Las intensidades y potencias.
Las tensiones.
Las distancias.
El crecimiento de la carga.
El factor económico.
Las potencias de cortocircuito.
Las normalizaciones.
Desequilibrios.
Generación distribuida.
A partir de la intensidad máxima admisible obtenida en función de la potencia total de
los receptores a alimentar se puede fijar la sección mínima admisible para los
conductores de la red.
Dada una distribución con una potencia total definida, si se aumenta la tensión de
servicio disminuye la corriente y en consecuencia puede reducirse la sección de los
conductores. Esta disminución de sección conlleva menor caída de tensión, de ahí que
para grandes consumidores se opte por distribuciones en Alta Tensión. Normalmente,
para las redes de distribución en Baja Tensión la caída de tensión máxima es del 5%.
En cuanto a la distancias existe una longitud de cable por debajo de la cual, la sección
para una determinada carga, no puede disminuirse. Dicho de otra forma, al aumentar la
distancia a la que se encuentra la carga aumenta la caída de tensión. Para mantener
constante dicha caída de tensión habría que ampliar la sección de los cables, por lo que
es muy importante minimizar en lo posible las distancias y procurar que las cargas estén
separadas de los centros de transformación a distancias.
Otro parámetro importante es la potencia de cortocircuito ya que este influye en la
elección de las protecciones que deben de llevar la red.
Los parámetros de los elementos constructivos de una red de distribución están
normalizados, esto es, varían según determinados valores. Esto implica que la elección
de los elementos se debe ajustar a estos valores normalizados.
La inversión inicial de la red planteada incluye el costo de los cables, de las
protecciones y de las previsiones futuras, entre otros. Por otra parte en la red existen una
serie de pérdidas en sus elementos que conllevan un coste de explotación.
Rigurosamente deben tenerse en cuenta ambos conceptos, ya que una inversión inicial
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mayor en mejores cables, protecciones y previsión, implican un coste de explotación
menor.
Una de las protecciones con más influencia es el esquema de conexión a tierra utilizado,
en la siguiente sección se muestran los distintos esquemas de protección a tierra
existentes.
2.4.2 Tipos de esquema de conexión a tierra en redes de BT
Un factor importante para la protección de las personas es el tipo de conexión a neutro
que tienen las instalaciones en Baja Tensión. Según el REBT existen tres tipos de
esquemas de conexión a neutro.
Para identificar los diferentes esquemas se utiliza la siguiente simbología compuesta por
una serie de letras:
La primera letra designa la situación del neutro de la instalación con relación a la tierra.
Pudiendo ser:
T: conexión directa del neutro con la puesta a tierra.
I: aislamiento de todas las partes activas por conexión a tierra o por conexión a
través de una impedancia.
En cuanto a la segunda letra, ella indica la situación de las masas de la instalación
eléctrica en relación a la tierra. Pudiendo ser:
T: masas conectadas directamente a tierra.
N: masas conectadas al neutro de la instalación y estas a tierra.
La tercera letra indica la situación de las masas de la instalación respecto de la puesta a
tierra. Pudiendo ser:
S: el cable neutro (N) está separado del cable de protección eléctrica (PE) y
ambos separados.
C: las funciones del neutro y de protección están combinadas por un solo cable
(PEN), presentando una situación combinada.
Con todo esto los esquemas de conexión a tierra que se presenta en una red de Baja
tensión son los siguientes:
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Esquema de conexión a tierra IT.
Figura 5: Esquema de conexión a tierra IT.
Esquema de conexión a tierra TT.
Figura 6: Esquema de conexión a tierra TT
Esquema de conexión a tierra TN, el cual presenta las siguientes variantes:
o Esquema TN-S.
Figura 7: Esquema de conexión a tierra TN-S.
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o Esquema TN-C.
Figura 8: Esquema de conexión a tierra TN-C.
o Esquema TN-C-S.
Figura 9: Esquema de conexión a tierra TN-C-S.
En la red de distribución de BT que se estudia en este proyecto se utiliza el esquema de
conexión a tierra TN-C.
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