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Timestamp: 2020-05-29 07:30:06+00:00

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FACTIBILIDAD EN LOS PROYECTOS DE COGENERACION
1449-DOC-IGT-Esquemas de Cogeneración
[MN153] Cálculo Dimensionado y Selección de los sistemas auxiliares una central eléctrica de ciclo combinado con cogeneracion en la provincia de amazonas FINAL
Articulo indicadores eficiencia energética
Ciclo Combinado y Cogeneración
Dossier Cogeneracion
Sistema elctrico para planta de cogeneracin de 5,5 MW
La cogeneracin, que presenta mltiples ventajas medioambientales y econmicas, tiene un amplio potencial de desarrollo que no ha sido explotado suficientemente. Por ello, la Unin Europea ha fijado polticas encaminadas al establecimiento, en los distintos estados miembros, de un rgimen econmico especial de venta de energa elctrica al que se pueden acoger las empresas que dispongan o instalen plantas de cogeneracin en sus industrias. En este marco, el presente proyecto tiene por objeto dar una solucin a la instalacin del sistema elctrico para una planta de cogeneracin de 5,5 MW que se desea instalar en una fbrica. Para ello se lleva a cabo la siguiente metodologa: descripcin del principio de cogeneracin, su marco legal y tecnologas posibles; anlisis de las necesidades de la fbrica, descripcin de la planta de cogeneracin que se desea instalar, justificacin de su viabilidad y clculo de ahorro de emisiones de CO2; descripcin detallada de la solucin adoptada como sistema elctrico para esta planta de cogeneracin en particular. Como resultados del estudio se obtienen: demostracin del cumplimiento de los parmetros energticos exigidos por la normativa a la que se acoge la planta de 5,5 MW, proyecto y clculos de la instalacin elctrica elegida y descripcin de su explotacin, calculando las corrientes de cortocircuito, embarrado, cables, puesta a tierra, etc. Finalmente las conclusiones que se obtienen con este proyecto son: a) b) Reduccin de los costes de energa de la fbrica. Mejora de la fiabilidad del suministro elctrico ante fallos externos a la fbrica, gracias a la capacidad de autogeneracin de la nueva planta de cogeneracin. c) Dotacin a la fbrica de una central flexible, capaz de atender futuras necesidades energticas de forma econmica y con fcil explotacin. d) Reduccin de emisiones de CO2 globales a la atmsfera.
RESUMEN ____________________________________________________ 1 SUMARIO _____________________________________________________ 3 1. 2. GLOSARIO ________________________________________________ 5 INTRODUCCIN ___________________________________________ 7
2.1. Objetivos del proyecto ___________________________________________ 7 2.2. Alcance del proyecto ____________________________________________ 7
SISTEMAS DE COGENERACIN DE ENERGA ELCTRICA _______ 9
3.1. El principio de la cogeneracin ____________________________________ 9 3.2. Marco legal___________________________________________________ 10 3.3. Tecnologas de cogeneracin ____________________________________ 12
SOLUCIN ADOPTADA DE COGENERACIN __________________ 13
Condiciones preliminares. _______________________________________ 13
4.1.1 Ubicacin, emplazamiento y climatologa. Justificacin de la cogeneracin. _ 13 4.1.2 Demandas energticas. _________________________________________ 14
Descripcin de la solucin. ______________________________________ 16
4.2.1 Introduccin. __________________________________________________ 16 4.2.2 Proceso termodinmico. _________________________________________ 18 4.2.3 Caractersticas tcnicas. _________________________________________ 18 4.2.4 Clculo del rendimiento elctrico equivalente. ________________________ 20 4.2.5 Clculo del autoconsumo de la energa elctrica generada. _____________ 22 4.2.6 Evaluacin cuantificada de la energa a verter a la red. _________________ 23 4.2.7 Viabilidad econmica. ___________________________________________ 25 4.2.8 Clculo de ahorro global de emisiones CO2 __________________________ 27
DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN ELCTRICA ______________ 29
Datos bsicos de la instalacin elctrica ____________________________ 29
5.1.1 Situacin anterior a cogeneracin__________________________________ 29 5.1.2 Situacin en cogeneracin _______________________________________ 29
Descripcin de la nueva instalacin elctrica ________________________ 31
5.2.1 Alternador de cada motogenerador (G1 y G2).________________________ 31 5.2.2 Estacin transformadora _________________________________________ 46 5.2.3 Aparamenta a 24 kV ____________________________________________ 49 5.2.4 Sistema de medida _____________________________________________ 69 5.2.5 Protecciones __________________________________________________ 72 5.2.6 Cables _______________________________________________________ 77 5.2.7 Equipamiento auxiliar de baja tensin ______________________________ 77
5.2.8 Sistema de puesta a tierra _______________________________________ 82
Explotacin de la instalacin elctrica para cogeneracin.______________ 85
5.3.1 Puesta en marcha de la instalacin ________________________________ 5.3.2 Situacin usual de explotacin ____________________________________ 5.3.3 Situaciones especiales __________________________________________ 5.3.4 Operaciones de sincronismo y maniobra de los interruptores ____________ 85 85 86 86
CONCLUSIONES ______________________________________________ 89 AGRADECIMIENTOS ___________________________________________ 91 BIBLIOGRAFA________________________________________________ 93
Al cal CE cl. CO2 Cu dB E G1 , G2 Imax Imp. In Itoma MT NOx O2 P PCI PLC Q RD REE , EE SF6 T t TI
Aluminio Caloras Comunidad Europea Clase Dixido de carbono Cobre Decibelio Electricidad Motogeneradores 1 y 2 Intensidad mxima Impulso Intensidad nominal Intensidad de toma Media tensin xidos nitrosos Oxgeno Potencia Poder calorfico inferior Autmata programable Combustible Real Decreto Rendimiento elctrico equivalente Hexafluoruro de azufre Transformador Tonelada Transformador de intensidad
Ts TT UE Un V Vca Vcc XLPE Umbral de reglaje
Transformador de tensin Unin Europea Tensin nominal Vapor til Tensin corriente alterna Tensin corriente continua Polietileno reticulado
La empresa propietaria de una fbrica de productos alimenticios decide instalar en la factora una central para produccin de energa elctrica y vapor mediante cogeneracin en ciclo simple. La decisin de instalar esta planta de cogeneracin ha sido motivada por diversas razones: fiabilidad del suministro elctrico, disminucin de costes energticos, contribucin a la reduccin de emisiones de gases de efecto invernadero, etc.
El presente proyecto establece y dimensiona el sistema elctrico para esta planta de cogeneracin que consiste en dos grupos motogenerador de gas natural y una serie de equipos y elementos complementarios al mismo. Se disea de forma segura la interconexin de los alternadores de los grupos motogenerador con la red de la Compaa elctrica y con la red de distribucin interior de la fbrica. Esta interconexin ha llevado a considerar la modificacin de varios aspectos de la instalacin elctrica existente, que tambin se incluyen en este documento. Asimismo, se analiza el cumplimiento de la normativa de venta de energa elctrica a la que se acoge la planta de cogeneracin y se describe el funcionamiento general de la planta.
El proyecto abarca: 1. Descripcin del principio de cogeneracin, marco legal y tecnologas. 2. Anlisis de la demanda energtica de la fbrica 3. Descripcin de los elementos generales de la planta de cogeneracin. 4. Comprobacin del cumplimiento por parte de la planta de cogeneracin del autoconsumo y rendimiento equivalente exigidos por el Real Decreto 2818/1998. 5. Evaluacin de la energa elctrica a verter a la red cuando la planta de cogeneracin se ponga en funcionamiento. 6. Justificacin de la viabilidad de la planta de cogeneracin. 7. Clculo del ahorro global de emisiones de CO2. 8. Descripcin y dimensionamiento del sistema elctrico de la planta de cogeneracin y del sistema elctrico que se tendr que instalar a raz de la nueva planta.
SISTEMAS DE COGENERACIN DE ENERGA ELCTRICA
El principio de la cogeneracin
Segn la Directiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004, relativa al fomento de la cogeneracin sobre la base de la demanda de calor til en el mercado interior de la energa, se entiende por cogeneracin la generacin simultnea en un proceso de energa trmica y elctrica y/o mecnica. En esta Directiva, por cogeneracin de alta eficiencia se entiende la que permite ahorrar energa mediante la produccin combinada, en lugar de separada, de calor y electricidad.[Ref. 1] La eficiencia y la sostenibilidad globales de la cogeneracin dependen de mltiples factores tales como la tecnologa utilizada, los tipos de combustible, las curvas de carga, el tamao de la unidad de cogeneracin y las propiedades del calor. Por razones prcticas y en vista de que la utilizacin de la produccin de calor requiere temperaturas diversas para usos distintos y que esas y otras diferencias influyen en la eficiencia de la cogeneracin, sta podra clasificarse en categoras tales como las siguientes: cogeneracin
industrial,cogeneracin para calefaccin y cogeneracin agrcola. La energa trmica se presenta en forma de vapor de agua a alta presin o en forma de agua caliente, por ello las centrales de cogeneracin electricidad-calor son muy tiles en las industrias. Estas centrales funcionan con turbinas o motores de gas, el gas natural suele ser la energa primaria ms utilizada en estas centrales pero tambin pueden utilizarse fuentes de energa renovables y residuos. Al contrario de la central elctrica tradicional, cuyos humos salen directamente por la chimenea, los gases de escape de la cogeneracin son primero enfriados, cediendo su energa mediante un circuito de agua caliente/vapor con un intercambiador. Los gases de escape enfriados pasan seguidamente por la chimenea. Las centrales de cogeneracin de electricidad-calor pueden alcanzar un rendimiento energtico del orden del 90%. El procedimiento es ms ecolgico, ya que durante la combustin el gas natural libera menos dixido de carbono (CO2) y xido de nitrgeno (NOX) que el petrleo o el carbn. El desarrollo de la cogeneracin podra evitar la emisin de 127 millones de toneladas de CO2 en la UE en 2010 y de 258 millones de toneladas en 2020. La produccin de electricidad por cogeneracin ha representado el 11% de la produccin total de electricidad de la UE en 1998. Si la parte de la produccin de electricidad
correspondiente a la cogeneracin aumentara hasta alcanzar el 18%, el ahorro de energa podra ser del orden del 3 al 4% del consumo bruto total de la UE. La cogeneracin de alta eficiencia, al producir conjuntamente calor y electricidad en el centro de consumo trmico, aporta los siguientes beneficios energticos, econmicos y ecolgicos: Disminucin de los consumos de energa primaria. Disminucin de las importaciones de combustible (ahorros en la balanza de pagos del pas) Reduccin de emisiones de gases de efecto invernadero. (Herramienta para el cumplimiento del Protocolo de Kyoto) Disminucin de prdidas en el sistema elctrico e inversiones en transporte y distribucin. Aumento de la garanta de potencia y calidad del servicio elctrico. Aumento de la competitividad industrial y de la competencia en el sistema elctrico. Promocin de pequeas y medianas empresas de construccin y operacin de plantas de cogeneracin. Adaptabilidad en zonas aisladas o ultraperifricas. Motivacin por la investigacin y desarrollo de sistemas energticos eficientes.
Con anterioridad a 1980 haba un vaco legal para el desarrollo de plantas de cogeneracin, que fue solventado gracias a la Ley 82/80 sobre Conservacin de la Energa (BOE 27.01.81) en la que se daban incentivos para la Cogeneracin. Esta normativa era especfica para instalaciones de gasoil y/o gas natural. A partir de la vigencia de dicha Ley, las compaas elctricas adoptaron inicialmente una postura contraria a la cogeneracin, pero al crecer el mercado las distribuidoras elctricas empezaron a participar en la financiacin de plantas de forma que tambin obtenan beneficios de la Cogeneracin. La ley 82/80 fue parcialmente derogada y substituida por la Ley 40/94, de 30 de diciembre, sobre Ordenacin del Sistema Elctrico Nacional. Entre los aos 1995 y 1998 la Cogeneracin se regula por la Ley 40/94 y por la Ley 54/97 del Sector Elctrico, que deroga la anterior pero contiene tres disposiciones transitorias referentes a las leyes anteriores: Beneficios de la Ley 82/80, Real Decreto 2366/94 hasta el ao 2000 y otras normas desarrolladas y no substituidas. Estas normas son para todo tipo
de combustibles, en ellas se limita la potencia a 100 MVA y aparece el concepto de Rendimiento Elctrico Equivalente mnimo. Desde el 1999, el Real Decreto 2818/1998 (BOE 312 de 30.12.98) desarrolla la Ley 54/97, sobre produccin de energa elctrica por instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energa renovables, residuos y cogeneracin; este Real Decreto deroga parcialmente el Real Decreto 2366/94. El Real Decreto 2818/1998 establece un sistema de incentivos temporales para las instalaciones que puedan acogerse al rgimen especial. Podrn acogerse al rgimen especial las instalaciones de produccin de energa elctrica con una potencia instalada inferior o igual a 50 MW, cuando utilicen cogeneracin siempre y cuando suponga un alto rendimiento energtico y satisfaga los dems requisitos tcnicos especificados en el Real Decreto 2818/1998. [Ref.2] El requisito de aprovechamiento mnimo de energa se define en forma de un Rendimiento Elctrico Equivalente (REE), como el cociente entre la produccin total de electricidad (E) en bornes de alternador con respecto al combustible empleado asociable a la generacin de electricidad. El combustible asociado a la generacin de electricidad es el combustible total empleado (Q) menos el evitado por el aprovechamiento de calor residual de la cogeneracin (V/0.9), donde 0.9 es el rendimiento medio considerado en la generacin de calor. Los REE mnimos para la cogeneracin dependen del tipo de combustible de la instalacin.
E V Q 0.9
Segn el Real Decreto 2818/98, las plantas de Cogeneracin con potencia igual o superior a 25 MW deben autoconsumir al menos el 50% de la electricidad producida, en promedio anual. Dicha fraccin se reduce al 30% para las plantas con potencia inferior a 25MW. El precio de venta de los excedentes cuenta con un trmino variable funcin del precio final horario medio del mercado, una prima fija (segn el tamao de la planta), y un trmino de energa reactiva. Adems, las instalaciones acogidas al Real Decreto 2818/98 podrn recibir toda la energa elctrica que sea necesaria, abonando la correspondiente tarifa como cualquier consumidor. Por tanto, el diseo de las plantas de Cogeneracin se basa en la venta de excedentes elctricos, debido principalmente a las primas recibidas.
Cuando este proyecto ya estaba siendo desarrollado, se aprob el Real decreto 436/2004, de 12 de marzo, que deroga el Real Decreto 2818/98, pero en la Disposicin Transitoria Segunda de este Real Decreto 436/2004 [Ref.3] indica que las instalaciones acogidas al Real Decreto 2818/98 dispondrn de un perodo de transicin hasta el 2007 durante el cual no les ser de aplicacin el rgimen econmico del Real Decreto 436/2004. Por tanto, la planta de cogeneracin se dimensiona segn el Real Decreto 2818/98.
Tecnologas de cogeneracin
Una planta de cogeneracin est formada por cuatro elementos bsicos: Un elemento motor Un generador elctrico Un sistema de recuperacin de calor Un sistema de control
Las tecnologas de cogeneracin consideradas por la Directiva 2004/8/CE son las siguientes: a) Turbina de gas de ciclo combinado con recuperacin de calor b) Turbina de contrapresin sin condensado c) Turbina con extraccin de vapor de condensacin d) Turbina de gas con recuperacin de calor e) Motor de combustin interna f) Microturbinas
g) Motores Stirling h) Pilas de combustible i) j) Motores de vapor Ciclos Rankine con fluido orgnico
Para la seleccin de la tecnologa ms adecuada, existen algunos criterios orientativos [Ref.4] como son la potencia elctrica que produce el grupo, la relacin entre la demanda elctrica/demanda trmica, la presin del vapor producido, etc.
SOLUCIN ADOPTADA DE COGENERACIN
4.1 Condiciones preliminares.
4.1.1 Ubicacin, emplazamiento y climatologa. Justificacin de la cogeneracin. Los responsables de una fbrica que se dedica a la produccin de leches dietticas lquidas y tarros y zumos infantiles intentan optimizar sus costes energticos, de forma que los costes de produccin sean los mnimos posibles a fin de incrementar su competitividad dentro de este sector productivo. Para ello se decide instalar en la fbrica una nueva planta de cogeneracin, ya que sta contribuir a disminuir los costes energticos. Para la produccin de leches dietticas y tarros y zumos infantiles existe una demanda de vapor y electricidad. El vapor se utiliza en la fbrica para diversas funciones: tratamiento UHT de la leche, higienizacin y homogeneizacin de la leche, servicios generales, limpieza de equipos, esterilizacin de contenido de tarros, etc. La electricidad se utiliza en la fbrica para alimentar las bombas, motores y el resto de consumidores elctricos. Con la instalacin de la planta de cogeneracin se desea cubrir los siguientes objetivos: a) Disminuir los costes energticos gracias a la alta eficiencia energtica de los sistemas de cogeneracin, derivada de la produccin simultnea de calor y electricidad. b) Mejorar la situacin actual ante fallos externos a la fbrica de suministro elctrico, aprovechando la capacidad de autogeneracin de la nueva planta de cogeneracin. c) Sustituir el combustible fuel-oil por gas natural. El fuel-oil genera ms costes que el gas natural y es menos limpio y ecolgico. d) Dotar a la fbrica de una central flexible, capaz de atender futuras ampliaciones de demanda energtica de forma econmica y con fcil explotacin. e) Contribuir a maximizar el potencial de autogeneracin del pas, con la consiguiente reduccin en el consumo global de Energa primaria. La fbrica se encuentra en Asturias, a una altura sobre el nivel del mar de 140 m. Su clima es templado y hmedo, sin temperaturas extremas y con bastante pluviosidad. La temperatura media de verano es de 18C y la media de invierno es de 4C.
Antes de instalar la planta de cogeneracin se utiliza fuel-oil como combustible para producir el vapor demandado por la fbrica. Esta demanda de vapor se cubre con dos calderas de fuel-oil de las siguientes caractersticas cada una: Produccin de vapor mxima continua: 8,0 t/h Produccin de vapor marcha normal: 6,4 t/h Mxima presin de servicio: 18 bar (absolutos) Rendimiento aproximado: 85% La demanda horaria mxima de vapor se ver aumentada a 18 t/h debido a una ampliacin de produccin de la fbrica, por lo que ya se detecta que estas calderas no podrn cubrir la demanda mxima. 4.1.2 Demandas energticas. La fbrica trabaja 24 h/da 6 das a la semana, aunque peridicamente se realizan paros de distintas unidades productivas para realizar operaciones de mantenimiento. Por tanto la fbrica funciona en promedio 7200 h/ao. Las demandas energticas se muestran en las tablas Tabla 4.1, Tabla 4.2, Tabla 4.3 y Tabla 4.4.
Tabla 4.1. Consumo fuel mensual
FECHA ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE TOTAL
Consumo fuel(kg) 330.880 359.320 194.760 332.420 387.980 305.760 306.380 331.920 267.880 302.940 274.240 302.940 3.697.420
Tabla 4.2. Consumo vapor mensual.
Consumo vapor(kg) 4.301.440 4.671.160 2.531.880 4.321.460 5.043.740 3.974.880 3.982.940 4.314.960 3.482.440 3.938.220 3.565.120 3.938.220 48.066.460
Tabla 4.3. Consumo electricidad mensual. y Tabla 4.4.Potencia mxima demandada.
FECHA ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE Energa TOTAL
Consumo electricidad(kWh) 863.488 874.630 820.218 815.379 753.551 790.439 815.164 907.294 890.914 902.967 827.913 787.689 10.049.646
FECHA ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE NOVIEMBRE DICIEMBRE Potencia prevista
Potencia(kW) 1.950 1.860 1.648 1.728 1.850 1.692 1.812 1.784 1.848 1.704 1.860 1.964 2.000
16 4.2 Descripcin de la solucin.
4.2.1 Introduccin.
El sistema de cogeneracin que se quiere instalar en la fbrica est formado por una central de ciclo simple con dos motogeneradores de potencia unitaria 2734 kW y una caldera mixta de recuperacin 4,2 t/h y con quemador auxiliar de 6,5 t/h. Se ha escogido una caldera mixta de recuperacin para poder suministrar el vapor demandado, ya que debido a que la demanda horaria ser de 18 t/h, la produccin mxima de las dos calderas existentes (16 t/h) es insuficiente. Con las 4,2 t/h de vapor por aprovechamiento del calor residual de los gases de combustin sera suficiente para satisfacer la demanda de vapor, pero en caso de que los motogeneradores estuviesen parados las dos calderas no podran dar las 18 t/h mximas demandadas. Para tener asegurada la produccin de vapor en cualquier momento se debe poder producir vapor con un quemador auxiliar en caso de necesidad, de forma que se pueda satisfacer la demanda mxima de 18 t/h. Se desea que la instalacin se acoja al rgimen especial de produccin de energa elctrica, dentro del subgrupo a.1, tal y como se indica en el R.D. 2818/1998. Las ventajas de acogerse a este Real Decreto son principalmente econmicas, ya que este otorga una prima por generacin elctrica durante 10 aos a los productores de Rgimen especial. Como la potencia elctrica que se producir con la planta de cogeneracin ser inferior a 25 MW (para poder satisfacer la demanda de vapor lo ms ajustada posible, ya que si la potencia fuera mayor se producira ms vapor que el demandado), el autoconsumo de energa elctrica ha de ser un mnimo de 30%. Adems, como se cambia el combustible a Gas Natural, el rendimiento elctrico equivalente mnimo que se ha de cumplir para poder acogerse a rgimen especial es de 55% segn el Real Decreto 2818/1998. [Ref.2] Se pretende que la planta de cogeneracin tenga el mismo programa de funcionamiento que la fbrica, con un 5% de falta de disponibilidad por causas de mantenimiento previstas, por lo que se estima 6.840 h/ao de funcionamiento de la cogeneracin. Se prev que a partir de 2004 se consumir aproximadamente 11,4 GWh/ao (teniendo en cuenta consumos auxiliares de la cogeneracin). Como se exige que se autoconsuma un mnimo de 30% de la energa elctrica producida, la potencia elctrica total de los motores deber ser de 5,5 MW, tal y como se demuestra en la (Ec.4.1).
(Ec. 4.1)
11.400kWh = 5,5MW 0,3 6840h
Se escoge como tecnologa de cogeneracin dos motores alternativos de ciclo Otto de 4 tiempos de gas natural, ya que se ajustan a la demanda energtica mejor que otras tecnologas [Ref.4]. Se opta por dos motores JENBACHER JES 620 debido a que ofrecen una mayor fiabilidad del suministro, adems se puede realizar mantenimiento de un motor mientras que el otro puede seguir en funcionamiento. Se escoge al fabricante Jenbacher porque, adems de su conocido prestigio, ofrece motores adaptables a cada cliente (en este caso se regulan para obtener mayor temperatura en los gases de escape y obtener ms vapor). Adems el coste de estos motores es competitivo respecto al de otros fabricantes. El esquema de la planta de cogeneracin es el que se muestra en la Fig.4.1.
Fig. 4.1. Esquema de la planta de cogeneracin
4.2.2 Proceso termodinmico.
Los motores Jenbacher 620 queman Gas Natural produciendo una energa mecnica suficiente para accionar el alternador acoplado a cada uno de ellos. Este alternador produce energa elctrica que es vertida al sistema elctrico y este a su vez a la red de la compaa elctrica. Los gases de escape del motor (humos) poseen una elevada temperatura (467C), por lo que se aprovechan para generar vapor. Pero por otra parte, debido a que la mezcla gas natural-oxgeno es estequiomtrica, los gases de escape de los motores son pobres en O2 y no pueden volver a ser quemados, por lo que no se puede realizar una post combustin. En el proceso de arranque, los gases de escape son evacuados a la atmsfera a travs de un silenciador para cada motor ya que estos gases no se pueden aprovechar para generar vapor debido a su baja temperatura. La caldera de recuperacin se trata de una caldera mixta en la que existen dos hogares. Uno de ellos es como el de una caldera convencional, en el que se quema Gas Natural para que caliente el agua hasta formar vapor (quemador). El otro hogar es donde se aprovecha el calor til residual de los gases de escape de los motores para calentar el agua lquida mediante un economizador (recuperador). En el sistema de generador de vapor se produce la vaporizacin del agua por intercambio trmico, a travs del cual los gases se siguen enfriando hasta la salida de la caldera de recuperacin. El agua introducida en la caldera mixta de recuperacin se calienta antes de entrar en la caldera mediante un intercambiador de placas, en el cual se aprovecha la energa de refrigeracin de las camisas del motor. Antes de entrar en la caldera, el agua ha de pasar por un tanque de alimentacin, que sirve de pulmn. 4.2.3 Caractersticas tcnicas. 4.2.3.1 Caractersticas tcnicas grupos cogeneracin.
Se presentan a continuacin las caractersticas tcnicas de los grupos motogenerador seleccionados al 100% de carga (rgimen de funcionamiento estimado): Marca y modelo: JENBACHER 620 E01 Combustible: Gas Natural Potencia de freno: 2.801 kW Potencia elctrica a cosphi=1: 2.734 kW Consumo de combustible ISO: 6.389 kW (+5%)
Calor disponible en agua de camisas: 807 kW (+- 8%) Calor disponible en gases de escape enfriados a 100C: 1.725 kW (+-8%) Calor disponible en gases de escape enfriados a 165C: 1.436 kW (+-8%) Temperatura gases de escape: 467 C 4.2.3.2 Caractersticas del sistema elctrico.
Nivel de tensin de generacin: 690 V Nivel de tensin de interconexin a red: 24 kV Nivel de aislamiento de elementos de Media Tensin: 30 kV Nivel aislamiento de elementos de Baja Tensin: 1 kV 4.2.3.3 Caractersticas del sistema de recuperacin de calor.
a) Gases de escape a caldera de recuperacin para produccin de vapor. En dicha caldera se introducen los gases de escape procedentes de los dos grupos motogeneradores. La caldera es de las siguientes caractersticas: Tipo de caldera: Pirotubular Caudal msico de gases de escape: 29.894 kg/h Temperatura entrada gases escape: 467C Temperatura salida gases escape de economizador: 165C Temperatura entrada de agua: 85C Caudal de vapor: 4.230 kg/h Presin del vapor: 17 bar (relativos) Temperatura salida de vapor: saturado seco a 207C (vapor saturado a 18 bar absolutos) Potencia disponible en gases enfriados a 165C (al 100% de carga): 1.436 kW b) Agua de camisas para precalentamiento de agua de alimentacin a caldera en un intercambiador agua-agua: Tipo intercambiador: De placas agua-agua Salto trmico primario: 100/90C Salto trmico secundario: 32/85C Caudal de agua secundario medio: 9.000 kg/h Potencia disponible en agua de refrigeracin de camisas y primera etapa de intercambiador (al 100% de carga): 1.614 kW Potencia mxima recuperada: 1.109 kW
4.2.3.4 Prestaciones operacionales.
Las prestaciones operacionales ms importantes de la central de cogeneracin se describen a continuacin: Se disea para trabajar en paralelo con la red de la Compaa en forma interconectada y por tanto puede realizar intercambios energticos con la red que quedan reflejados en contadores de energa activa, reactiva y maxmetros, siendo la modalidad de exportacin de excedentes. Est suficientemente protegida ante las perturbaciones de la red de la Compaa, de forma que no cabe esperar averas derivadas de las mismas. En caso de perturbaciones de red, la central se asla de la red en forma automtica para as seguir alimentando a la factora ya que su demanda es inferior a la capacidad de los motores. Ante una situacin de isla los motogeneradores siguen funcionando. La sincronizacin de la red se realiza a travs de un rel de comprobacin de sincronismo que impedir toda falsa maniobra. La operacin de la central en su conjunto es totalmente automtica, aunque parte de las operaciones pueden realizarse tambin en forma manual. No se requiere para su operacin personal permanente, aunque s son necesarias una vigilancia y supervisin peridica de la central y sus sistemas auxiliares. Dispone de los elementos de control, indicacin y registro de variables suficientes para su operacin, anlisis de funcionamiento y contabilizacin de las energas intercambiadas. La central est diseada para trabajar de forma ininterrumpida durante todas las horas del ao. Sin embargo, son necesarias paradas para mantenimiento programado y revisiones, y pueden darse situaciones de paro imprevistas por averas. En cualquier caso, la disponibilidad prevista de la central es del 95%. 4.2.4 Clculo del rendimiento elctrico equivalente. Para calcular el Rendimiento Elctrico Equivalente tal y como lo define el Real Decreto 2818/98 [Ref.2] se necesita conocer la energa elctrica que se generar anualmente (E), el consumo anual de energa primaria (Q), y las unidades tcnicas de vapor til (V). La recuperacin trmica del calor extrado de los motores se realiza mediante la produccin de vapor en la caldera de recuperacin a partir de los gases de escape y mediante la produccin de agua caliente a partir del agua de refrigeracin de las camisas del motor.
Produccin de agua caliente: Disponemos de 1.614 kW (funcionando al 100% de carga) en el circuito de camisas del motor para precalentar la totalidad del agua de alimentacin a caldera, tanto de recuperacin como de la de las calderas convencionales. Promedio de consumo de vapor = 9 t/h Punta de consumo de vapor = 18 t/h Temperatura de agua de alimentacin a caldera = 85 C Temperatura de agua de alimentacin a intercambiador = 32 C Por tanto la potencia aprovechada en el precalentamiento de agua de alimentacin a caldera resulta ser de 555 kW tal y como se muestra en la (Ec. 4.2).
kg kJ 1h 4,187 (85 32) C = 555kW h 3600s kg C
(Ec. 4.2)
Produccin de vapor: Para aprovechar la totalidad de la energa trmica disponible de los gases de escape del motor, se dispone de una caldera con un economizador donde se enfran los gases de escape obteniendo una potencia disponible total entre los dos motores de 2.873 kW (segn datos del fabricante, al 100% de carga). Con esta potencia se pueden producir 4.230 kg/h de vapor saturado seco a 17 bar (relativos) de presin entrando el agua de alimentacin a caldera a 85C (sabiendo que la entalpa de vaporizacin del agua a 18 bar absolutos es 1910 kJ/kg). Debido a que la demanda media de vapor de la fbrica (9 t/h) es muy superior a la produccin de los grupos motogeneradores y adems es muy estable, se asume que todo el vapor producido va a ser consumido por la fbrica. Esta recuperacin trmica se produce nicamente cuando coinciden en la programacin de funcionamiento de la planta de fabricacin y la planta de cogeneracin. Por tanto considerando una indisponibilidad del 5% se tiene que la planta de cogeneracin funciona 6.840h y por tanto la energa trmica recuperada es 20.164.867.200 kcal/ao, tal y como se muestra en (Ec. 4.3), (Ec.4.4) y (Ec.4.5).
Agua caliente(V1 ) = 555kW 6840
h kcal 860 = 3.264.732.000 kcal ao ao kWh
Vapor (V 2 ) = 2.873kW 6840
h kcal 860 = 16.900.135.200 kcal ao ao kWh
(Ec. 4.4)
Energa trmica recuperada total (V ) = V1 + V2 = 20.164.867.200 kcal
(Ec. 4.5)
El calor til recuperado para poder realizar el clculo del Rendimiento Elctrico Equivalente es el calor aprovechado por la factora en las horas de funcionamiento de la cogeneracin del calor que puede extraerse de los motores. En este caso coincide con la energa trmica recuperada total. El consumo anual de energa primaria (Q) se calcula como el producto de las horas de funcionamiento de la cogeneracin y la potencia consumida por los dos grupos, y resulta ser de 75.165.307.200 kcal/ao, tal y como se muestra en la (Ec.4.6).
Q = 6840
h kcal kcal 12.778kW ( PCI ) 860 = 75.165.307.200 ao kWh ao
(Ec. 4.6)
La energa elctrica generada anualmente (E) se calcula como el producto de las horas de funcionamiento de la cogeneracin y la potencia elctrica generada por los dos grupos, y resulta ser de 32.164.963.200 kcal/ao, tal y como se muestra en la (Ec.4.7).
E = 6840
h kcal kcal 5468kW 860 = 32.164.963.200 ao kWh ao
(Ec. 4.7)
Por tanto el Rendimiento Elctrico es 60,96%, tal y como se muestra en la (Ec.4.8).
E V Q 0 .9
= 60,96%
(Ec. 4.8)
Dado que el Rendimiento Elctrico Equivalente es mayor que 55%, la presente instalacin cumple con los requisitos fijados por el Real Decreto 2818/98 para su reconocimiento como Instalacin Acogida al Rgimen de Produccin de Energa Elctrica, con motores de gas natural. 4.2.5 Clculo del autoconsumo de la energa elctrica generada. Segn el Real Decreto 2818/98, se entiende por autoproductor aquellas personas fsicas o jurdicas que generan electricidad fundamentalmente para su propio consumo cuando autoconsuma, al menos, el 30% de la energa elctrica producida por l mismo. Para
justificar que el presente caso cumple con dicha condicin se realiza el clculo del autoconsumo segn la (Ec. 4.9).
Autoconsumo =
Energa consumida anual Energa generada anual
(Ec. 4.9)
La energa generada por la planta de cogeneracin es 37.401.120 kWh/ao, tal y como se muestra en (Ec. 4.10).
Energa generada = 6840
h kWh 2 2734kW = 37.401.120 ao ao
(Ec. 4.10)
Por otra parte, se considera un incremento en el consumo elctrico debido a la planta de cogeneracin del 4% de la energa producida (219 kW de potencia media): 1.496.045 kWh/ao. Esto ser el consumo en auxiliares. Por tanto el autoconsumo elctrico es 32,3%, tal y como se muestra en la (Ec.4.11).
10.600.000 + 1.496.045 100 = 32,3% 37.401.120
(Ec. 4.11)
Con esto queda probado que la energa elctrica autoconsumida por la instalacin industrial cumple con el requisito impuesto por el Real Decreto 2818/98 (autoconsumo elctrico igual o superior al 30%), por lo que podr incluirse en el Registro Especial de Autoproductores. Se decide registrarla en este Rgimen de Produccin de Energa Elctrica, con motores de gas natural, antes de la aparicin del Real Decreto 436/2004. 4.2.6 Evaluacin cuantificada de la energa a verter a la red. Con la generacin elctrica calculada en el apartado 4.2.5 de este documento se toma como energa vertida a la red la diferencia entre la generacin y la demanda siempre que esta diferencia sea positiva, y teniendo en cuenta el consumo de los sistemas auxiliares, y la energa comprada a la red exterior en los momentos en los que la planta est parada. Segn se refleja en el apartado 4.2.5 de este documento, la energa total anual generada por la planta de cogeneracin en las 6.840 horas de funcionamiento es 37.401.120 kWh/ao. Considerando que el gasto energtico necesario para los sistemas auxiliares es del 4% de la energa generada, el consumo de auxiliares es de 1.496.045 kWh/ao.
El consumo de energa elctrica en la factora durante las horas en la que la produccin est parada es despreciable frente al consumo total de la fbrica. Durante las horas de indisponibilidad de la cogeneracin (5% sobre el tiempo estimado de funcionamiento), se debe comprar la energa necesaria a la red, esta energa no es despreciable. La energa elctrica comprada a la red exterior ser de 530.000 kWh/ao. La energa demandada por la fbrica de productos alimenticios, de acuerdo con el apartado 4.1.2 es 10.600.000 kWh/ao. La energa exportada a la red resulta de 25.835.075 kWh/ao, tal y como se muestra en la (Ec. 4.12).
E.Exportada = E. Generada - E.Consumida auxiliares-E.Consumida Fbrica + E.Comprada = = 25.835.075 kWh/ao (Ec. 4.12)
En la energa consumida por la fbrica se incluye tambin el consumo durante horas de falta de funcionamiento de la cogeneracin. Por ello, en el clculo de la energa exportada hay que tener en cuenta que a la energa consumida por la fbrica hay que restarle la energa comprada a la compaa, para poder as contabilizar la energa consumida por la fbrica durante horas de funcionamiento de la planta de cogeneracin. Mxima potencia a entregar con el mnimo consumo compatible con el proceso. Ocurre cuando no hay consumo en la fbrica y funciona la instalacin de cogeneracin. Por tanto es la potencia dada por el grupo motogenerador menos el autoconsumo en elementos de instalacin de cogeneracin (4%), esta potencia resulta ser de 5.249 kW, tal y como se muestra en la (Ec. 4.13) Mxima potencia = 0,96*5.468 = 5.249 kW (Ec. 4.13)
Mnima potencia a entregar compatible con el proceso asociado al funcionamiento en rgimen normal. Se da cuando la fbrica demanda la mxima potencia. Tomando como mxima potencia una potencia mxima prevista de 2.000 kW, se obtendr la mnima potencia a entregar a partir de la diferencia y esta resulta ser de 3.245 kW, tal y como se muestra en la (Ec. 4.14), Mnima potencia = 0,96*5.468 2.000 = 3.245 kW (Ec. 4.14)
4.2.7 Viabilidad econmica. Una valoracin preliminar de la inversin, basada en los motogeneradores JES 620 E05 con una caldera mixta quemador-recuperacin se sita en torno a los 3.340.000 , tal y como se muestra en la Tabla 4.5.
Tabla 4.5. Presupuesto de la inversin
VALORACIN DE LA INSTALACIN DESGLOSADA POR PARTIDAS PARTIDAS PRINCIPALES 1234567Grupos motogenerador Sistema de combustible Sistema elctrico y de control Sistemas de recuperacin de calor Sistemas auxiliares Obra civil Ingeniera TOTAL Presupuesto () 1.552.130 86.730 624.690 559.440 37.110 359.810 120.000 3.339.910
Se procede a continuacin a realizar un estudio de viabilidad basado en las tarifas publicadas en el Real Decreto 1802/2003, de 26 de diciembre [Ref.5]. Factura elctrica anual anterior a la instalacin de la planta de cogeneracin Coste anual tarifa 2.1: El coste anual segn la tarifa 2.1 anterior a la instalacin de la planta de cogeneracin resulta ser 727.433 /ao, tal y como se muestra en la (Ec.4.15).
Coste = Trmino de potencia + Trmino de energa=
= 12 meses 2000 kW 4 ,011euro/kWmes + 10.600.000 kWh 0,0595euro/kWh = = 727.433 euro/ao
Factura elctrica anual posterior a la instalacin de la planta de cogeneracin Coste anual tarifa 1.1: El coste anual segn la tarifa 1.1 posterior a la instalacin de la planta de cogeneracin resulta ser 81.383 /ao, tal y como se muestra en la (Ec.4.16). (Ec. 4.15)
= 12 meses 2000 kW 1,949492euro/kWme + 530.000 kWh/ao 0,065274euro/kWh = s = 81.383 euro/ao
(Ec. 4.16)
El cambio de tipo tarifario de antes de cogeneracin (tarifa 2.1, media utilizacin) y al de despus de cogeneracin (tarifa 1.1, corta utilizacin) es debido a que una vez que la cogeneracin entre en funcionamiento nicamente se importar energa de la red durante unas 360 horas, lo que hace aconsejable acogerse a esta tarifa de corta utilizacin. Factura de electricidad exportada: Debido a que esta planta de cogeneracin puede acogerse al rgimen especial de produccin de energa elctrica establecido en el Real Decreto 2818/98, perteneciendo al grupo a.1, asumimos que esta planta obtendr una prima durante 10 aos de 0,021276 /kWh (dato del Real Decreto 1802/2003). Los precios de mercado de la electricidad estipulados en el Real Decreto 2818/98 sern los precios valle y punta calculados mensualmente por el operador de mercado, pero para hacer una valoracin preliminar se utiliza un precio medio de 0,0333 /kWh. Se supone un cos phi de 0,9 para que no bonifique ni penalice las estimaciones. La facturacin de la venta de electricidad exportada ser de 1.409.975 /ao, tal y como se muestra en la (Ec. 4.17).
Cobro = 25.835.075 kWh/ao 0,0333 euro/kWh + 25.835.075 kWh/ao 0,021276 euro/kWh = (Ec. 4.17) = 1.409.975 euro ao
Tambin hay que tener en cuenta el incremento en gasto de combustible con la cogeneracin, que es aproximadamente de 700.000 /ao. Entonces, cada ao se ingresaran aproximadamente = 1.409.975 - 700.000 - 81.383= 628.592 /ao. Por tanto, el pay-back aproximado de esta inversin es de 6 aos, lo que sumado con todas las ventajas que aporta este proyecto, hace que se apruebe la inversin. En el Anexo F se encuentra un estudio medioambiental de la planta de cogeneracin y en el Anexo G un breve estudio de seguridad.
4.2.8 Clculo de ahorro global de emisiones CO2 La instalacin de una cogeneracin en una industria es un hecho singular bajo la perspectiva de las emisiones de CO2, ya que aumenta las emisiones locales pero reduce las emisiones globales asociadas a la activad industrial: La planta industrial disminuye las emisiones de CO2 correspondientes a la carga trmica que recibe de la planta de cogeneracin y que antes produca. La central elctrica disminuye las emisiones de su planta, en la cantidad correspondiente a la energa elctrica que general la planta de cogeneracin que deja de producir. La planta de cogeneracin emite ms CO2 que la planta industrial, pero menos que la suma de la planta industrial y la central elctrica. En la planta de cogeneracin que se estudia en este documento, el ahorro de toneladas de CO2 es el siguiente: Sin la cogeneracin, se consumen 36.418.000 kWh/ao de Gas Natural al cambiar las calderas de Fuel a Gas Natural y se consumen 10.400.000 kWh/ao de electricidad. Con un Factor de emisin para el Gas Natural de 56,1 tCO2/TJPCI, un Factor de Oxidacin de 0,995 para el Gas Natural y unas emisiones de 0,75 tCO2/MWhe generados por una central trmica de combustible Gas Natural [Ref. 6], el clculo de las emisiones globales de CO2 se muestra en la (Ec.4.18).
Emisiones CO 2 = 0,036418 TWh/ao 860 kcal/kWh 4,18 kJ / 1kcal 56 ,1t CO 2 / TJ 0,995 + + 10 .400 MWh/ao 0,75 t CO 2 /MWh e = 15 .107 t CO 2 / ao
(Ec.4.18)
Con la cogeneracin, se consumen en total 105.314.000 kWh/ao de Gas Natural y se exportan 25.835.000 kWh/ao de electricidad. Teniendo en cuenta un Factor de emisin para el Gas Natural de 56,1 tCO2/TJPCI, un Factor de Oxidacin de 0,995 para el Gas Natural y unas emisiones de 0,75 tCO2/MWhe generados por una central trmica de combustible Gas Natural [Ref. 6], el clculo de las emisiones globales de CO2 se muestra en la (Ec.4.19).
Emisiones CO 2 = 0,105314 TWh/ao 860 kcal/kWh 4,18 kJ / 1kcal 56 ,1t CO 2 / TJ 0,995 25 .835 MWh/ao 0,75 t CO 2 /MWh e = 1 .756 t CO 2 / ao
(Ec.4.19)
Por tanto el ahorro global de emisiones de CO2 a la atmsfera es de 15.107 1.753 = 13.354 tCO2/ao.
Se compara lo que deja de emitir una central trmica de Gas Natural gracias a la electricidad que deja de producir cuando la planta de cogeneracin exporta electricidad a la red, respecto a lo que emite la planta de cogeneracin en su lugar (teniendo en cuenta que en la planta de cogeneracin se aprovecha la energa trmica producida para procesos industriales). Las centrales trmicas de gas natural son las que regulan en punta la produccin del sistema elctrico espaol, ya que el resto presentan una generacin mucho ms constante. Es por esa razn por la que se comparan las emisiones de la planta de cogeneracin respecto a una central elctrica de gas natural.
5 DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN ELCTRICA
Datos bsicos de la instalacin elctrica
Situacin anterior a cogeneracin
La fbrica obtiene el suministro elctrico de la compaa HIDROELCTRICA DEL CANTBRICO a travs de una lnea area de A.T. a la tensin de 24 kV, con neutro unido a tierra (defecto a tierra limitado a 300A, 0,3 s). Esta lnea se divide hacia dos subestaciones de la fbrica. En una subestacin, denominada Subestacin 1, esta lnea se divide en dos lneas en paralelo y en cada una de ellas se tiene el siguiente aparellaje: Seccionador, interruptor y transformadores de tensin e intensidad para proteccin y medida. Dos transformadores de 850 kVA entre la tensin de llegada (24 kV) y de distribucin interior (400/230 V). Los dos transformadores de 850 kVA se substituyen por uno de 2.000 kVA con la instalacin de la planta de cogeneracin, y pasa a ser una lnea en vez de dos. El cuadro de distribucin de baja tensin de estos transformadores tambin se substituye con la nueva planta de cogeneracin. Adems en esta misma subestacin se tiene: Seccionador, interruptor y transformadores de tensin e intensidad para proteccin y medida. Juego de seccionadores destinados a intercalar un sistema de medida en caso de fallo del principal. Seccionador e interruptor de la otra subestacin, que llamaremos Subestacin 2.
En la Subestacin 2, se dispone de un transformador de 1.600 kVA. Toda la Subestacin 1 y su cuadro de distribucin de baja tensin se substituye con la instalacin de la planta de cogeneracin, mientras que la Subestacin 2 se mantiene tal y como est. 5.1.2 Situacin en cogeneracin La planta de cogeneracin consiste, en su vertiente elctrica, en la implantacin de dos grupos motogeneradores, cada uno de ellos con un alternador que producir una potencia
efectiva de 2.734 kW. Cada alternador, sncrono, genera a 690 V y se conecta a un embarrado de distribucin de 24 kV a travs de un transformador de 3.400 kVA. A travs de ste cada grupo queda tambin interconectado con la red de HIDROELCTRICA DEL CANTBRICO, S.A. La instalacin e interconexin del grupo se realiza teniendo en cuenta los siguientes aspectos: El disparo de las protecciones y teledisparo, que por reglamentacin deben aadirse a la interconexin, provoca la separacin entre los grupos y la red a travs del interruptor acople (quedando entonces en isla). Para resincronizar con la red, los grupos deben esperar los 3 minutos desde que se restablece la red elctrica que exige la Orden de 5 de septiembre de 1985 [Ref.7]. En relacin con lo anterior, los nuevos rels de proteccin deben ser de rearme automtico una vez eliminada la anomala. La fiabilidad del suministro elctrico no debe salir perjudicada con la instalacin de cogeneracin, sino que debe mejorar esta fiabilidad. Por ello, en caso de fallo de la red elctrica se debe trabajar en isla y los grupos motogenerador debern suministrar la potencia demandada por los consumos de la fbrica. Debido a que los grupos deben trabajar entre el 50% y el 100% de su potencia para no tener problemas de refrigeracin ni mecnicos, en caso de fallo de la red slo puede funcionar un grupo y debe funcionar a menor potencia de la nominal ya que la potencia demandada mxima prevista de la fbrica son 2000 kW. La situacin de trabajo en isla no puede mantenerse un tiempo indefinido si la potencia demandada es menor al 50% de la nominal del generador. La interconexin con red exige tambin la adicin de aparamenta adicional o sustitucin de elementos existentes a 24 kV. Como resultado de estudios, clculos y anlisis realizados se elabora el documento unifilar de la instalacin, en l se incluye la aparamenta, equipos de proteccin, equipos de medida y los enclavamientos entre los diferentes equipos. Este documento es el plano nmero 001. A partir de este momento, los diferentes elementos que constituyen la instalacin elctrica sern denominados tal y como se indica en el plano nmero 001. En el Anexo H se encuentra el presupuesto de la instalacin elctrica
5.2 Descripcin de la nueva instalacin elctrica
5.2.1 Alternador de cada motogenerador (G1 y G2). Descripcin general Los alternadores son idnticos, por lo que se describir slo uno de ellos. Se escoge el fabricante Leroy-Somer. La ubicacin de los dos grupos motogeneradores se puede ver en el plano 002. Cada alternador, junto con sus equipos auxiliares para medida, proteccin y sincronismo viene suministrado con cada grupo motogenerador pero es necesario considerarlos para tener una visin global de la instalacin elctrica en la situacin de cogeneracin. La tensin asignada de cada generador es de 690 V, potencia nominal es de 2.734 kW y la frecuencia 50 Hz, estas y otras caractersticas principales se muestran en la Tabla 5.1. Su zona de tensin es 690 V +/- 10%. La conexin del generador es en estrella, con el neutro rgidamente unido a tierra. Se decide no aadir ninguna resistencia ni reactancia de puesta a tierra en el neutro ya que la potencia de cortocircuito del generador no es muy alta y no parece necesario limitarla. El alternador sncrono, es una mquina de corriente alterna, sin anillos ni escobillas y est refrigerado por circulacin de aire [Ref. 8]. El sistema de excitacin est formado por dos conjuntos: el inducido de excitacin (que genera una corriente trifsica) y el puente rectificador trifsico (formado por seis diodos). Conjuntamente entregan la corriente de excitacin a la rueda polar del alternador. El inducido de excitacin y el puente rectificador van montados en el rotor del alternador sncrono y estn interconectados elctricamente al campo rotativo de la mquina. El inductor de excitacin (esttor) es alimentado por el regulador de tensin (en corriente continua). En la Figura 5.1 se ilustra el esquema de este sistema. [Ref.9]
El esttor est formado por el inducido del esttor y por el inductor de excitacin. Su proteccin consiste en una resistencia de caldeo (que evita la condensacin interna durante los perodos de parada) y una sonda trmica del devanado (situada en la zona que se supone ms caliente de la mquina, que da alarma a los 150C y hace realizar una parada de emergencia a los 155C). El rotor est formado por la rueda polar, el inducido de excitacin, un ventilador centrfugo (hace que el aire salga de forma radial y de esta forma refrigera el estator) y el puente de diodos giratorios (est alimentado por corriente alterna por el inducido de excitacin y alimenta la rueda polar con corriente continua). Este puente de diodos est protegido contra sobretensiones por resistencias giratorias de desexcitacin. En la Figura 5.2 se ilustra el esquema de este sistema.
El generador se ubicar dentro de una envolvente y en la misma caja del alternador se encontrarn los siguientes elementos: Transformadores de intensidad (TIG1 para el generador G1 y TIG2 para el generador G2) para proteccin, medida y regulacin de cada generador. Son tres transformadores monofsicos de triple secundario de relacin 3000/5-5-5 A, potencia 15 VA clase 10P10, 15 VA y clase 10 P10 y 15 VA clase 1FS5. El primer secundario se utiliza para proteccin diferencial, el segundo para proteccin de sobreintensidad y el tercero para medidas de potencia y energa utilizadas para control. Transformadores de tensin (TTG1 para el generador G1 y TTG2 para el generador G2), para medida de cada generador. Son tres transformadores monofsicos de relacin 6903 /1003 V, clase 1 y 20 VA. Estn protegido mediante fusible. El secundario se utiliza para medida utilizada para control. Resistencia de precalentamiento. Consiste en una resistencia elctrica de 230 V y 500 W, que se requiere para evitar condensaciones cuando la mquina est parada. Adems fuera del alternador se encontrarn los siguientes elementos: Descargador de sobretensiones. Se requiere para proteger el generador y los equipos de medida asociados a este. Evitan el paso de las sobretensiones transitorias que pudiesen aparecer. Es un descargador de mxima corriente de descarga de 100 kA y de fabricante Dehnguard. El calibre de los fusibles previos es
100 A AgL. El calibre del descargador y el de los fusibles previos son los recomendados por el fabricante. Est situado en una envolvente diferente a la del generador por seguridad (hay riesgo de explosin), junto al motor de gas. Equipos de medida. Cada generador dispondr, de voltmetro, ampermetro, frecuencmetro, indicador de factor de potencia y contador de energa activa (no destinado a facturacin). Estos equipos se encuentran en los armarios de control de cada grupo. Controlador auxiliar para mantenimiento de un determinado valor del factor de potencia en la interconexin con red. Equipo de sincronizacin automtica, preparado para efectuar las operaciones de sincronismo, que se situar en el armario de sincronizacin. Este equipo se explica en el apartado de Sistema de control. Dispondr, como indicadores relacionados, de sincronoscopio, voltmetro diferencial y frecuencmetro doble. Rels de proteccin asociados a cada alternador, que se encuentran en el armario de control de cada grupo motogenerador y en el armario de sincronizacin. Se explicarn en el apartado de Sistema de control. Caractersticas principales A continuacin se detallan las caractersticas fundamentales de cada generador:
Tabla 5.1. Caractersticas generador
Caractersticas Tcnicas Potencia tipo Potencia en el eje Potencia efectiva nominal con cos phi = 1,0 Potencia efectiva nominal con cos phi = 0,8 Potencia aparente nominal con cos phi = 0,8 Intensidad nominal con cos phi = 0,8 Frecuencia Nmero de revoluciones Nmero de revoluciones de embalamiento Factor de potencia inductivo Rendimiento con cos phi = 1
Unidades 3500 kVA 2801 kW 2734 kW 2709 kW 3386 kVA 2833 A 50 Hz 1500 min-1 2250 min-1 1 97,60%
Unidades 96,70% 124 kgm2 8260 kg IP 23 H F 40C 5%
Caractersticas Tcnicas Rendimiento con cos phi = 0,8 Momento de inercia del motor Peso Clase de proteccin Clase de aislamiento Clase de calentamiento Temperatura ambiente mxima Coeficiente de distorsin en vaco entre fase y neutro
Leroy-Somer LSA 54 185
Las reactancias y constantes de tiempo de cada generador son las indicadas en la Tabla 5.2, se utilizarn para el clculo de corrientes de cortocircuito (que se muestra en el Anexo A.1)
Tabla 5.2. Reactancias y constantes de tiempo de generador.
Caractersticas Reactancia sncrona longitudinal Reactancia transitoria longitudinal Reactancia subtransitoria longitudinal Constante de tiempo de cortocircuito subtransitoria Constante de tiempo Constante de tiempo transitoria en vaco
Unidades Xd = 2,65 p.u. Xd = 0,26 p.u. Xd=0,116 p.u. Td = 27 ms To = 73 ms Tdo= 3,80 s
Los valores caractersticos de la excitacin son los siguientes:
Tabla 5.3. Caractersticas excitacin.
Caractersticas Tcnicas Excitacin Intensidad nominal en vaco Tensin nominal en carga Intensidad nominal en carga
Unidades 1,5 A 46 V 4,9 A
En el Anexo B se pueden ver los resultados de los ensayos realizados a los alternadores.
Las curvas ms caractersticos del generador se pueden consultar en el Anexo B. Sistema de control: El equipo de control est formado por los siguientes componentes: a) Armario de control de cada grupo motogenerador Las dimensiones de cada armario de control son de 2000 mm de alto, 800 mm de ancho y 600 mm de fondo. Los dos armarios (denominados A1 y A2) estn situados en la sala de control, como se puede ver en el plano 002. Cada armario est formado por los siguientes elementos: a.1) Sistema Dialog Network
Es un sistema propio del fabricante del equipo que permite visualizar en tiempo real los principales parmetros y estados del conjunto as como el listado de alarmas. Tambin se ocupa del control del grupo motogenerador. La visualizacin se complementa con un PC industrial con grficos de colores, teclas de funciones, pantalla tctil, teclado numrico para la entrada de datos y pulsadores de mando. El sistema de control es un sistema modular que tiene las funciones de regulacin, control, mando y proteccin. Las funciones de regulacin son las siguientes: Regulador de velocidad. Regulacin de potencia. Regulador LEANOX para mantener la presin de carga segn la potencia del generador y la temperatura de la mezcla en el intercambiador del motor. Regulacin de detonaciones. Dependiendo del punto de encendido, la potencia y las condiciones de la instalacin, y regulacin de la temperatura de la mezcla segn las detonaciones Equilibrio de potencias para el funcionamiento de varios generadores en paralelo. Ajustes de la potencia por sobretemperaturas y cargas puntuales Control del motor, sus maniobras y seguridades (arranque, parada, postrefrigeracin, elementos auxiliares).
Este dispositivo se completa con un rel multifuncin, cuyas protecciones actan el interruptor de cada uno de los grupos. Los ajustes de estas protecciones son los establecidos por el fabricante del grupo. Las protecciones y sus ajustes son las siguientes: Rel de mxima y mnima potencia. Controlan que el grupo motogenerador trabaje entre el 50% y el 100% de su potencia para no sobrepasar las emisiones de gases contaminantes permitidas y para que no tenga problemas de lubricacin, refrigeracin ni mecnicos (vibraciones). Rel de excitacin de continua (funcin 53). Detecta el fallo del puente rectificador colocado en el eje del generador. Rel de retorno de potencia activa (funcin 32P). Tiene dos funciones. Una funcin consiste en evitar el funcionamiento como motor del generador al que le falle el motor de gas por cualquier causa externa al generador, estando este acoplado a la red. La otra funcin consiste en evitar que la instalacin de cogeneracin siga vertiendo energa a la red a la que est conectado cuando se produzca alguna anomala (p.ej. microcortes) que impliquen una desenergizacin de la red a partir de la fuente principal y los cogeneradores puedan intentar alimentar los abonados de la compaa conectados a esta red. Rel de prdida de excitacin (funcin 40). Realiza una proteccin contra retornos de potencia reactiva. Cuando se produce una prdida de excitacin la mquina compensa la bajada de flujo magnetizante absorbiendo potencia reactiva de la red a la que est acoplada, por tanto esta potencia reactiva absorbida es vista como negativa por el rel cuando normalmente la mquina entrega ambas potencias activa y reactiva. La prdida de excitacin de un generador sncrono acoplado a la red provoca la prdida de sincronismo y pasa a funcionar como un generador asncrono. Si esta situacin se mantuviese provocara sobrecalentamientos anormales del estator y del roto. Esta proteccin se ajusta al 32% de la potencia nominal y con un temporizado de 1 segundo. Rel de mxima tensin (funcin 59). Esta proteccin es a tiempo independiente y est ajustada al 115% de la tensin nominal y con un temporizado de 2 segundos Rel de mnima tensin (funcin 27). Esta proteccin es a tiempo independiente y est ajustada al 90% de la tensin nominal y con un temporizado de 3,5 segundos. Rel de sobreintensidad (funcin 50/51). Su funcin consiste en detectar las sobreintensidades monofsicas, bifsicas o trifsicas, ya sean debidas a una sobrecarga o un cortocircuito. Esta proteccin est ajustada al 105% de la intensidad
nominal con una curva caracterstica Normal Inversa para sobrecargas y a 250% de la intensidad nominal con un temporizado de 300 ms instantneo para cortocircuitos. Rel de mxima componente inversa de intensidad (funcin 46). Realiza una proteccin contra desequilibrios de fase. Esta proteccin est destinada a proteger el equipo contra desequilibrios de fase que puede hacer trabajar la mquina en condiciones forzadas y peligrosas para su ciclo de vida. Todo desequilibrio de fase se refleja elctricamente en una circulacin de intensidad inversa y lo que hace esta proteccin es controlar la magnitud de esta corriente inversa. Esta proteccin es a tiempo dependiente y se ajusta a una intensidad de 15% In y un tiempo de 2 segundos. Rel de proteccin de mxima corriente a tierra (funcin 64). Su funcin consiste en detectar las fugas de corriente que pueden ser debidas a un defecto del aislamiento o a la rotura de uno de los conductores de una fase activa, que provocar un cortocircuito a tierra. Dicha proteccin es a tiempo dependiente con una curva extremadamente inversa ajustada a un valor del 2% de la intensidad nominal Rel de mxima/mnima frecuencia (funcin 81). Esta proteccin es a tiempo independiente y est ajustada a una frecuencia mxima de 53 Hz y 1 segundo, y una mnima de 45 Hz y 2 segundos. Tambin posee protecciones de imagen trmica de los devanados y cojinetes conectadas a detectores. Estas protecciones estn asociadas a un detector de temperatura del tipo termosonda de resistencia de platino tipo PT100 (100 a 0 C) segn normativa CEI 751, que realizan la proteccin de vigilancia de la temperatura real del dispositivo a proteger. La proteccin acta si la temperatura detectada por la sonda es superior al umbral de reglaje (Ts) y dispone adems de dos umbrales: uno de nivel de alarma (Ts1) y otro de nivel de disparo (Ts2). Las protecciones son las siguientes: Rel de imagen trmica (funcin 49). Hay uno para cada devanado de cada fase. Su reglaje es de Ts1 = 150C y de Ts2 = 155C. Dispositivo de temperatura de cojinetes (funcin 38). Hay un por cada cojinete. Su reglaje es de Ts1 = 65C y de Ts2 = 80C Rel sobreintensidad (funcin 50/51). Esta proteccin se hace redundante debido a la importancia de proteger el generador. Su disparo hace actuar el interruptor del generador 52-G1 para el grupo G1 y 52-G2 para el grupo G2. Su reglaje para la funcin trmica es de 1xIntensidad nominal y 1 s, y para la magntica de 2,35 la
Intensidad nominal y 0,3 s. A este rel le llega la medida de los transformadores de intensidad TIG1 para el generador G1 y TIG2 para el generador G2, del secundario de clase 10P10 y 15 VA. Contador Energa Activa y Energa Reactiva. Consta de un sistema de medida de energa para monitorizacin. Autmata programable, que gobierna los elementos auxiliares propios del grupo motogenerador (excluyendo los que gobierna el Autmata programable del armario de interconexin del grupo) y los interruptores de cada grupo motogenerador. Multiconvertidor para monitorizar parmetros del generador Se monitorizan las seales de corriente por fase, corriente de neutro, tensiones fasefase, tensiones fase-neutro, potencia activa, potencia reactiva, potencia aparente, factor de potencia, frecuencia, energa activa y energa reactiva. Selector de modo de funcionamiento Tiene las opciones de OFF (no hay modo de funcionamiento, el grupo se para automticamente), MANUAL (arranque y parada manual) y AUTOMTICO (funcionamiento automtico, tras recibir una seal externa). Selector de demanda Tiene las opciones de DESCONECTADO (consigna de demanda desconectada), REMOTO (consigna de demanda remota) y CONECTADO (consigna de demanda local). Sistema de ventilacin. Est regulado trmicamente, comienza a funcionar cuando la temperatura interior del armario supera los 30C. b) Armario de interconexin del grupo Las dimensiones de cada armario de interconexin son de 1000 mm de alto, 1000 mm de ancho y 300 mm de fondo. Los dos armarios estn situados en la sala de los grupos de generacin, cada armario al lado de su grupo generador. Cada armario est formado por: b.1) b.2) Listado de bornes de conexin de los cables Conjuntos descentralizados para recepcin y transmisin de datos va RS485 del sistema PLC que gobierna las actuaciones individuales de cada grupo
motogenerador, conectados con el autmata programable del armario de control del grupo a travs de una lnea de datos serie. b.3) b.4) b.5) Sistema de control de velocidad del motor de gas. Interruptores magnetotrmicos y contactores para circuitos auxiliares del motor. Sistema de ventilacin. Est controlado trmicamente, comienza a funcionar cuando la temperatura interior del armario supera los 30C. c) Armario de sincronizacin Las condiciones de sincronizacin vienen determinadas por las condiciones de explotacin elctrica de la instalacin, que se explican en el apartado 5.3. de este documento La central dispone de un equipo de sincronizacin automtica, provisto de rels de enclavamiento. La conexin con la red deber hacerse cuando en la operacin de sincronizacin las diferencias entre las magnitudes elctricas de los generadores y red sean inferiores o iguales a 8 % de tensin, 0,1 Hz de frecuencia y 10 de fase. [Ref. 10]. Las dimensiones del armario de sincronizacin son de 2000 mm de alto, 800 mm de ancho y 600 mm de fondo. El armario (denominado SYN) est situado en la sala de control, como se puede ver en el plano 002. Est formado por: c.1) Autmata programable que gobierna toda la operacin de sincronizacin con la red, gobernando por tanto el interruptor de acople con la red. c.2) Conmutador para la seleccin de sincronizacin
Tiene botones luminosos para la seleccin de sincronizacin de cada mquina. c.3) Sincronizador con ajuste de frecuencia y tensin
Previamente a la explicacin del sincronizador, hay que tener en cuenta las exigencias ms importantes y las principales condiciones necesarias para la sincronizacin y para el servicio en paralelo de sistemas de corriente alterna. Estas condiciones se muestran en la Tabla 5.4
Una vez est sincronizado el generador con la red, el regulador de tensin y el de velocidad slo podrn variar parcialmente los valores de tensin y frecuencia en funcin de la potencia de la lnea. Si la potencia de la lnea es alta, la tensin y frecuencia del generador tendrn que ser las de la lnea. Las relaciones indicadas en la Tabla 5.4 condicionan que una diferencia en la frecuencia antes de la conexin en paralelo da lugar a una inmediata compensacin de la potencia efectiva despus de la conexin en paralelo (sentido de la potencia: desde el lado de la frecuencia ms alta hacia el lado de la frecuencia ms baja). Una diferencia de tensin antes de la conexin en paralelo da lugar a una inmediata compensacin de la potencia reactiva tras la conexin en paralelo (sentido de la potencia desde el lado de la tensin ms alta hacia el lado de la tensin ms baja). Cabe aclarar los conceptos de diferencias de frecuencia y fase: Si la frecuencia de generador fGen no es igual a la frecuencia de la red fN, se origina una frecuencia de flotacin f = | fGen - fN | entre los dos sistemas, tal y como se muestra en la Figura 5.3.
Figura 5.3 Frecuencia de flotacin
Aunque las frecuencias, magnitud y sentido de ambos sistemas sean iguales, siempre puede existir una diferencia angular o de fase en los fasores de tensin, tal y como se muestra en la Figura 5.4
Figura 5.4 Diferencia angular de los dos sistemas
Ms crtica que una diferencia entre tensin y frecuencia, es la diferencia entre fases de ambos sistemas. Una conexin en paralelo asncrona da lugar a corrientes de choque y a esfuerzos mecnicos que pueden ocasionar daos a los sistemas. El interruptor de acople debe, por tanto, cerrar en un margen de 8 de desfase entre los dos sistemas. El sincronizador elegido es controlado por microprocesador. Tiene displays de doble voltmetro (para controlar el voltaje entre las barras y cada generador), de doble frecuencmetro (para controlar la frecuencia entre las barras y cada generador) y sincronoscopio (muestra el desfase entre las tensiones de las fuentes a sincronizar, sirve para visualizar la maniobra de sincronizacin). Este sincronizador recibe las seales de Resincronizacin A, Sincronizacin B y Sincronizacin C que se muestran en el diagrama unifilar del plano 001, y acta (segn los ajustes de diferencias de tensin, frecuencia y ngulo) de forma que se cumplan las condiciones de sincronizacin explicadas en el apartado 5.3. de este documento. Despus enva las rdenes a los armarios de control de los grupos, para que acten sobre los reguladores. El sincronizador vigila y compara la tensin, la frecuencia y el ngulo de las entradas del aparato. Calcula el avance de la consigna que realiza la sincronizacin para cerrar el interruptor de acople, en base a la velocidad de la diferencia de ngulos medida en cada momento y al valor del tiempo del interruptor. De esta forma se garantiza que el interruptor, en el momento de la coincidencia de fases, cierre dentro de un margen de tolerancia de 5.
La funcin del regulador de frecuencia y tensin del sincronizador compara las frecuencias, tensiones y las diferencias entre fases de las tensiones, aplicando impulsos para el servomotor de ajuste de los potencimetros de consigna de los reguladores de tensin y de revoluciones hasta alcanzar los valores fijados de diferencias de tensin y frecuencia. c.4) Rel multifuncin de proteccin del acoplamiento con la red.
Este dispositivo tambin contiene un rel multifuncin. Los ajustes de estas protecciones son los indicados por el fabricante del grupo. La seal de entrada a este rel es del secundario de los transformadores de tensin TTL. Las protecciones y sus ajustes son los indicados por el fabricante y son los siguientes: Rel de mxima tensin (funcin 59). Esta proteccin se ajusta de forma que a 133 V (110% de la tensin nominal) y dispara en 1 segundo, y a 137 V (114% de la tensin nominal) dispara en 0,2 segundos. Esta proteccin hace actuar el interruptor del generador 52-G1 para el grupo G1 y 52-G2 para el grupo G2 Rel de mnima tensin (funcin 27). Esta proteccin se ajusta de forma que al 104 V (87% de la tensin nominal) dispara en 1 segundo, y a 96 V (80% de la tensin nominal) dispara en 0.2 segundos. Esta proteccin hace actuar el interruptor del generador 52-G1 para el grupo G1 y 52-G2 para el grupo G2 Rel de mxima/mnima frecuencia (funcin 81). Sus ajustes son los siguientes: a una frecuencia de 49 Hz disparo en 0,5 segundos, a una frecuencia de 48,5 Hz disparo en 0,1 segundos, a una frecuencia de 51,5 Hz disparo en 0,1 segundos. Esta proteccin hace actuar el interruptor del generador 52-G1 para el grupo G1 y 52-G2 para el grupo G2 Rel de ngulo de fase (funcin 78). Este rel calcula el ngulo entre las fases del vector tensin de la red, si la diferencia es mayor que 8 respecto a los 120, dispara en 4 perodos (0,08 segundos). Esta proteccin hace actuar el interruptor de acople 52-G c.5) c.6) Aparatos de mando, avisos y control Seleccin para funcionamiento en isla
Tiene las opciones de funcionamiento en isla (demanda de funcionamiento en isla ON) y sin funcionamiento en isla (demanda de funcionamiento en isla OFF).
Sistema de ventilacin. Est controlado trmicamente, comienza a funcionar cuando la temperatura del armario supera los 30C.
d) Mdulo regulacin tensin R449 La regulacin de cada generador se realiza de forma que: En paralelo con la red se controla la excitacin para ajustar el factor de potencia de la mquina al valor adecuado para que se mantenga un determinado valor del factor de potencia en la interconexin con red. En isla se controla la excitacin con referencia de tensin de salida, con el fin de mantener sta constante para diferentes cargas del alternador. En caso de operacin de sincronizacin, permite variar la tensin de salida para igualarla a la tensin consigna a la que se quiere acoplar El equipo de regulacin de tensin del generador se compone de un mdulo de regulacin automtica que se encuentra integrado en el generador. Este regulador se puede controlar a travs de un potencimetro que est en la caja de bornes del generador. El regulador de tensin es un controlador electrnico cuya seal de entrada es la tensin simple del generador y la salida es la corriente del inductor de excitacin. Tiene una compensacin automtica por cambios de carga del generador y un lmite de intensidad de excitacin. La finalidad del atenuador de golpes de carga es que al aplicar una carga, la velocidad del grupo de rotacin disminuye. Cuando sta disminuye por debajo del umbral de frecuencia preajustado (48 Hz), el atenuador provoca una cada de la tensin de un 15% y debido a ello la carga aplicada se ve reducida cuadrticamente (22,5%) mientras la velocidad no vuelva a recuperar su valor nominal. Por tanto, el atenuador permite reducir la variacin de velocidad (frecuencia) y su duracin para una carga aplicada o bien aumentar la carga aplicada posible para una misma variacin de velocidad. Se limita la corriente de excitacin en 15 A (segn indicaciones del fabricante) y 10 segundos, que como puede verse en la Tabla 5.3, es aproximadamente 3 veces la Intensidad nominal en carga. Este mdulo podra utilizarse independientemente, pero se le aadir un mdulo adicional que se explica a continuacin. e) Mdulo funcionamiento en paralelo con red R726
El mdulo adicional R726 permite transformar el regulador de tensin R449 en un sistema de regulacin de 4 funciones, siendo la primera funcin la regulacin de tensin principal, la segunda la regulacin del factor de potencia, la tercera funcin la igualacin de las tensiones antes del acoplamiento (la cual est asegurada gracias al sincronizador que acciona el potencimetro de ajuste de tensin del regulador de tensin) y la cuarta funcin es la marcha en paralelo con los dems alternadores durante la fase de igualacin de tensin antes del acoplamiento a la red. El mdulo se conecta al regulador en lugar del potencimetro exterior de ajuste de la consigna de tensin. Este mdulo tiene potencimetros de Ajuste de tensin, Ajuste de potencia reactiva, Estabilidad, Lmite de cos phi, Ajuste de tensin en isla yAjuste de potencia reactiva en isla. Tambin posee protecciones especficas de funcionamiento. Estas protecciones son un rel de tensin diferencial entre la tensin de red y alternador (prohbe el acoplamiento en paralelo para una diferencia importante), rel de mxima excitacin (sobrecarga) y mnima excitacin (prdida de estabilidad). Elementos auxiliares de cada grupo motogenerador Los grupos motogeneradores constan de los siguientes elementos auxiliares, suministrados por el fabricante de los grupos: Equipo de arranque: Est formado por unas bateras de arranque de Plomo (de 24 V y 420 Ah para cada grupo) y por un cargador de bateras (de 24 V y 60 A, con control incorporado). Alimentacin de control: La alimentacin del sistema es suministrada a cada armario de control de cada grupo y al armario de sincronizacin a partir de las bateras de arranque. La tensin mnima es de 22 V y la mxima de 30 V, permitindose un rizado de 2,4 V. Precalentamiento del agua de refrigeracin Se realiza una regulacin termosttica del agua de refrigeracin gracias a este sistema de precalentamiento que consiste en una bomba de circulacin, de una resistencia elctrica y de un termostato. Se consigue que el motor se mantenga caliente, listo para el arranque si el selector de servicio est en posicin manual o automtico. En caso de pasar a desconectado el precalentamiento se desconecta. Bomba del agua de refrigeracin grupo:
Esta bomba de 5,5 kW y 400 V est en servicio mientras trabaja el grupo y hasta cinco minutos despus de la parada. Bomba de circulacin del agua de refrigeracin: Esta bomba de 2,45 kW y 231 V est en servicio cuando el grupo est en espera de arranque o despus de la parada, para postrefrigerar. Bombas de refrigeracin del aceite: Consisten en dos bombas: una de corriente alterna trifsica de 400 V, 50 Hz y 1,5 kW, y otra de corriente continua de 24 V y 1,5 kW. Estn controladas por los autmatas programables de forma que en arranque normal funcionen ambas bombas, y en arranque de emergencia slo funcione la bomba de corriente continua, en ambos casos funciona durante ms de 1 minuto antes del arranque. Otras rdenes son que despus de la parada del grupo, la bomba de corriente alterna funciona durante 20 minutos para enfriar el turbocompresor del motor y despus de una parada por fallo en la red slo funciona la bomba de corriente continua. 5.2.2 Estacin transformadora Para la instalacin de la planta de cogeneracin ha sido necesaria la inclusin de tres transformadores de potencia. Dos de ellos son idnticos, de relacin 24000/690 V y potencia 3.400 kVA, y a travs de cada uno conectan cada alternador (que generan a 690 V) al embarrado de distribucin de 24 kV, se denominan TCOG1 y TCOG2. El otro transformador es de relacin 24000/420 V y potencia 2000 kVA y se utiliza para alimentar algunos consumos de fbrica y servicios auxiliares de la planta de cogeneracin, se denomina T1. Se puede ver la ubicacin de estos transformadores en el plano 002 y los protocolos de ensayos en el Anexo C. Debido a que los transformadores de 3.400 kVA son idnticos slo se especificar uno. La interconexin de la central a la red deber realizarse a travs de un transformador Dyn11, de relacin de transformacin y potencia adecuada.[Ref. 10] Transformadores 3.400 kVA Los transformadores han sido suministrados por la compaa IMEFY. Las mquinas son sido diseadas, construidas y ensayadas segn norma UNE-EN 60076. Los ensayos a los que se les somete son los siguientes: ensayo de tensin aplicada, ensayo
de tensin inducida, ensayo de vaco y ensayo de cortocircuito. Este transformador es adems de llenado integral (no tiene depsito de expansin). Las caractersticas de cada transformador son las especificadas en la Tabla 5.5.
Caractersticas transformador 3.400 kVA Potencia nominal Tensin primaria nominal Tensin secundaria nominal Grupo de conexin Frecuencia Tensin de cortocircuito Ucc Devanado Refrigerante Refrigeracin Masa total Clase trmica Perdidas en el cobre Perdidas en el hierro Corriente vaco 100%v Corriente vaco 110%v Potencia acstica
Unidades 3400 kVA 24000 5% V 690 V Dyn11 50 Hz 7% Cu-Cu Aceite ONAN 7900 kg A 30000 W 4000 W 0,80% 2,40% 87 dB
Las protecciones propias de que dispone el transformador son las siguientes [Ref.11]: Rel Buchholz con contactos de alarma y disparo. Termmetro con contactos de alarma y disparo. Los valores de ajuste de temperatura son 85C para alarma y 95C para disparo. Indicador de nivel con contactos de alto y bajo nivel de aceite. Vlvula de sobrepresin con contactos de disparo. El valor de ajuste es de 0,5 bar (relativos). Transformador 2.000 kVA El transformador ha sido suministrado por la compaa IMEFY.
La mquina es diseada, construida y ensayada segn norma UNE-EN 60076. Los ensayos a los que se le somete son los siguientes: ensayo de tensin aplicada, ensayo de tensin inducida, ensayo de vaco y ensayo de cortocircuito. Las dimensiones mximas del transformador son 2.650 mm de longitud, 1.750 mm de anchura y 2.600 de altura. Este transformador es adems de llenado integral (no tiene depsito de expansin). Las caractersticas del transformador son las especificadas en la Tabla 5.6.
Caractersticas transformador 2.000 kVA Potencia nominal Tensin primaria nominal Tensin secundaria nominal Grupo de conexin Frecuencia Tensin de cortocircuito Ucc Devanado Refrigerante Refrigeracin Masa total Clase trmica Perdidas en el cobre Perdidas en el hierro Corriente vaco 100%v Corriente vaco 110%v Potencia acstica
Unidades 2000 kVA 24000 2.5% V 420 V Dyn11 50 Hz 6% Cu-Cu Aceite ONAN 4655 kg A 20200 W 3100 W 1% 2,40% 73 dB
Las protecciones propias de que dispone el transformador son las siguientes [Ref.11]: Rel Buchholz con contactos de alarma y disparo. Termmetro con contactos de alarma y disparo. Los valores de ajuste de temperatura son 85C para alarma y 95C para disparo. Vlvula de sobrepresin con contactos de disparo. El valor de ajuste es de 0,5 bar (relativos).
Indicador de nivel con contactos de alto y bajo nivel de aceite.
5.2.3 Aparamenta a 24 kV El nuevo conjunto de celdas de 24 kV cumple dos objetivos, en primer lugar sustituir a las antiguas celdas y en segundo lugar cubrir las nuevas necesidades del proyecto que son las acometidas de los generadores G1 y G2, las acometidas de la alimentacin a consumos propios de fbrica y del transformador T1 (que alimenta a consumos auxiliares de la cogeneracin y al resto de consumos propios de fbrica), la acometida de la red y el acoplamiento a la red. Las celdas son diseadas, construidas y ensayadas por la empresa Schneider Electric, S.A. Responden en su concepcin y fabricacin, a la definicin de aparamenta bajo envolvente metlica compartimentada, de acuerdo con la norma UNE 20099-90. Estas celdas responden a las siguientes recomendaciones, normas y especificaciones [Ref.12]: Recomendaciones internacionales: CEI 298,129, 265, 56, 694, 420. Normas espaolas: UNE 20099 (CEI 298), 20100 (CEI 129), 20104 (CEI 265), 21081 (CEI 56), 21139 (CEI 694). Las caractersticas principales de las celdas se muestran en la Tabla 5.7.
Celdas 24 kV Tensin nominal Intensidad nominal embarrado Intensidad nominal admisible durante 1 segundo Grado de proteccin Tensin asignada 50Hz /1 min: Aislamiento Seccionamiento Tensin asignada tipo rayo : Aislamiento (cresta) Seccionamiento (cresta)
Unidad 24 kV 400 A 16 kA IP307
50 kV 60 kV
125 kV 145 kV
Hay un total de 14 celdas y en cada una de ellas (excepto en las de Remonte de barras y Paso de barras) se dispone de una resistencia de calefaccin y de un termostato regulable,
de forma que la resistencia slo est conectada cuando el sistema est en vaco para evitar condensaciones en los elementos. El termostato protege a la resistencia, de forma que limita la temperatura que esta puede alcanzar. En el plano 002 se puede ver el emplazamiento del conjunto, su esquema general de estas celdas se puede ver en el plano 003 y su disposicin general en alzado en el plano 004 El embarrado de las celdas est constituido por tramos rectos de tubo de cobre recubiertas de aislamiento termorretrctil. Las barras se fijan a las conexiones existentes en la parte superior del crter del aparato funcional (interruptor-seccionador o seccionador en SF6). La separacin entre las sujeciones de una misma fase y correspondientes a dos celdas contiguas es de 375 mm. La separacin entre barras (separacin entre fases) es de 200 mm. Para la intensidad nominal de 400 A el embarrado de las celdas es de tubo de cobre de dimetro exterior 24 mm. y con un espesor de 3 mm, lo que equivale a una seccin de 198 mm. En el Anexo A.2 se muestran los clculos justificativos del dimensionado del embarrado. Las descripcin de cada celda es la siguiente: Celda 01 Denominada Seccionamiento de lnea. Recibe el suministro procedente de la lnea de la compaa elctrica. A la salida conecta el juego de barras con las barras de la Celda 02. Las dimensiones de esta cabina son de 375 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de lnea con interruptor, de la gama SM6 y tipo IM. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor-seccionador de corte en SF6 con seccionador tripolar de puesta a tierra. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-1-L. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando control motorizado CIT y de fabricante Merlin Gerin. Este tipo de mando tiene doble funcin. Por una parte tiene funcin interruptor, mediante la cual el cierre y apertura son independientes del operador y por otra parte tiene funcin seccionador de puesta a tierra. La energa necesaria para las maniobras se obtiene comprimiendo mediante una palanca un resorte que, despus del paso por un punto muerto, provoca el cierre o apertura del aparato.
Seccionador tripolar de puesta a tierra del interruptor-seccionador. Este seccionador es de 24 kV, 40 kA. y de fabricante Merlin Gerin.
Aislador capacitivo de presencia de tensin, con lmparas de sealizacin. Es de fabricante Merlin Gerin.
El esquema de esta celda se muestra en la Fig.5.5
Fig. 5.5. Celda 01.
Celda 02 Denominada Interruptor de teledisparo. Est conectada en barras a la Celda 01. A la salida conecta el juego de barras con la Celda 03 a travs de un cable. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama
SM6 y tipo DM1-D. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-L. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad de cortocircuito 16kA y duracin 1 segundo, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin. Sobre este interruptor acta el Teledisparo de la compaa elctrica. La energa necesaria para las maniobras se obtiene comprimiendo, mediante la motorizacin, un mecanismo con acumulacin de energa que almacena energa en los resortes. Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-L. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin. Convertidor de potencia. Su fabricante es SACI y es del tipo ATWv3. A este convertidor le llegan las medidas de intensidad provenientes del transformador de intensidad de la Celda 08 y de tensin provenientes del transformador de tensin de la Celda 05, y convierte estas medidas en lecturas de potencia que se envan a la remota de la compaa elctrica. Convertidor de tensin. Su fabricante es SACI y es del tipo ATUvn. A este convertidor le llegan las medidas de tensin provenientes del transformador de tensin de la Celda 05. La medida de tensin que da este convertidor se enva a la remota de la compaa elctrica. Convertidor de intensidad trifsico. Su fabricante es SACI, del tipo ATIz3, de curva C, autoalimentado, de entrada 0-5 A y salida 0-5 mA. A este convertidor le llegan las medidas de intensidad provenientes del transformador de intensidad de la Celda 08. La medida de intensidad que da este convertidor se enva a la remota de la compaa elctrica. HIDROELCTRICA DEL CANTBRICO, S.A. exige en su teledisparo medias analgicas de potencia, tensin e intensidad de las tres fases, para ello se instalan unos convertidores en la cabina de teledisparo que dan las correspondientes seales analgicas a la remota de la compaa (fuera del alcance del suministro de la fbrica). El esquema de esta celda se muestra en la Fig. 5.6.
INTERRUPTOR DE TELEDISPARO
Fig. 5.6. Celda 02.
Celda 03 Denominada Remonte de barras. Las barras estn conectadas a la Celda 02 y a la salida conectan con la Celda 04. Las dimensiones de esta cabina son de 375 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. La funcin de esta celda es conectar las barras de la Celda 02 que vienen conectadas inferiormente, con las barras de la Celda 04 que vienen conectadas superiormente. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de remonte de barras, de la gama SM6 y tipo GIM. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. El esquema de esta celda se muestra en la Fig. 5.7.
Fig. 5.7. Celda 03.
Celda 04 Denominada Paso de barras. Las barras estn conectadas a la Celda 03 a la salida se conectan con la Celda 05. Las dimensiones de esta cabina son de 125 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. La funcin de esta celda es conectar las barras de la Celda 03 con las barras de la Celda 05. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de paso de barras, de la gama SM6 y tipo GIM. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Celda 05 Se denomina Medida de tensin en barras. Las barras estn conectadas a la Celda 04 y a la salida se conectan con la Celda 06. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de medida de tensin en barras, de la gama SM6 y tipo CME. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-G. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin.
Tres transformadores de tensin monofsicos con doble secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparecen como TTL. El primario est conectado en estrella, y los dos secundarios en estrella y tringulo abierto (para adaptacin del rel MIV de tensin homopolar, funcin 59N, que se especificar en el apartado 5.2.5). Su fabricante es ARTECHE, tipo UXL-24, relacin de transformacin es 22.000:3 / 100:3 100:3, de potencia y clase 50 VA cl. 0.5 y 50 VA cl. 3P, y su Factor de Tensin es de 1,9 Un en 8h para conexin fase-tierra.
Base proteccin fusible de MT, con cartucho fusible. Su fabricante es ARTECHE, y es de 24 kV y 6,3 kA.
Resistencia contra ferrorresonancia. Su fabricante es ARTECHE, es de 50
y 2A. Va
conectada en el secundario de tringulo abierto. El fenmeno de ferrorresonancia aparece en redes de neutro aislado, con 3 trafos de tensin conectados en estrella fase-tierra en el primario, y es debido al efecto combinado de la saturacin magntica de los trafos de tensin y la capacidad propia de las lneas de MT. Para evitar o amortiguar este fenmeno se coloca una resistencia de carga en paralelo en el secundario en tringulo abierto de los trafos de tensin y as se elimina el riesgo de destruir los trafos de tensin por sobretensin debida a los fenmenos transitorios que se producen. Un valor habitual de esta resistencia est comprendido entre 25 y 50 . [Ref. 13] El esquema de esta celda se muestra en la figura 5.8.
Fig. 5.8. Celda 05.
Celda 06 Se denomina Proteccin de interconexin. Las barras estn conectadas a la Celda 05 y a la salida se conectan con la Celda 07. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama SM6 y tipo DM1D. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-G. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad asignada de corta duracin admisible 16kA /1s, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin. Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-G. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin.
Aislador capacitivo de presencia de tensin, con lmpara de sealizacin. Es de fabricante Merlin Gerin.
El esquema de esta celda se muestra en la Fig.5.9.
Fig.5.9. Celda 06.
Celda 07 Se denomina Remonte de barras. Las barras estn conectadas a la Celda 06. A la salida se conectan con la Celda 08. Las dimensiones de esta cabina son de 375 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. La funcin de esta celda es conectar las barras de la Celda 06 que vienen conectadas inferiormente, con las barras de la Celda 08 que vienen conectadas superiormente. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de remonte de barras, de la gama SM6 y tipo GIM. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. El esquema es igual al de la Celda 03.
Celda 08
Se denomina Medida de cogeneracin. Las barras estn conectadas a la Celda 07 y a la salida se conectan con la Celda 09. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de medida, de la gama SM6 y tipo GBC-B. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Tres transformadores de tensin monofsicos con triple secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparecen como TTCG. Son transformadores de tensin cuyo primario est conectado en estrella y sus secundarios en estrella-estrellatringulo abierto (para adaptacin del rel MIV de tensin homopolar, funcin 59N, que se especificar en el apartado 5.2.5). Su fabricante es ARTECHE, tipo UXS-24, relacin de transformacin es 22.000: 3 / 100:3 100:3 100:3, potencia y clase 50 VA cl. 0.2, 50 VA cl. 0.5 y 50 VA cl. 3P, y factor de sobretensin es de 1,9 Un en 8h. Tres transformadores de intensidad monofsicos de doble relacin de primario y de triple secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparecen como TICG. Su fabricante es ARTECHE, es de tipo ACJ-24, su relacin de transformacin es 150 300 / 5 5 5 A, de potencia y clase 15 VA cl. 0.2s, 15 VA cl. 0.5 y 30 VA cl. 5P10. Se escoge el primario de 150 A porque la intensidad mxima que pasar ser 131 A. Resistencia contra ferrorresonancia. Su fabricante es ARTECHE, y es de 50 Va conectada en el secundario de tringulo abierto. [Ref. 13] El esquema de esta celda se muestra en la Fig.5.10. y 2A.
Fig. 5.10. Celda 08.
Celda 09 Se denomina Proteccin de salida a fbrica. Las barras estn conectadas a la Celda 08 y la salida se conecta con los cables que alimentan los consumos de fbrica. La salida de las barras est conectada a la Celda 10. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama SM6 y tipo DM1C. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-CT. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad asignada de corta duracin admisible 16kA /1s, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin.
Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-CT. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin.
Seccionador tripolar de puesta a tierra. Este seccionador es de 24 kV, 40 kA. y de fabricante Merlin Gerin.
Tres transformadores de intensidad monofsicos de doble secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparecen como TICT. Su fabricante es ARTECHE, tipo ACJ-24, relacin de transformacin es 75 / 5 5 A, potencia y clase 25 VA cl. 0.2s y 25 VA cl. 5P10.
Aislador capacitivo de presencia de tensin, con lmpara de sealizacin. Su fabricante es Merlin Gerin.
El esquema de esta celda se muestra en la Fig. 5.11.
Fig.5.11. Celda 09.
Celda 10 Se denomina Proteccin de salida a trafo T1.. Las barras estn conectadas a la Celda 09 y a la salida conectan con los cables que alimentan al transformador de 2000 kVA. La salida de las barras se conectan a la Celda 11. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama SM6 y tipo DM1C. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-SA. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad asignada de corta duracin admisible 16kA /1s, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin. Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-SA. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin. Seccionador tripolar de puesta a tierra. Este seccionador es de 24 kV, 40 kA. y de fabricante Merlin Gerin. Tres transformadores de intensidad monofsicos de doble secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como TISA. Su fabricante es ARTECHE, tipo ACJ-24, relacin de transformacin es 75 / 5 5 A, potencia y clase 25 VA cl. 0.2s y 25 VA cl. 5P10. Aislador capacitivo de presencia de tensin, con lmpara de sealizacin. Su fabricante es Merlin Gerin. El esquema de esta celda se muestra en la Fig. 5.12.
Fig.5.12. Celda 10.
Celda 11 Se denomina Proteccin de generador-2. Las barras estn conectadas a la Celda 10. La salida inferior de las barras se conecta con la Celda 11-B y la superior a con la Celda 12. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama SM6 y tipo DM1-C. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-G2. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad asignada de corta duracin admisible 16kA /1s, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin.
Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-G2. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin.
Seccionador tripolar ST de puesta a tierra. Este seccionador es de 24 kV, 40 kA. y de fabricante Merlin Gerin.
El esquema de esta celda se muestra en la Fig.5.13.
Fig. 5.13. Celda 11.
Celda 11-B Se denomina Medida de tensin grupo-2. Est conectada a la Celda 11 y a la salida conecta con los cables que la unen con el transformador TCOG2. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina
Merlin Gerin, de designacin Cabina de medida, de la gama SM6 y tipo GBC-C. Lleva un juego de barras tripolar de cobre aislado de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Transformador de tensin bipolar. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como TTCOG2. Su fabricante es ARTECHE, es de tipo VXL-24, su relacin de transformacin es 22.000 / 110 V, de potencia y clase 50 VA cl. 0.5 y su factor de sobretensin es de 1,9 Un en 8h. Tres transformadores de intensidad monofsicos de doble secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como TICOG2. Su fabricante es ARTECHE, tipo ACJ-24, relacin de transformacin es 75 / 5 5 A, potencia y clase 25 VA cl. 0.2s y 25 VA cl. 5P10. El esquema de esta celda se muestra en la Fig.5.14.
Fig. 5.14. Celda 11-B.
Celda 12 Se denomina Proteccin de generador-1. Est conectada a la Celda 11 y a la salida conecta con la Celda 12-B. Esta cabina es exactamente igual que la Celda 11, por lo que slo se especifica en general. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de proteccin con interruptor automtico, de la gama SM6 y tipo DM1-C. Lleva un juego de barras tripolar de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene: Interruptor automtico SF1. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 52-G1. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, intensidad asignada de corta duracin admisible 16kA /1s, con mando RI motorizado y de fabricante Merlin Gerin. Seccionador tripolar SB de barras, con corte en SF6. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como 89-G1. Este interruptor es de 24 kV, 400 A, con mando CS1 manual y de fabricante Merlin Gerin. Seccionador tripolar ST de puesta a tierra. Este seccionador es de 24 kV, 40 kA. y de fabricante Merlin Gerin. Aislador capacitivo de presencia de tensin, con lmpara de sealizacin. Su fabricante es Merlin Gerin. El esquema de esta celda es el mismo que el de la Celda 11, pero con los elementos del generador 1. Celda 12-B Se denomina Medida de tensin grupo-1. Est conectada a la Celda 12 y a la salida conecta con los cables que la unen con el transformador TCOG1. Esta cabina es exactamente igual que la Celda 11-B, por lo que slo se especifica en general. Las dimensiones de esta cabina son de 750 mm de ancho, 2050 mm de alto y 840 mm de profundidad. Es una cabina Merlin Gerin, de designacin Cabina de medida, de la gama SM6 y tipo GBC-C. Lleva un juego de barras tripolar de cobre aislado de 400 A y 24 kV y un embarrado de puesta a tierra en pletina de cobre, tambin de fabricante Merlin Gerin. Esta celda contiene:
Transformador de tensin bipolar. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como TTCOG1. Su fabricante es ARTECHE, es de tipo VXL-24, su relacin de transformacin es 22.000 / 110 V, de potencia y clase 50 VA cl. 0.5 y su factor de sobretensin es de 1,9 Un en 8h.
Tres transformadores de intensidad monofsicos de doble secundario. En el unifilar de la instalacin (plano 001) aparece como TICOG1. Su fabricante es ARTECHE, tipo ACJ-24, relacin de transformacin es 75 / 5 5 A, potencia y clase 25 VA cl. 0.2s y 25 VA cl. 5P10.
El esquema de esta celda es el mismo que el de la Celda 11-B, pero con los elementos del generador 1. Enclavamientos celdas de media tensin 24 kV El esquema general de los enclavamientos se puede ver en el plano 005 En este esquema se observa que tienen enclavamiento por llave las siguientes cabinas de media tensin (los enclavamientos se operan de la misma manera en todos los casos): a) Celda 09 (Proteccin de salida a fbrica). Estn enclavados el seccionador de puesta a tierra de la Celda 09 con el interruptor en carga de la cabina de seccionamiento del centro de transformacin T2 de la fbrica, que no viene representado en los esquemas porque ya es existente, de tal forma que no pueda operarse el interruptor existente en la cabina del centro de transformacin T2 sin que est puesta la tierra de la Celda 09. El modo de operacin es el siguiente: 1. Abrir el interruptor 52-CT de la Celda 09. 2. Sacar la llave de la parte inferior del interruptor e introducirla en la parte superior para poder realizar el seccionamiento de la cabina. 3. Realizar el seccionamiento de la cabina. 4. Meter el seccionador de la puesta a tierra. 5. Liberar la llave del seccionador de puesta a tierra que es solidaria con la llave de la cabina del centro de transformacin T2 de la fbrica. 6. Ir a la cabina de seccionamiento del centro de transformacin T2 de la fbrica, introducir la llave y realizar la operacin de apertura.
7. Mientras el interruptor de la cabina de seccionamiento del centro de transformacin T2 de la fbrica no est cerrado, no se puede extraer la llave, y por lo tanto no se puede introducir para quitar el seccionador de puesta a tierra de la Celda 09, paso previo para operar esta cabina. b) Celda 10 (Proteccin de salida a trafo T1). Estn enclavados el seccionador de puesta a tierra de la Celda 10 con la puerta del transformador T1 de la fbrica de 2000 kVA, de tal forma que no pueda abrirse la puerta del transformador T1 sin que est puesta la tierra de la Celda 10. El modo de operacin es el siguiente: 1. Abrir el interruptor 52-SA de la Celda 10. 2. Sacar la llave de la parte inferior del interruptor e introducirla en la parte superior para poder realizar el seccionamiento de la cabina. 3. Realizar el seccionamiento de la cabina. 4. Meter el seccionador de la puesta a tierra. 5. Liberar la llave del seccionador de puesta a tierra que es solidaria con la llave de la puerta del transformador T1. 6. Ir a la puerta del transformador T1 y abrirla. Siempre se debe comprobar ausencia de tensin en el transformador antes de realizar cualquier operacin 7. Mientras la puerta del transformador T1 no est cerrada, no se puede extraer la llave, y por lo tanto no se puede introducir para quitar el seccionador de puesta a tierra de la Celda 10, paso previo para operar esta cabina. c) Celda11 (Proteccin de generador-2) Estn enclavados el seccionador de puesta a tierra de la Celda 11 con la puerta del transformador TCOG2 de 3400 kVA, de tal forma que no pueda abrirse la puerta del transformador sin que est puesta la tierra de la Celda 11. El modo de operacin es el siguiente: 1. Abrir el interruptor 52-G2 de la Celda 11. 2. Sacar la llave de la parte inferior del interruptor e introducirla en la parte superior para poder realizar el seccionamiento de la cabina. 3. Realizar el seccionamiento de la cabina.
4. Meter el seccionador de la puesta a tierra. 5. Liberar la llave del seccionador de puesta a tierra que es solidaria con la llave de la puerta del transformador. 6. Ir a la puerta del transformador y abrirla. Siempre se debe comprobar ausencia de tensin en el transformador antes de realizar cualquier operacin 7. Mientras la puerta del transformador no est cerrada, no se puede extraer la llave, y por lo tanto no se puede introducir para quitar el seccionador de puesta a tierra de la Celda 11, paso previo para operar esta cabina. d) Celda 12 (Proteccin de generador-1) La sistemtica es idntica a la de la de la Celda 11, pero con el interruptor, seccionadores y transformador relacionados con el grupo generador G1. En el esquema general de los enclavamientos se observa que ciertas celdas tienen enclavamiento funcional, que responden a la norma UNE-EN 60298 y la recomendacin internacional de la CEI 60298. Tienen enclavamiento funcional las siguientes cabinas de media tensin: a) Celda 02 (Interruptor teledisparo) El cierre del seccionador solo es posible si el interruptor automtico est abierto y el panel de acceso est cerrado. La apertura del panel de acceso al compartimento de conexin y aparamenta slo es posible si el interruptor automtico est abierto y enclavado, y si el seccionador est abierto. b) Celda 06 (Proteccin de interconexin) La sistemtica es idntica a la de la de la Celda 02. c) Celda 09 (Proteccin de salida a fbrica) El cierre del seccionador solo es posible si el interruptor automtico est abierto y el panel de acceso est cerrado. La apertura del panel de acceso al compartimento de conexin y aparamenta slo es posible si el interruptor automtico est abierto y enclavado, si el seccionador est abierto y si el seccionador de puesta a tierra est cerrado. El cierre del interruptor slo es posible si el seccionador de puesta a tierra est abierto y el panel de acceso cerrado. El cierre del seccionador de puesta a tierra slo es
posible si el interruptor est abierto. La apertura del panel de acceso al compartimento de conexin de cables slo es posible si el seccionador de puesta a tierra est cerrado. El interruptor est enclavado en posicin abierto cuando el panel de acceso se ha retirado, en esta posicin el seccionador de puesta a tierra se puede abrir para realizar el ensayo de aislamiento del cable. d) Celda 10 (Proteccin de salida a trafo T1) La sistemtica es idntica a la de la de la Celda 09. e) Celda 11 (Proteccin de generador G2) La sistemtica es idntica a la de la de la Celda 09. f) Celda 12 (Proteccin de generador G1) La sistemtica es idntica a la de la de la Celda 09. 5.2.4 Sistema de medida El conjunto de la instalacin elctrica tiene los siguientes equipos de medida: MED-R: Medida de la energa intercambiada con la red (importacin y exportacin), tanto en energa activa como reactiva asociada a los transformadores TTCG y TICG del diagrama unifilar de la instalacin (plano 001). Este equipo ser el empleado para facturacin y substituir a los anteriores. Antes de describir los contadores utilizados, se procede a comentar en qu consisten los cuadrantes de energa. En una instalacin en la que existen equipos de generacin, la energa activa puede fluir en un sentido u otro, es decir puede exportarse o importarse. De la misma forma, la energa reactiva puede ser inductiva o capacitiva que tambin equivale a decir que se est importando o exportando energa reactiva. En una representacin fasorial y tomando como referencia la tensin simple V situada en el lado positivo de las abscisas, la Fig. 5.15 muestra las caractersticas de las energas en funcin del cuadrante en el que se encuentre la intensidad.
Fig. 5.15. Los 4 cuadrantes de energa.
El panel de contadores, modelo SL762 IEC3+ de la marca ACTARIS, consistente en un cuadro que aloja en su interior un conjunto de facturacin elctrica, es un equipo de medida integrado completo que cumple ampliamente los requisitos exigidos por las normas CEI de aplicacin, incluyendo aquellas relativas a equipos de medida electrnicos: CEI 60687 (UNE EN 60687 equivalente) para equipos de clases activa 0,2 S y 0,5S. CEI 61036 (UNE EN 61036 equivalente) para equipos de clase activa 1. Este contador-registrador esta constituido por contador de energa activa a emisin de impulsos para sistemas trifsicos a cuatro hilos, contador de energa reactiva a emisin de impulsos, mdulo electrnico de tarificacin universal (con discriminacin horaria y maxmetro, para tratamiento de la energa activa en dos sentidos y de la reactiva en cuatro cuadrantes), visualizador y puertos pticos y elctricos de comunicacin. En el tarificador del SL762 IEC3+ pueden definirse 0, 1, 2 3 contratos: Contrato 1: Facturacin de la tarifa de Acceso de Terceros a la Red. Contrato 2: Acuerdo entre Comercializadora y Cliente o clientes de mercado regulado. Contrato 3: Facturacin de generadores en rgimen especial o un segundo contrato entre Comercializadora y Cliente.
La seal de tensin de entrada del contador es de 110 V, equivalente a 22 kV y la seal de intensidad es de 5 A equivalente a 150 A. Las caractersticas principales del contador-registrador se muestran en la Tabla 5.8.
Tabla 5.8 Caractersticas Tcnicas Tipo de contador ndice de clase mbito de medida Principio de medida Registro Sistema de conexin a red Tension de utilizacin Rango extendido o multirrango de tensin Frecuencia de referencia Intensidades de base, Ib Intensidad nominal, In Intensidad mxima, Imax Consumo interno circuitos de intensidadinterno circuitos de tensin Consumo Intensidades de arranque Constantes del contador Rango de funcionamiento especificado Rango lmite de funcionamiento Grado de proteccin envolvente Contador esttico trifsico combinado Clase 0,2S (activa) CEI 687 Energa activa bidireccional y reactiva en 4 cuadrantes Conversor Sigma-Delta Visualizador LCD 4 hilos 3x110V Desde 3x57,7/100V a 3x240/415V 50Hz 5A 1A (conexin a trafos -/5A) 10A (conexin a travs de transformadores de medida) < 0,01VA <1W < 2 VA
0,001 In cos = 1 Clase 0,2S (CEI 687) 10.000 imp/kWh (conexin a transformadores) -20 a +55 C C -20 a +70 C C IP51 (CEI 529)
Para poder cumplir con la normativa de la compaa distribuidora se requieren dos contadores electrnicos SL762 (contadores principal y comprobante de facturacin) y un MODEM para lectura remota. MED-G1: Medida de energa producida por el motogenerador 1, que est a asociada a los transformadores TTG1 y TIG1. Los equipos estn en los cuadros de control del grupo, en la sala de control de la central, y son suministrados con dicho grupo. No tendrn efecto para facturacin. MED-G2: Medida de energa producida por el motogenerador 2, que est a asociada a los transformadores TTG2 y TIG2. Los equipos estn en los cuadros de control del grupo, en la sala de control de la central, y son suministrados con dicho grupo. No tendrn efecto para facturacin.
5.2.5 Protecciones
Los rels de proteccin de la instalacin elctrica se hallan distribuidos en distintos cuadros, que son los siguientes: Armarios de control de cada alternador y armario de sincronizacin. Estas protecciones se explican en el apartado 5.2.1 de este documento. Armario de protecciones B00.
Las dimensiones del armario de protecciones son de 2000 mm de alto, 800 mm de ancho y 800 mm de fondo. La totalidad de los rels de proteccin instalados son electrnicos. Todos estn alimentados a 48 Vcc, la entrada de corriente In es 5 A y la entrada de tensin Un es de 110 V, procedentes de los transformadores de proteccin. Se pueden distribuir en diferentes protecciones y sus ajustes son los siguientes: a) PROTECCIN DE LA INTERCONEXIN.
Los rels que protegen la interconexin con la red y sus ajustes son los indicados por la Norma tcnica para funcionamiento y conexin de autogeneradores a la red de HIDROELECTRICA DEL CANTBRICO [Ref.10]. Estos rels y sus ajustes son los siguientes: a.1) Rel multifuncin GE F-650 [Ref. 14]: - Rel 3 x 59 GE F-650: Este es un rel de mxima tensin. Est ajustado al 26,4 kV (110% de la tensin nominal 24kV) y con un temporizado de tiempo definido de 1 segundo. - Rel 3 x 27 GE F-650: Este es un rel de mnima tensin. Est ajustado al 20,4 kV (85% de la tensin nominal 24kV) y con un temporizado de tiempo definido de 1 segundo. - Rel 81 Mm GE F-650: Este es un rel de mxima/mnima frecuencia. Est ajustado a 51 Hz de frecuencia mxima y 49 Hz de frecuencia mnima, y con un temporizado de tiempo definido de 0,5 segundos. - Rel 25 GE F-650: Este es un rel de verificacin de sincronismo. Su funcin es evitar conectar fuera de sincronismo o con la red sin tensin. Sus ajustes son de 10 de desfase, 0,5 Hz de deslizamiento de frecuencia y 10 V de
diferencia mxima del mdulo de tensin del secundario del transformador de tensin. Dentro de estos lmites permite la sincronizacin si se mantiene esta situacin durante al menos 6 perodos (0,12 segundos). - Rel 47 GE F-650: Este es un rel de desequilibrio de tensin (por ausencia de una fase, por secuencia de fases equivocada o por mnima tensin desequilibrada). Est ajustado al 20,4 kV (85% de la tensin nominal 24kV) y con un temporizado de tiempo definido de 50 ms. a.2) Rel 59N GE MIV: [Ref. 15] Este es un rel de sobretensin homopolar. Est ajustado a 25 V del mdulo de tensin del secundario del transformador de tensin y con un temporizado de tiempo definido de 200 ms. a.3) Rel 3x50/51 50N/51N ABB SPAJ 144:[Ref. 16] Este es un rel de proteccin de fase contra sobreintensidades de cortocircuito o sobrecargas y de proteccin contra defectos homopolares. Est ajustado a los siguientes valores: - Intensidad de sobrecarga: Se ajusta a 150 A (In), el ajuste de la intensidad con respecto del tiempo es con curva Normal Inversa, dial 0,05. - Intensidad de cortocircuito: Se ajusta a 501 A (3,34xIn), con un retardo en la actuacin de 40 ms. - Intensidad de sobrecarga homopolar: Se ajusta a 15 A (0,1xIn), curva Normal Inversa, dial 0,05 - Intensidad de cortocircuito homopolar: Se ajusta a 45 A (0,3xIn), tiempo 50 ms. Los transformadores de intensidad y tensin que protegen la interconexin con la red tienen las caractersticas indicadas por la Norma tcnica para funcionamiento y conexin de autogeneradores a la red de HIDROELECTRICA DEL CANTBRICO. [Ref. 10] Los transformadores de tensin estn situados en la Celda 05 y sus caractersticas se describen el apartado 5.2.3. Los transformadores de intensidad estn situados en la Celda 08 y sus caractersticas se describen en el apartado 5.2.3. El rel MIV recibe la seal de los transformadores de tensin TTL de relacin 22000:3 / 110:3 V el rel y F650 recibe la seal de los transformadores TTL de relacin 22000:3 / 110: 3 V. Ambos dan orden de apertura al interruptor 52-G.
El rel SPAJ 144C recibe la medida de los transformadores de intensidad TICG de relacin 150/5 A y da orden de apertura al interruptor 52-G PROTECCIN DE LA LINEA A CONSUMOS DE FBRICA. El rel que protege la lnea de consumos de fabrica es el siguiente: Rel 3x50/51 50N/51N GE MIF [Ref. 17]: Este es un rel de proteccin de fase contra sobreintensidades de cortocircuito o sobrecargas y de proteccin contra defectos homopolares. Est ajustado a los siguientes valores, con un tarado de tiempo definido: Intensidad de sobrecarga: Se ajusta a 38,5 A (0.51xIn), tiempo 200 ms. Intensidad de cortocircuito: Se ajusta a 154 A (2.05xIn), tiempo 50 ms. Intensidad de sobrecarga homopolar: Se ajusta a 7,5 A (0,1xIn), tiempo 200 ms.
El rel MIF recibe la medida de los transformadores de intensidad TICT de relacin 75/5 A, situados en la Celda 09 y cuyas caractersticas se describen en el apartado 5.2.3. Da orden de apertura al interruptor 52-CT. PROTECCIN DE LA LNEA DE TRAFO T1 El rel que protege la lnea del trafo T1 es el siguiente: Rel 3x50/51 50N/51N GE MIF [Ref.17]: Este es un rel de proteccin de fase contra sobreintensidades de cortocircuito o sobrecargas y de proteccin contra defectos homopolares. Est ajustado a los siguientes valores, con un tarado de tiempo definido: Intensidad de sobrecarga: Se ajusta a 50 A (0.67xIn), tiempo 200 ms. Intensidad de cortocircuito: Se ajusta a 200 A (2.7xIn), tiempo 50 ms. Intensidad de sobrecarga homopolar: Se ajusta a 7,5 A (0,1xIn), tiempo 200 ms.
El rel MIF recibe la medida de los transformadores de intensidad TISA de relacin 75/5 A, que est situados en la Celda 10 y cuyas caractersticas se describen en el apartado 5.2.3. Da orden de apertura al interruptor 52-SA. PROTECCIONES DE LOS GENERADORES G1 Y G2 Dado que los generadores son idnticos, las protecciones tambin sern idnticas, por lo que slo explicaremos uno de ellos. Los rels que protegen las lnea del generador son:
Rel 3x50/51 50N/51N GE MIF [Ref. 17]: Este es un rel de proteccin de fase contra sobreintensidades de cortocircuito o sobrecargas y de proteccin contra defectos homopolares. Est ajustado a los siguientes valores, con un tarado de tiempo definido: Intensidad de sobrecarga: Se ajusta a 67 A (0.86xIn), tiempo 200 ms. Intensidad de cortocircuito: Se ajusta a 260 A (3.47xIn), tiempo 50 ms. Intensidad de sobrecarga homopolar: Se ajusta a 7,5 A (0,1xIn), tiempo 100 ms.
El rel MIF recibe la medida de los transformadores de intensidad TICOG2 (TICOG1) de relacin 75/5 A , situados en la Celda 11-B (Celda 12-B) y cuyas caractersticas se describen en el apartado 5.2.3. Da orden de apertura al interruptor 52-G2 (52-G1). b) Rel diferencial de trafo GE DTP [Ref. 18]: Esta proteccin diferencial longitudinal se utiliza contra los defectos entre fases en el alternador, es una proteccin conjunta para el transformador TCOG2 (TCOG1) y el generador G2 (G1), tambin llamada proteccin del bloque. En este rel se utiliza un frenado por armnicos que evita el disparo de la proteccin diferencial durante la energizacin o sobreexcitacin del transformador. Para faltas externas de gran magnitud, la imposibilidad de obtener un circuito diferencial totalmente equilibrado debido a las diferencias de las medidas de los Transformadores de Intensidad, por tanto para evitar un disparo debido a estos desequilibrios se utiliza un diferencial de intensidad con frenado porcentual [Ref.19] Est ajustado a los siguientes valores: Intensidad de primario: Se ajusta a 81,79 A (que corresponde a 1,09 del valor de la toma del primario que es 75 A) Intensidad de secundario: Se ajusta a 2845 A (que corresponde a 0,96 del valor de la toma del secundario que es 3000 A) Sensibilidad: Se ajusta a 0,3xItoma (por debajo de este valor no acta el rel).
La intensidad del primario se toma de los transformadores de intensidad TICOG2 (TICOG1) situados en la Celda 11-B (Celda 12-B) y cuyas caractersticas se describen en el apartado 5.2.3. La intensidad del secundario se toma de los transformadores de intensidad internos al generador TIG2 (TIG1), que estn situado dentro de la envolvente del generador y sus caractersticas ya han sido descritas en el apartado 5.2.1. El rel DTP recibe la medida del estos dos transformadores y da orden de apertura al interruptor 52-G2 (52-G1).
En la siguiente figura (Fig. 5.16) se muestran las curvas caractersticas tiempo/corriente de los rels SPAJ y MIF para sobrecargas, en ellas puede verse que se cumple la selectividad de los rels en caso de sobrecarga.
Curva SPAJ 144 Dial 0.05, NI
MIF I/I> = 1, 200 ms I/I>> = 4, 50 ms Tiempo definido
Fig. 5.16 Curva caracterstica tiempo/corriente
5.2.6 Cables Para la determinacin de la seccin de los conductores, se precisa realizar un clculo en base a tres criterios [Ref.20] [Ref.21]: 1. Intensidad mxima admisible por el cable en servicio permanente. 2. Intensidad mxima admisible en cortocircuito durante un tiempo determinado 3. Cada de tensin. El mtodo ms aconsejable es hallar la seccin segn el criterio 1, despus se controlar que la seccin tambin es aceptable segn el criterio 2 y, por ltimo, se verificar el criterio 3. Los cables elegidos para la instalacin se pueden ver en el diagrama unifilar (plano 001) y sus caractersticas ms importantes se muestran en la Tabla 5.9. La justificacin de la eleccin de estos cables se encuentra en el Anexo A.3.
Tabla 5.9 Cables instalacin elctrica Nombre Cable 1 Cable 2 Cable 3 Cable 4 Cable 5 Cable 6 Cable 7 Tipo 3x1x240 mm2 Al XLPE, 18/30 kV 3x1x240 mm2 Al XLPE, 18/30 kV 3x1x240 mm2 Al XLPE, 18/30 kV 3x1x240 mm Al XLPE, 18/30 kV 3x[1x9x240]+5x1x240 mm2 Cu, XLPE, 0,6/1 kV 3x1x240 mm2 Al XLPE, 18/30 kV 3x[1x9x240]+5x1x240 mm2 Cu, XLPE, 0,6/1 kV
Longitud 70 m 8m 8m 8m 15 m 8m 15m
5.2.7 Equipamiento auxiliar de baja tensin Servicios auxiliares de la planta de cogeneracin El conjunto motogenerador implica un gran nmero de elementos auxiliares: motores y bombas de baja tensin, precalentadores de aire, alumbrado y otras cargas menores. La totalidad de estas cargas se puede encontrar en el documento Listado de motores y cargas
del Anexo D.1, donde se indica la potencia instalada de estas cargas. La potencia que estas cargas demandan viene suministrada a travs del transformador T1 de 2000 kVA. El cuadro de distribucin de baja tensin de este transformador se denomina Armario de servicios auxiliares (ASA). El fabricante de este cuadro es Schneider Electric. Su diagrama unifilar puede verse en el plano 006. Para la maniobra elctrica de estos equipos, el proyecto incluye un PLC que viene alimentado a travs del Armario servicios auxiliares. El PLC y el armario estn situados en la sala de control, como se puede ver en el plano 002. El listado de seales de entrada y salida del PLC viene detallado en el Anexo D.2. En caso de fallo de suministro elctrico, los equipos de baja tensin se pararan y obligaran a parar los motores, no obstante hay una serie de instrumentos de control que deben de seguir funcionando durante un tiempo para garantizar una parada controlada, por esta razn se requiere que las alimentaciones de los armarios de control de la planta de cogeneracin sean tensiones seguras. Se instala un sistema de alimentacin de ininterrumpida (SAI) que alimenta a 230 Vca 50Hz el PLC de control de los equipos de servicios auxiliares, un PC y un monitor de la sala de control. Tambin se instala unas bateras de 48 Vcc que alimentarn las protecciones de las cabinas de MT, situadas en el armario de protecciones B00, y a los interruptores de las cabinas de MT. Para finalizar, otros elementos de corriente segura de la planta de cogeneracin son las bateras de los motores JENBACHER, cuyos cargadores se alimentarn a travs de los armarios de control del fabricante. Estas bateras JENBACHER, que se especifican en el apartado 5.2.1 de este documento, se utilizan para el arranque y el control de los grupos motogeneradores. En la Figura 5.17 se muestra el esquema de la distribucin de corriente segura.
Figura 5.17. Distribucin corriente segura
Sistema de alimentacin en corriente continua Est constituido por un juego de bateras de 48 Vcc de plomo, un rectificador/cargador alimentado a 230 Vca, un convertidor 48Vcc/12Vcc y una tarjeta de alarmas [Ref. 22]. Este sistema de alimentacin en continua da suministro elctrico a los circuitos de mando, sealizacin y proteccin asociados a todas las cabinas de interruptores, proteccin y medida. Se debe cuidar especialmente la fiabilidad y seguridad de la reserva de energa necesaria para la actuacin de las protecciones y el disparo de los interruptores en caso necesario. [Ref 10] Este sistema est situado en la sala de control, como se puede ver en el plano 002. Las caractersticas del juego de bateras se muestran en la Tabla 5.10.
Tabla 5.10. Caractersticas bateras.
Batera Marca Tensin alimentacin Frecuencia Tensin Nominal de Salida Intensidad nominal de Salida Tolerancia variacin alimentacin Tolerancia de la frecuencia Autonoma EMISA-TUDOR 230 Vca 50 Hz 48 Vcc 25 A 20% 5% 36 Ah
Se seala de forma acstica o luminosa la deteccin de las siguientes anomalas: Desconexin de la alimentacin a la batera. Desconexin de la alimentacin a los motores de los interruptores automticos Desconexin de los circuitos de mando de los interruptores automticos Desconexin de la alimentacin en corriente continua, de los rels de proteccin. Desconexin de los circuitos secundarios de los transformadores de tensin, que alimentan las protecciones.
Unidad de alimentacin ininterrumpida
Como ya se ha explicado anteriormente, este SAI alimenta al PLC de control de los equipos de servicios auxiliares de la planta de cogeneracin, a un PC y a un monitor de la sala de control. La potencia media demandada a este SAI ser aproximadamente de 400 W, y su potencia nominal es de 3000 VA. Se prefiere sobredimensionarlo por si en un futuro se le quieren aadir ms cargas. Se sita en la sala de control, como se puede ver en el plano 002. [Ref.23] Este SAI, cuyo funcionamiento y control tiene lugar a travs de una lgica gestionada por microprocesador, est compuesto por los siguientes elementos: Un cargador que convierte la corriente alterna de la red primaria en corriente continua para cargar las bateras. Bateras que alimentan al SAI en caso de cada de tensin de la red primaria. Un inversor, que convierte la corriente continua de las bateras en corriente alterna senoidal en una forma que las cargas sensibles pueden utilizar y que garantiza una tensin y frecuencia de salida estables. Un circuito auxiliar esttico de by-pass que mantiene la alimentacin de la carga en caso de avera del inversor o de sobrecarga. Un by-pass manual que permite efectuar el mantenimiento en lnea sin desconectar las cargas. Software de monitorizacin y cierre gradual del sistema con la capacidad, a travs de un puerto RS232, de monitorizar el funcionamiento del SAI y programar los parmetros para ofrecer ptimas prestaciones. Su esquema se muestra en la Fig. 5.18
Fig. 5.18. Esquema funcionamiento SAI.
En condiciones de funcionamiento normal de la medicin instantnea de la tensin de salida, el microprocesador calcula continuamente el valor exacto de la tensin en salida y pone en marcha las diferentes operaciones necesarias para mantener la tensin de salida dentro de las tolerancias permitidas. El cargador, carga las bateras y las mantiene a un nivel de tensin. El microprocesador controla la tensin del cargador en funcin del valor de la temperatura interna del SAI, de modo tal que las bateras se carguen a una tensin adecuada a dicha temperatura, prolongando as la duracin de las bateras. Sus caractersticas principales se muestran en la Tabla 5.11.
Tabla 5.11. Caractersticas SAI
Unidad de alimentacin ininterrumpida Marca Modelo ENTRADA Tensin nominal Variacin de tensin Frecuencia SALIDA
CLHORIDE
POWER LAN PLUS 3000 VA
230 V ca 10 -15% 50 4% Hz
Tensin nominal Tolerancia de la tensin Variacin de frecuencia
230V ca 5% 4 %trabajando bajo red 0.1 trabajando bajo ondulador
Factor de potencia Forma de onda Rendimiento del UPS CARGADOR Tipo de bateras Tensin nominal bateras Datos nominales bateras
0.7 Senoidal <3% de distorsin armnica 95%
Plomo Hermtico sin mantenimiento 48 V 7 Ah 3x4x12 V
Corriente de carga FUSIBLES Fusible de entrada Fusible de bateras Fusible de salida GENERALIDADES Autonoma Dimensiones
16 A 90 A 2x8 A
35 min 415x180x465 mm
5.2.8 Sistema de puesta a tierra Para el dimensionado de la red de puesta a tierra se determina la superficie del terreno del que se dispone y la resistividad del mismo. A continuacin, una vez se elige un modelo de malla, se procede al clculo de la resistencia de puesta a tierra, las mximas intensidades de puesta a tierra, la seccin necesaria para los conductores, las tensiones de paso en el exterior de la instalacin, las tensiones de paso y contacto en el interior de la instalacin, y las tensiones aplicadas.[Ref.24] Estos clculos se encuentran en el Anexo A.4. La resistencia de puesta a tierra de la red de la planta de cogeneracin resulta ser 0,5 que indica su buena calidad. , lo
El sistema de puesta a tierra de proteccin y servicio de la instalacin de cogeneracin se compone de lneas de tierra, picas y puentes de prueba. Los cables de tierra se conectan en dos puntos a la red de tierras subterrnea general (que ya se encuentra realizada con picas y cables subterrneos correspondientes). Se conectan a la red de puesta a tierra las partes metlicas de la instalacin que no estn en tensin normalmente pero que puedan estarlo a consecuencia de averas o causas fortuitas, tales como los chasis y los bastidores de los aparatos de maniobra, envolventes metlicas de las cabinas y carcasas de los transformadores y motogeneradores. En concreto se incluyen los cables para puesta a tierra de: Partes metlicas de cuadros y cabinas de la central: celdas de MT, cuadro de distribucin de baja tensin de servicios auxiliares, cuadros de sala de control, cuadro general de baja tensin de la fbrica (que en este documento no se ha contemplado, pero que si se ha tenido en cuenta para su puesta a tierra), etc. Estructura de los motogeneradores, estructura de elementos auxiliares de los grupos motogeneradores, estructura de los transformadores de potencia. Neutro de los generadores. Neutro de los transformadores de potencia. Tierra de los secundarios de los transformadores de tensin e intensidad de las celdas de medida El sistema de puesta a tierra consiste en un mallado con cable de cobre desnudo de 50 mm2. Se acomoda a las exigencias de las unidades ubicadas en el permetro e interior del recinto del sistema elctrico de la planta de cogeneracin, de forma que la lnea de tierra est formada por cuadrados de lado 3500 mm, cuyos vrtices requieren de una soldadura aluminotrmica que asegura que permanentemente haya un buen contacto (sistema utilizado contra los problemas de corrosin). Los cables de tierra se entierran a una profundidad de 800 mm de profundidad. Gracias a este mallado se consigue una buena equipotencialidad. El punto donde es necesario un estudio ms detallado de la puesta a tierra es el de la ubicacin de los transformadores de potencia, especialmente el del transformador de 2000 kVA ya que presenta una corriente de cortocircuito fase-tierra de 28,4 kA (ver Anexo A.1). Para garantizar una correcta puesta a tierra se colocan a 1225 mm de los transformadores, una hilera de 6 picas de Acero-Cu de 3m y dimetro 14 mm, paralela a la fachada, con una separacin entre ellas de 3,5 m y enterradas verticalmente a una profundidad de 0,8 m. Esta hilera de picas se une a la malla a travs de dos puentes de prueba, que se utilizan para
poder medir la resistencia de las picas, sin influencia de la malla, y poder medir as la resistencia de puesta a tierra. A 8 m se coloca otra hilera de picas de 4 picas, tambin separadas entre ellas 3,5 m y enterradas verticalmente a una profundidad de 0,8 m. Esta hilera de picas hacen que la red de tierras tenga una cierta simetra y de esta forma lograr una buena difusin del defecto a tierra. Esta hilera de picas est unida a la malla directamente, sin puentes de prueba, porque no son accesibles ya que estn situadas debajo del hormign. La red de tierras de la instalacin se puede ver en el plano 007. La justificacin de esta red se encuentra en el Anexo A.4. Segn la instruccin MIE-RAT 13 del Reglamento sobre Centrales Elctricas [Ref.25], subestaciones y centros de transformacin, la tensin mxima que se puede aplicar al cuerpo humano se determina en funcin del tiempo de duracin del defecto segn (Ec. 5.1).
Siendo t el tiempo de duracin del defecto en segundos, k = 7 y n =1 para un tiempo t0,9 s , y k = 78,5 y n = 0,18 para un tiempo t entre 0,9 y 3 segundos. A partir de la (Ec.5.1) y haciendo un planteamiento simplificado del circuito en el que se considera que la resistencia del cuerpo humano es de 1000 y asimilando cada pie a un electrodo cuya resistencia de contacto con el suelo es 3s, siendo s la resistividad superficial del terreno en m, se obtienen las frmulas (Ec. 5.2) y (Ec. 5.3) que la misma instruccin MIE-RAT 13 da como valores mximos admisibles de tensiones de paso y contacto en una instalacin
6 s 10k 1 + (V ) n t 1000
(Ec. 5.2)
k 1,5 s 1 + (V ) t n 1000
Siendo Vp la tensin mxima admisible de paso y Vc la tensin mxima admisible de contacto. En esta instalacin, la resistividad superficial del terreno es de 20 m, el tiempo de disparo
de la proteccin es aproximadamente 0,3 s, el valor k es por tanto 72 y el valor n es 1. En la
(Ec. 5.4) y (Ec. 5.5) se muestran los valores mximos admisibles de tensin de paso y contacto de la red de tierras.
10 72 6 20 1 + = 2.688 V 0,31 1000
72 1,5 20 1 + = 247 V 1000 0,31
Segn el documento Mtodo de calculo y proyecto de instalaciones de puesta a tierra para centros de transformacin conectados a redes de tercera categora [Ref.26], en caso de electrodos longitudinales con picas exteriores, no se indica el valor de la tensin de contacto exterior, ya que depende de la posicin en que se ubique el electrodo respecto al Centro de Transformacin. En general, si las picas se colocan frente a los accesos al Centro de Transformacin, paralelas a la fachada, no debe considerarse la tensin de paso de acceso (tensin de contacto exterior).
5.3 Explotacin de la instalacin elctrica para cogeneracin.
5.3.1 Puesta en marcha de la instalacin Asumiendo que los equipos estn en condiciones de poder funcionar, la puesta en marcha de la central requiere que el interruptor de red 52-L y el interruptor de acople 52-G estn cerrados. En estas condiciones, se puede proceder a la puesta en marcha, que se desarrolla del siguiente modo: 1. Orden de puesta en marcha de los grupos motogenerador. 2. Comprobacin de las anteriores condiciones. 3. Secuencia de arranque de los motores. 4. Arranque de la generacin de vapor. 5. Sincronizacin del grupo G1 con la red de la compaa y cierre del interruptor 52-G1. 6. Sincronizacin del grupo G2 con la red de la compaa y cierre del interruptor 52-G2. 5.3.2 Situacin usual de explotacin La forma usual de explotacin es trabajar en paralelo con la red de la Compaa elctrica. La energa elctrica producida se vierte a los embarrados de 24 kV, de esta energa la fbrica consume la que necesite. Los excesos o defectos de energa elctrica determinados por la demanda de la fbrica se exportan o se obtienen de la red.
5.3.3 Situaciones especiales
Las situaciones especiales (distintas de la habitual explicada en el punto 5.3.2) que se plantean son las siguientes: Alimentacin slo a travs de la Compaa elctrica En caso de que la central est fuera de servicio, la fbrica se alimenta desde la red de la Compaa elctrica. Toda la fbrica queda alimentada por HIDROCANTABRICO. Por sincronizacin sobre los interruptores 52-G1 y 52-G2 podran acoplarse los grupos a la red, con lo que se pasara a la situacin usual de trabajo en paralelo. Trabajo en isla De producirse una falta en el suministro elctrico exterior tal que provoque el disparo de alguno de los rels de interconexin con la red, la central se desconecta de la red por provocarse la apertura simultnea del interruptor de red 52-L y el interruptor de acople 52-G. En esta situacin, los motogeneradores pasan a funcionar en isla, alimentando a la fbrica. Durante un tiempo breve trabajan los dos motogeneradores, disminuyendo
progresivamente el paso de gas para mantener la velocidad del alternador constante y de esta forma mantener la tensin y la frecuencia constantes, ya que los motores han de suministrar la potencia que demanda de la fbrica (histricamente siempre ha sido menor que 2000 kW). Los motores de gas no pueden trabajar a carga parcial un tiempo indefinido por problemas de refrigeracin, mecnicos y medioambientales, por ello transcurrido ese tiempo se desconecta el grupo G2 para que el grupo G1 pueda ir a una carga ms prxima a la nominal. Si el generador G1 trabaja a carga parcial, se desconecta y la fbrica quedara sin suministro elctrico hasta que no se restableciese la red de la Compaa. En situacin de isla, el control de tensin, frecuencia y potencia lo realizan los grupos motogeneradores. 5.3.4 Operaciones de sincronismo y maniobra de los interruptores Los grupos motogeneradores disponen de un mdulo de sincronismo integrado en sus cuadros de control que permite la realizacin de las siguientes operaciones de sincronismo, derivadas de los pasos entre las situaciones explicadas: Sincronizacin del alternador del grupo G1 con la red: Existiendo tensin de red en barras (interruptores 52-L y 52-G cerrados) se puede sincronizar el alternador con la red, a travs del interruptor del grupo 1 a 24 kV, 52-G1, empleando las seales de los
transformadores de tensin a un lado y otro del interruptor, que se envan al sincronizador. Se compara la seal Sincronizacin A con la seal Sincronizacin C (ver plano 001), y el sincronizador enva la orden a los reguladores para poder sincronizar correctamente. Sincronizacin del alternador del grupo G2 con la red: Existiendo tensin de red en barras (interruptores 52-L y 52-G cerrados) se puede sincronizar el alternador con la red, a travs del interruptor del grupo 2 a 24 kV, 52-G2, empleando las seales de los transformadores de tensin a un lado y otro del interruptor, que se envan al sincronizador. Se compara la seal Sincronizacin A con la seal Sincronizacin C (ver plano 001), y el sincronizador enva la orden a los reguladores para poder sincronizar correctamente. Resincronizacin con la red, estando ambos grupos o cualquiera de los grupos en marcha, trabajando en isla y alimentando a la fbrica (interruptor 52-G abierto, interruptor 52-G1 cerrado, interruptor 52-G2 abierto o cerrado), se puede sincronizar con la red a travs del interruptor de acople 52-G, empleando las seales de de los transformadores de tensin a un lado y otro del interruptor, que se envan al sincronizador. Se compara la seal Sincronizacin A con la seal Resincronizacin B (ver plano 001). A partir de la seal Sincronizacin A se vuelve a sincronizar correctamente el o los alternadores, comparndola con la seal Sincronizacin C y el sincronizador enva la orden a los reguladores para poder sincronizar correctamente. El mdulo de sincronismo compara tensin, frecuencia y fase a un lado y otro del interruptor de red, ordenando subir/bajar la velocidad y/o subir/bajar tensin al regulador del grupo hasta que se igualen los valores a ambos lados, con las siguientes tolerancias mximas: diferencia de tensin de 3%, diferencia de frecuencia de 0,1Hz y diferencia de fases de 7. [Ref. 10] Tras conseguir la igualacin, el mdulo de sincronismo emitir una seal de Cerrar el interruptor y una vez le llegue seal del propio interruptor indicando Cerrado, el sincronizador quedar anulado y puesto a cero. En el caso de que la sincronizacin sea fallida, el cuadro indica alarma pero no se paran los grupos. Para poder resincronizar es necesario que hayan transcurrido al menos 3 minutos desde la apertura del interruptor de red. [Ref. 7]
Estas operaciones se realizan siempre de forma totalmente automtica, aunque (como ya hemos comentado en el apartado 5.2.1) se tienen las opciones en el cuadro de sincronizacin de poder dar manualmente la orden de iniciarlas. Por otra parte, se definen las maniobras que se han previsto: Maniobras sobre el interruptor de cada grupo Su cierre slo puede ser a travs de sincronizador, si 52-L y 52-G estn cerrados. Su apertura puede ser manual o por disparo de los rels de proteccin de cada grupo. Maniobras sobre el interruptor de acople 52-G Su cierre puede ser manual si 52-G1 y 52-G2 estn abiertos. Tambin puede cerrarse a travs de sincronizador, si 52-L y 52-G1 estn cerrados. Su apertura puede ser manual, o por disparo de los rels de proteccin de la interconexin de la red (aunque el rel de comprobacin de sincronismo impide su cierre, en vez de provocar su apertura), o por enclavamiento tras abrir 52-L. Maniobras sobre el interruptor de red 52-R Su cierre es local previa autorizacin de la Compaa elctrica. Su apertura puede ser a travs de Telemando de la Compaa elctrica o local.
En el documento presente se ha realizado el proyecto elctrico y los clculos correspondientes para asegurar el correcto funcionamiento de la planta de cogeneracin y la fbrica, cumpliendo con los reglamentos tcnicos correspondientes. Obteniendo como resultados ms relevantes los siguientes: 1. Dado que el Rendimiento Elctrico Equivalente calculado es 60,96% (mayor que 55%) y su Autoconsumo es 32,3% (mayor que 30%), la planta de cogeneracin cumple con los requisitos fijados por el Real Decreto 2818/98 para su reconocimiento como Instalacin Acogida al Rgimen de Produccin de Energa Elctrica, con motores de gas natural 2. El pay-back aproximado de esta inversin es de 6 aos lo que, sumado con el resto de ventajas que aporta la instalacin de la planta de cogeneracin, hace que se apruebe la inversin
3. La planta de cogeneracin contribuye a la reduccin de emisiones globales a la
atmsfera de CO2 en13.354 tCO2/ao. 4. Mejora de la fiabilidad del suministro elctrico ante fallos externos a la fbrica, gracias a la capacidad de autogeneracin de la nueva planta de cogeneracin 5. La explotacin de la planta de cogeneracin produce una disminucin de los costes de la energa elctrica. 6. La planta de cogeneracin dota a la fbrica de una central flexible, capaz de atender futuras ampliaciones con demandas energticas de como mximo 3.245 kW de forma econmica y con fcil explotacin. Adems, este proyecto me ha servido para profundizar en el tema de la cogeneracin y poder aplicar conocimientos adquiridos en la carrera.
Para finalizar quiero dar las gracias a todas aquellas personas que me han ayudado en este proyecto, ya que sin su ayuda este proyecto no hubiera sido posible. A Antoni Sudri, director del proyecto, por su gran ayuda desde el principio, por la aportacin de mltiples buenas ideas, y por las horas y esfuerzo que ha dedicado a este proyecto. A Aureli Virgs, Ingeniero Tcnico Industrial, por la enorme ayuda que me ha prestado en el diseo del proyecto elctrico de la planta de cogeneracin. A Jordi Aymerich, Ingeniero Superior Industrial, por sus indicaciones y explicaciones sobre el proceso termoenergtico. Al resto de profesores, investigadores y becarios del Departamento de Ingeniera Elctrica de la ETSEIB por las mltiples ayudas prestadas. A mi familia y amigos, por el soporte incondicional que me han prestado
[1] Directiva 2004/8/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 11 de febrero de 2004, relativa al fomento de la cogeneracin sobre la base de la demanda de calor til en el mercado interior de la energa [2] REAL DECRETO 2818/1998, de 23 diciembre, sobre produccin de energa elctrica por instalaciones abastecidas por recursos o fuentes de energa renovables, residuos y cogeneracin. [3] REAL DECRETO 436/2004, de 12 de marzo, por el que se establece la metodologa para la actualizacin y sistematizacin del rgimen jurdico y econmico de la actividad de produccin de energa elctrica en rgimen [4] http://www.aesa.net/aesa/cogeneracion/cogeneracion.htm [5] REAL DECRETO 1802/2003, de 26 de diciembre, por el que se establece la tarifa elctrica para 2004. [6] DECISIN DE LA COMISIN, de 29 de enero de 2004, por la que se establecen directrices para el seguimiento y la notificacin de las emisiones de gases de efecto invernadero de conformidad con la Directiva 2003/87/CE del Parlamento Europeo y del Consejo. [7] ORDEN de 5 de septiembre de 1985, por la que se establecen normas administrativas y tcnicas para funcionamiento y conexin a las redes elctricas de centrales hidroelctricas de hasta 5.000 kVA y centrales de autogeneracin elctrica. [8] BOIX, O., SAINZ, L., CRCOLES, F., SUELVES, F.J. Tecnologa elctrica. Barcelona, Ed. Ceysa, 2002, p.195-204 [9] ORILLE, A.L. Centrales elctricas. Tomo II. Barcelona, Edicions UPC, 1996, p. 31-44. [10] Norma tcnica para funcionamiento y conexin de autogeneradores a la red de Hidroelctrica del Cantbrico. [11] ORILLE, A.L. Centrales elctricas. Tomo III. Barcelona, Edicions UPC, 1996, p.167-183. [12] Distribucin Media Tensin Centros de Transformacin 24 kV MT/BT. Schneider Electric, Catlogo 2002
[13] BERROSTEGUIETA, J. Introduccin a los transformadores de medida (I). Mungia, Ed. Electrotcnica Arteche Hnos., S.A., p.32. (http://www.arteche.es) [14] http://www.geindustrial.com/cwc/products?pnlid=6&famid=31&catid=216&id=f650&lang=en_US [15] http://www.geindustrial.com/cwc/products?pnlid=6&famid=31&catid=226&id=miv&lang=en_US [16]http://library.abb.com/GLOBAL/SCOT/scot229.NSF/VerityDisplay/8C4B10B0BAFCF45AC2256BF
1002D2427/$File/FM_SPAJ144C_EN_BEA.pdf
[17] http://www.geindustrial.com/cwc/products?pnlid=6&famid=31&catid=216&id=mif&lang=en_US [18] http://www.geindustrial.com/cwc/products?pnlid=6&famid=31&catid=213&id=dtp&lang=en_US [19] ORILLE, A.L. Centrales elctricas. Tomo III. Barcelona, Edicions UPC, 1996, p.99-150. [20] Cables y accesorios de Media Tensin. Barcelona, Ed. Pirelli, 2000. [21] Cables y accesorios de Baja Tensin. Barcelona, Ed. Pirelli, 2000. [22] SEIP, G.G. Instalaciones elctricas. Tomos 2. Berln y Munich, Ed. Siemens, 1989. p.815-836. [23]. Especificaciones tcnicas POWER LAN PLUS 3000 VA. Ed. CHLORIDE. POWER PROTECTION, 2000. [24] ORILLE, A.L. Centrales elctricas. Tomo III. Barcelona, Edicions UPC, 1996, p.243-285 [25] MIE-RAT 13. Reglamento sobre Centrales elctricas, Subestaciones y Centros de transformacin. Madrid, Ed. Liteam, 2001. [26] Mtodo de clculo y proyecto de instalaciones de puesta a tierra para centros de transformacin de tercera categora. Manual tcnico. Madrid, Ed. UNESA, Febrero 1989
Ministerio de Industria y Energa. Reglamento sobre Centrales elctricas, Subestaciones y Centros de transformacin. Madrid, Ed. Liteam, 2001. Ministerio de Industria y Energa. Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin. Barcelona, Ed. ABB, 2002. ORILLE, A.L. Centrales elctricas. Tomo II y III. Barcelona, Edicions UPC, 1996.
SEIP, G.G. Instalaciones elctricas. Tomos 1 y 2. Berln y Munich, Ed. Siemens, 1989. BOIX, O., SAINZ, L., CRCOLES, F., SUELVES, F.J. Tecnologa elctrica. Barcelona, Ed. Ceysa, 2002. GRAINGER, J.J., STEVENSON, W.D. Anlisis de sistemas de potencia. Mxico D.F., Ed. Mc Graw Hill, 2001 MONTAN, P. Protecciones en las instalaciones elctricas. Barcelona, Ed. Marcombo, 1988. RAS, E. Transformadores de potencia, medida y proteccin .Barcelona, Ed. Marcombo, 1978. HAZEL,T. Produccin de energa elctrica integrada en emplazamientos industriales y edificios comerciales. Cuaderno Tcnico n196. Ed. Schneider Electric, 2001. CEMEP, Comit Europeo de Fabricantes de Mquinas Elctricas y Electrnica de Potencia. Gua Europea de los SAI. Pars,1999. Generalitat de Catalunya, Departament dIndstria i Energia, Direcci General dEnergia. Cogeneraci amb motors alternatius. Barcelona, 1989.
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