Guia Completa: Execució i Posada a Terra de Subestacions Elèctriques

Procediment d'Execució d'una Subestació Elèctrica

Aquest procediment detalla les fases clau per a la construcció i posada en marxa d'una subestació:

1. Sol·licitud de Connexió: El promotor contacta amb l’empresa elèctrica i proporciona les dades de la instal·lació.
2. Projecte: Es redacta el projecte (obra civil, electromecànic i control) per a la seva presentació.
3. Tramitació: Es gestionen els permisos i autoritzacions necessaris fins a obtenir l’acta de posada en marxa.
4. Equips i Materials: Es remet a l’empresa elèctrica un llistat dels equips i materials que s’instal·laran.
5. Muntatge i Execució: Es realitza el replanteig, l’obra civil i el muntatge elèctric.
6. Proves de Camp: Es verifiquen els equips i components (GIS, HIS, transformadors, maniobra, etc.).
7. Recepció de la Instal·lació: L’empresa elèctrica revisa la documentació i la instal·lació tècnicament.
8. Posada en Servei: Es convoca una reunió per resoldre punts pendents, es fan proves amb tensió i posada en càrrega, i es formalitza la cessió de la instal·lació.

Muntatge i Execució de l'Obra: Obra Civil

L'obra civil inclou tots els treballs necessaris per a la recepció i muntatge dels equips de la subestació.

Parc Exterior i Preparació del Terreny

• Parc Exterior: Es defineixen aspectes com l'explanació del terreny, la xarxa de terra, els canals i els drenatges.
• Cimentacions: Es realitza un estudi geotècnic per determinar la idoneïtat del terreny i el tipus de formigó a utilitzar. Es divideix en dues fases: explanació i preparació de pedestals per als equips.
• Ubicació i Accessos: Es condiciona el terreny amb moviments de terres, talussos i murs de contenció per aconseguir una plataforma uniforme.
• Urbanització del Parc i Vies: Els vials poden ser de grava compactada, asfalt o formigó, amb dimensions adequades per al trànsit de vehicles.
• Tancat Perimetral: Es construeix una tanca de 2,5 m d’alçada amb pilones de formigó i connexió a la xarxa de terra.

Estructures Específiques

• Bancada del Transformador: Es dissenya com una biga elàstica que suporta el pes del transformador i recull possibles fuites d’oli mitjançant un sistema de canalització cap al dipòsit general.
• Dipòsit d’Oli: Construït amb formigó armat i cobert amb un forjat de biguetes i bovedilla ceràmica. Ha de tenir capacitat per al volum d’oli dielèctric del transformador més gran, incloent-hi una previsió d’aigua.
• Mur Tallafocs: Necessari quan els transformadors estan molt propers. Les dimensions i materials han de complir la norma IEC 61936-1.
• Canals de Cables: Protegeixen els cables de control i potència mitjançant canals prefabricats o de formigó armat.
• Drenatges: Eviten l’acumulació d’aigua amb una xarxa de tubs en rases de grava i material filtrant (geotèxtil). L’aigua es dirigeix a la xarxa de clavegueram o a un pou de grava en cas de no existir xarxa pública.

Estructura Metàl·lica

Construïda en acer galvanitzat segons la norma EN/ISO 1461, destinada a l’amarratge de línies i suports d’equips.

Edificis de la Subestació

La construcció és generalment prefabricada amb estructura de pilars de formigó armat i fonamentació amb llosa de formigó in situ. Els forjats superiors són amb jàsseres prefabricades i plaques alveolars. Les portes incorporen un sistema de retenció per evitar tancaments accidentals.

Zones Principals dels Edificis

• Sala de Control i Equips: Conté armaris de control, proteccions i serveis auxiliars (SSAA). Inclou sales per als transformadors de SSAA amb dipòsits de recollida d’oli i accés des de l’exterior.
• Sala de Cabines de MT: Construïda amb murs de formigó armat i terra de forjat. Equipada amb climatització per bomba de calor.

Sistemes de Seguretat i Il·luminació

• Seguretat: Detecció i extinció d’incendis, sistema anti-intrusió.
• Il·luminació: Il·luminació encastada en fals sostre a la sala de control i distribuïda de manera uniforme. Enllumenat d’emergència autònom per garantir visibilitat i senyalització d’evacuació.

Obra Elèctrica

L'obra elèctrica inclou els següents treballs:

• Muntatge d’equips d’AT/BT i auxiliars.
• Instal·lació de transformadors de potència i interconnexió d’equips.
• Estesa de cables de potència, control, protecció i comunicacions.
• Alimentació en corrent altern i continu.
• Connexió a la xarxa de posada a terra.

Proves en Camp (Assajos i Verificacions)

Després del muntatge, es realitzen assajos segons la normativa UNE per verificar els següents components i sistemes:

• Tecnologia GIS i HIS.
• Transformadors de potència i de mesura.
• Aparells de maniobra: Interruptors i seccionadors.

Verificacions Addicionals

• Mesura de tensions de contacte.
• Comprovació de distàncies mínimes d’aïllament.
• Assajos funcionals, relés de protecció i enclavaments.
• Prova d’estanquitat i mesura d’humitat del gas SF6.
• Revisió d’esquemes unifilars i manuals d’operació.

Disseny i Seguretat de la Xarxa de Posada a Terra

Objectius de la Posada a Terra

• Garantir la seguretat i protecció de persones i equips.
• Assegurar un camí ràpid als corrents de defecte sense superar els límits d’operació de la xarxa.

Components de les Instal·lacions de Posada a Terra

• Terra: Considerada a potencial zero. Permet la dispersió dels corrents de falta o defecte. Es caracteritza per la seva resistivitat, que depèn de la naturalesa del terreny.
• Elèctrodes de Posada a Terra: Materials habituals: Coure (el més comú), alumini o acer. Redueixen les tensions de pas i contacte.
• Tipus d'Elèctrodes: Piques, Cables, Plaques, Malles, Barres químiques.
• Arquetes i Registres: Permeten accedir i inspeccionar la xarxa de posada a terra.
• Unions: Soldadures aluminotèrmiques (Cadweld) per garantir connexions segures i duradores.

Disposicions Geomètriques de la Posada a Terra

• Rases: Elèctrode horitzontal enterrat a diferent profunditat.
• Radial: Ramificacions en angles de 60º, fins a 30 m (comú en torres de comunicacions).
• Anell: Voltants de suports, permet connexions en paral·lel.
• Malles: Xarxa de cables horitzontals i longitudinals, formant una quadrícula. És la més utilitzada en subestacions perquè limita els potencials en l’àrea.

Tipus de Posada a Terra Segons la Funció

Terres de Servei

Connecten directament elements com:

• Neutres de transformadors de potència o xarxes amb neutre.
• Circuits de baixa tensió (BT) dels transformadors de mesura.
• Dispositius de protecció de sobretensions (descàrregues atmosfèriques, limitadors, descarregadors, autovàlvules).
• Seccionadors de presa a terra.

Tots aquests elements s’uneixen a la malla metàl·lica (sense unions desmuntables).

Terres de Protecció

Uneixen totes les parts metàl·liques que no estan en tensió normalment, però que podrien estar-ho per avaries, descàrregues atmosfèriques o sobretensions. Es requereixen connexions mínimes de dos conductors cap a la malla metàl·lica.

Elements connectats:

• Xassís i bastidors d'aparells de maniobra.
• Bastidors d'armaris metàl·lics.
• Portes i tanques metàl·liques.
• Columnes, pòrtics i estructures metàl·liques dels edificis.
• Fils de guarda i blindatges de conductors.
• Carcassa dels transformadors.

Terres de Treball o Manteniment

Destinats a la protecció del personal durant operacions de manteniment o reparació.

Consideracions Bàsiques de Seguretat

• Corrents Tolerables pel Cos Humà (UNE-IEC/TS 60479-1): El valor segur per a un cor sa és I < 25 mA amb un temps d’aplicació de 0.03 a 3 s. El disseny ha de garantir que aquests valors no se superin.
• Tensions Màximes Aplicables al Cos Humà (Uca): Es determinen mitjançant una taula de valors segons la tensió entre mà i peus.
• Dimensionament Adequat: És essencial per garantir la seguretat i eficiència del sistema.

Procediment de Disseny del Sistema de Posada a Terra

1. Estudi Preliminar: Anàlisi del sòl per determinar la seva resistivitat. Càlcul dels corrents màxims de defecte i el temps d’eliminació del defecte.
2. Disseny Inicial: Creació d'un disseny preliminar de la instal·lació de terra. Càlcul de la resistència del sistema de posada a terra.
3. Verificacions de Seguretat: Càlcul de tensions de pas a l'exterior de la instal·lació. Càlcul de tensions de pas i contacte a l'interior de la instal·lació. Comparació amb els valors màxims admissibles segons MIE-RAT 13.
4. Avaluació de Riscos i Correccions: Investigació de tensions transferibles a l’exterior per canonades, rails, tanques, conductors de neutre, blindatges de cables i altres punts perillosos. Estudi de mètodes per eliminar o reduir aquestes tensions. Correcció i ajust del disseny per establir el definitiu.