Red Eléctrica Española: Estructura, Componentes y Cálculo por Corriente de Cortocircuito

Esquema General de la Red Eléctrica Española

La energía eléctrica se produce en grandes centrales (hidráulicas, térmicas, nucleares...) que normalmente se encuentran alejadas de los centros de consumo. Es, por tanto, necesario transportar la energía hasta los consumidores. El proceso sería el siguiente:

1. La energía eléctrica es producida en las centrales y sale de ellas a una tensión comprendida entre 6 a 18 kV.
2. Para transportar la energía a grandes distancias, con las menores pérdidas posibles, es necesario aumentar la tensión a unos valores superiores (132 kV, 220 kV o 380 kV). Para ello, se disponen a la salida de las centrales de transformadores elevadores que realizan la elevación de tensión.
3. Del parque de transformadores partirá la denominada línea de transporte que será la encargada de salvar las grandes distancias.
4. Las líneas de diversos centros de producción están interconectadas entre sí para garantizar el suministro eléctrico en caso de incidencia en alguna de las centrales, dando lugar a una malla denominada red de transporte.
5. Estas tensiones se deben ir disminuyendo paulatinamente, conforme se acercan a los centros de consumo. Para realizar esta misión se emplean transformadores reductores integrados en las subestaciones.
6. La reducción de tensión se realiza normalmente de forma escalonada hasta llegar a la baja tensión. Sin embargo, algunos grandes consumidores pueden comprar la energía en alta tensión.
7. El último escalón es el Centro de Transformación, en él la energía eléctrica se distribuye en BT en forma de corriente trifásica a 400 V y cuatro hilos, de forma que sea posible obtener corriente monofásica entre una de las fases y el neutro, para aquellos consumidores que lo requieran (hasta una potencia de 14490 W).

Definiciones

• Subestación: Conjunto situado en un mismo lugar, de la aparamenta eléctrica y de los edificios necesarios para realizar alguna de las funciones siguientes: transformación de la tensión, de la frecuencia, del número de fases, rectificación, compensación del factor de potencia y conexión de dos o más circuitos. Quedan excluidos de esta definición los centros de transformación.
• Línea de transporte: Línea de M.A.T., normalmente 400 o 220 kV, y que sirve para unir dos subestaciones.
• Centro de reparto: Centro fuertemente alimentado, en el que una o más líneas de A.T. se derivan de otras de la misma tensión. Alberga también las protecciones de las líneas derivadas.
• Centro de reflexión: Garantiza la alimentación de las líneas que en él concurren, procedentes de una subestación o centro de reparto, mediante un circuito sin carga en explotación normal, denominado circuito cero, alimentado también desde dicha subestación o centro de reparto.
• Línea de distribución: Línea en A.T. que alimenta los centros de transformación.
• Centro de transformación: Instalación provista de uno o varios transformadores reductores de Alta a Baja tensión con la aparamenta y obra complementaria precisas.
• Líneas de distribución en B.T.: Líneas encargadas de alimentar los puntos de utilización a tensiones inferiores a 1 kV.

Tipos de Estructura

• Red lineal: Constituida por una línea de distribución en A.T., un número máximo de 10 C.T. y las líneas de B.T. necesarias. La alimentación se hará por cada uno de sus extremos conectándose con una subestación o centro de reparto (tipo B) o con una línea de A.T. con tensión igual a la línea de distribución (tipo C). La superficie máxima alimentada será de: a) En edificación extensiva 200 Ha, b) En edificación semi-intensiva 150 Ha c) En edificación intensiva 80 Ha. Potencia máxima 8000 W.
• Red en anillo: Constituida por una línea de A.T. cerrada en anillo, con un número máximo de 10 C.T. y las líneas de distribución en B.T.. La alimentación será única tipo B o C y la superficie máxima alimentada será de: : a) En edificación extensiva 200 Ha, b) En edificación semi-intensiva 150 Ha c) En edificación intensiva 80 Ha. Potencia máxima 8000 KW.
• Red en anillos múltiples: Constituida por varias redes en anillo conectadas a una misma subestación o centro de reparto, con un número máximo de 10 C.T. en cada anillo y las líneas de distribución en B.T.. La alimentación será única tipo A o B y la superficie máxima alimentada será de: : a) En edificación extensiva 200 Ha, b) En edificación semi-intensiva 150 Ha c) En edificación intensiva 80 Ha. Potencia máxima 40000 KW con conexión a una subestación y 24000 KW con conexión a un centro de reparto.
• Red en huso normal: Constituida por un máximo de 6 líneas de distribución en AT, alimentada en un extremo por una subestación o centro de reparto y por el otro a un centro de reflexión. Dispondrá de uno o dos circuitos cero, un máximo de 10 CT por cada línea de AT y las líneas de BT necesarias. La conexión será tipo A o B con alimentación única. Potencia máxima 48000 KW. La superficie máxima alimentada será: a) En edificación extensiva 1200 Ha, b) En edificación semi-intensiva 650 Ha c) En edificación intensiva 480 Ha.
• Red en BT exclusivamente: Constituida por una o más líneas de BT que parten de un CT. Tipo de conexión D. Potencia máxima, la disponible en el CT. La superficie máxima alimentada será: a) En edificación extensiva 4 Ha, b) En edificación semi-intensiva 2 Ha c) En edificación intensiva 1 Ha.

Cálculo por Corriente de Cortocircuito

En servicio permanente, en el cable se alcanza una temperatura de equilibrio cuando el calor generado por el conductor (efecto Joule) es igual al calor que el conductor cede al medio ambiente que lo rodea (transmisión, radiación y convección). En caso de un cortocircuito se puede considerar, dada la brevedad del fenómeno, que no se cede calor al medio ambiente y que todo el calor producido es empleado en calentar el conductor. Esta temperatura se especifica en las normas particulares de los cables y suele ser de 160ºC para cables con aislamiento termoplástico y de 250ºC para cables con aislamientos termoestables. En estas circunstancias, la intensidad máxima de cortocircuito viene limitada por el tipo de aislante empleado y el tiempo que tardan en actuar las protecciones. Considerando estas variables, se pueden confeccionar tablas o aplicar expresiones que nos den para cada tipo de aislante la máxima intensidad de cortocircuito en función del tiempo. En BT las intensidades de cortocircuito admisibles en los conductores empleados suelen ser muy superiores a las calculadas, por lo que este factor a veces ni se contempla. No obstante, en las instalaciones de MT y AT sí que debe ser previsto. La elevada intensidad del cortocircuito no solo provoca un aumento de la temperatura del cable, además da lugar a la aparición de unas fuerzas entre conductores que deben ser previstos para evitar deformaciones e incluso roturas. Para prevenirlas se usan bridas de amarre. En uno de los anexos veremos con más detalle algunos aspectos referentes a este tipo de cálculo.