Instalaciones Elctricas en Alta Tensin1 INSTALACIONES ELECTRICASEN ALTA TENSION 2Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin DMELECT, S.L. Copyright 1991, 2008. Todos los derechos reservados. DMELECT, S.L. C/General Alvear, 4, 3 B 04800 Albox (Almera) Tlfno: 950 120757; Fax: 950 120891 http://www.dmelect.com e-mail:info@dmelect.com Instalaciones Elctricas en Alta Tensin3 INDICE CAPITULO 1. GENERACION Y TRANSPORTE DE LA ENERGIA ELECTRICA. 1. INTRODUCCION. 2. GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA. 2.1. CENTRALES HIDRAULICAS. 2.2. CENTRALES TERMICAS. 2.3. CENTRALES DE GAS. 2.4. OTRAS FUENTES DE ENERGIA. 3. TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. 4. EVALUACION DE CONSUMOS. 4.1. PREVISION DE POTENCIA EN LAS ZONAS DE ACTUACION. CAPITULO 2. APARAMENTA ELECTRICA DE ALTA TENSION. 1. CONCEPTOS GENERALES. 1.1. INTRODUCCION. 1.2. DEFINICIONES BASICAS. 1.3. DEFINICION DE MAGNITUDES COMUNES EN LA APARAMENTA DE CONEXION Y PROTECCION. VALORES NORMALIZADOS. 2. SECCIONADOR. 2.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 2.2. ELECCION DEL SECCIONADOR. DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 3. INTERRUPTOR-SECCIONADOR. 3.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 3.2.ELECCIONDELINTERRUPTOR-SECCIONADOR.DETERMINACIONDELAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 4. INTERRUPTOR AUTOMATICO. 4.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 4Instalaciones Elctricas en Alta Tensin4.2.ELECCIONDELINTERRUPTORAUTOMATICO.DETERMINACIONDELAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 5. FUSIBLES. 5.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 5.2.ELECCIONDELFUSIBLE.DETERMINACIONDELASCARACTERISTICAS ADECUADAS. 5.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS FUSIBLES. CAPITULO 3. CANALIZACIONES O CONDUCCIONES ELECTRICAS EN MEDIA TENSION. 1. INTRODUCCION. 2. CONDUCTORES DESNUDOS. 3. CONDUCTORES AISLADOS. 3.1. CONDUCTOR ELECTRICO. 3.2. AISLAMIENTO. 3.3. ARMADURAS Y PANTALLAS. 3.4. CUBIERTAS. 3.5. NIVEL DE AISLAMIENTO. 3.6. DESIGNACION NORMALIZADA DE UN CABLE AISLADO. 4. RESISTENCIA ELECTRICA DE LOS CONDUCTORES. 5. INDUCTANCIA DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS. 6. CAPACIDAD DE LOS CONDUCTORES ELECTRICOS. 7. EFECTO PELICULAR. 8. EFECTO CORONA. 9.PERDIDASDEPOTENCIAELECTRICAPORCONDUCTANCIATRANSVERSALEN CONDUCTORES AISLADOS. 10. ELECCION DE LA SECCION DE UN CONDUCTOR. 10.1.ELECCIONDELASECCIONPORCRITERIOTERMICOOCALENTAMIENTO. INTENSIDAD MAXIMA ADMISIBLE. 10.2. ELECCION DE LA SECCION POR PERDIDA DE ENERGIA. CAIDA DE TENSION. 11. PROTECCION FRENTE A SOBREINTENSIDADES Y SOBRETENSIONES. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin5 11.1. INTRODUCCION. 11.2. SOBRECARGAS. 11.3. CORTOCIRCUITOS. 11.4. SOBRETENSIONES. CAPITULO 4. INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA EN ALTA TENSION. 1. INTRODUCCION. 2. FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS. 3. PARAMETROS QUE CARACTERIZAN UNA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA. 4.ESTRUCTURAYDIMENSIONADODELAINSTALACIONDEPUESTAATIERRAEN CENTROS DE TRANSFORMACION. 4.1. DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS EN M.T. 4.1.1.CALCULODEPARAMETROSCARACTERISTICOSDELAPUESTAA TIERRA CON ELECTRODOS TIPO. 4.1.2.VALORESMAXIMOSADMISIBLESPARALASTENSIONESDE CONTACTO Y DE PASO. 4.1.3. CONDICIONES DE SEGURIDAD. 4.1.4. ADOPCION DE MEDIDAS ADICIONALES DE SEGURIDAD. 4.2.PUESTAATIERRADELOSELEMENTOSCONDUCTORESDELEQUIPODE BAJA TENSION EN EL INTERIOR DEL C.T. 4.3. ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR. 4.3.1. LINEA PRINCIPAL DE TIERRA. 4.3.2. ELECTRODOS. 4.3.3. SEPARACION ENTRE LA TOMA DE TIERRA DE LAS MASAS DEL C.T. Y LA TOMA DE TIERRA DEL NEUTRO. 5.PUESTAATIERRADELOSAPOYOSDELINEASELECTRICASAEREASDEALTA TENSION. 6. EJEMPLO DE PUESTA A TIERRA EN CENTROS DE TRANSFORMACION. CAPITULO 5. CALCULO MECANICO DE LINEAS ELECTRICAS AEREAS DE ALTA TENSION. 1. INTRODUCCION. 6Instalaciones Elctricas en Alta Tensin2. ECUACION GENERAL DE UN CABLE TENDIDO ENTRE DOS PUNTOS. 2.1. ECUACION GENERAL. 2.2. LONGITUD DEL CABLE. 2.3.EXPRESIONDELATENSIONDELCABLEENUNPUNTOENFUNCIONDELA ORDENADA DE DICHO PUNTO. 2.4. FLECHA DEL CABLE. 2.5. APROXIMACION POR EL METODO DE LA PARABOLA. 2.6.GENERALIZACIONDELMETODODELACATENARIAPARAVANOSDEGRAN LONGITUD Y DESNIVEL. 3. CALCULO DE CONDUCTORES. 3.1. CALCULO DE LA TENSION MAXIMA ADMISIBLE. 3.2. FLECHAS MAXIMAS DE LOS CONDUCTORES Y CABLES DE TIERRA. 3.3. COMPROBACION DE FENOMENOS VIBRATORIOS. 3.4. COMPROBACIONES VARIAS. 3.5. ECUACION DE CAMBIO DE CONDICIONES. 3.6. VANO IDEAL DE REGULACION. 3.7. GENERALIZACION DE LA ECUACION DEL CAMBIO DE CONDICIONES POR EL METODO DE LA CATENARIA. 4. CALCULO DE APOYOS. 4.1. INTRODUCCION. 4.2. HIPOTESIS DE CALCULO. 4.3. ACCIONES A CONSIDERAR. 4.3.1. CARGAS VERTICALES. 4.3.2. CARGAS HORIZONTALES. 4.4. ELECCION DEL APOYO. 5. CALCULO DE CIMENTACIONES 5.1. MOMENTO ABSORBIDO POR LA CIMENTACION. 5.2. MOMENTO DEBIDO AL ESFUERZO EN PUNTA. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin7 5.3. MOMENTO DEBIDO AL VIENTO SOBRE EL APOYO. 6. CADENAS DE AISLADORES 6.1. CALCULO ELECTRICO. 6.2. CALCULO MECANICO. 6.3. ANGULO DE DESVIACION DE LA CADENA DE SUSPENSION. 7. DISTANCIAS DE SEGURIDAD. 7.1. DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES AL TERRENO. 7.2. DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES ENTRE SI. 7.3. DISTANCIA DE LOS CONDUCTORES AL APOYO. 8. CRUZAMIENTOS Y PARALELISMOS. 9. OTROS CABLES. Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica 8Instalaciones Elctricas en Alta TensinCAPITULO 1. GENERACION Y TRANSPORTE DE LA ENERGIA ELECTRICA. 1. INTRODUCCION. 2. GENERACION DE LA ENERGIA ELECTRICA. 2.1. CENTRALES HIDRAULICAS. 2.2. CENTRALES TERMICAS. 2.3. CENTRALES DE GAS. 2.4. OTRAS FUENTES DE ENERGIA. 3. TRANSPORTE Y DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. 4. EVALUACION DE CONSUMOS. 4.1. PREVISION DE POTENCIA EN LAS ZONAS DE ACTUACION. Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica Instalaciones Elctricas en Alta Tensin9 Captulo1.Generacinytransportedelaenerga elctrica. 1. Introduccin En nuestro bienestar y trabajo diario precisamos de energa, mecnica, calorfica, etc, la cualobtenemosprincipalmentede la electricidad. Por su facilidad en la generacin, transporte y conversin (recproca) en otras formas de energa, han hecho de la energa elctrica un elemento casi imprescindible en nuestras vidas. 2. Generacin de la energa elctrica Laobtencindelaenergaelctricaserealizaapartirdeotrasfuentesdeenerga, siendo las ms importantes las descritas a continuacin. 2.1. Centrales hidrulicas Enellas,laenergapotencialdelaguaentredospuntosadiferentenivelse transforma en energa elctrica, mediante el movimiento de una turbina que en el mismo eje arrastra el rotor deungenerador.Lavelocidaddegirodeestasmquinasesbaja,porloquesuelenser generadores voluminosos al poseer varios pares de polos (n= 60 f / p ; f = 50 Hz). Puesto que se necesita una cuenca hidrulica con caudal y desnivel suficiente y adems la fuente de energa, el agua, est sujeta a variaciones que no podemos controlar, esto obliga en los pases desarrollados a combinar esta fuente de energa con otras. Tienen como ventaja el no contaminar el medio ambiente. 2.2. Centrales trmicas Otra posibilidad de produccin de energa elctrica procede de la obtencin de trabajo a partirdecalor.Esteprocesoeselquetienelugarenlascentralestrmicas,lascualesse clasifican en centrales trmicas clsicas y centrales trmicas nucleares. 2.2.1. Centrales trmicas clsicas. Enellas,apartirdelacombustindeuncombustiblefsil,carbn,fuel-oil,etc,se obtienecalorqueseutilizaenproducirysobrecalentarvapordeagua,elcualalexpansionarse en una turbina de vapor produce el movimiento de sta arrastrando un generador. Suelensermquinasmsrpidas,yportantolosgeneradoresmsesbeltos(menor nmero de pares de polos). Hoy en da es difcil prescindir de esta fuente de energa, no obstante presentan grandes inconvenientesdebidoalasreservaslimitadasdecombustiblesfsiles,ascomolaelevada emisin de contaminantes a la atmsfera durante su funcionamiento normal. 2.2.2. Centrales Nucleares. En stas, la fuente de energa trmica es la fisin del uranio enriquecido. A travs de un circuitoprimarioqueconectaelreactornuclearconuncircuitosecundario,seproducevapor de agua, continuando el proceso de forma equivalente a una trmica clsica. Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica 10Instalaciones Elctricas en Alta TensinEste tipo de centrales no contaminan durante su funcionamiento normal, pero presentan riesgos muy grandes para las personas en caso de averas, y existen grandes dificultades para la eliminacin de residuos radiactivos. 2.3. Centrales de gas Se utilizan turbinas de gas en vez de vapor; en ellas los productos de la combustin del gas salen a gran velocidad a travs de la turbina, la cual arrastra un generador. Sonmuyrpidas(unoodosparesdepolos),sinembargo,laproduccindeenerga resulta a un coste mayor, por lo que su utilizacin es baja. 2.4. Otras fuentes de energa Apartedelasfuentesdeenergamencionadasanteriormente,existelaenergaelica, mareomotrz,instalacionesminihidrulicas,etc,quetienenpocopesoactualmenteenla produccindeenergaelctricaporsubajorendimientoengeneral.Noobstante,empiezana proliferarindustriascongranconsumodeenergatrmicaqueutilizanlaenergaresidualpara producir electricidad (cogeneracin), las cuales pueden tener en el futuro un peso importante. Todaslasfuentesdeenergadescritasconstituyenlaproduccintotaldeenerga elctricaenunpasdesarrollado,noexisteanningunafuentequepuedaserutilizadaen exclusiva. Todas, cada una con sus ventajas e inconvenientes, contribuyen a la produccin total de energa elctrica. SepresentalasiguientetabladeproduccindeenergaelctricaenEspaaenlos ltimos aos, en GWh. Termoelctrica Ao Hidroelctrica Clsica Nuclear Total 198030.80774.4905.186110.483 198123.17878.4869.568111.232 198227.39478.4048.771114.569 198328.86577.67010.661117.196 198433.42063.53623.086120.042 198533.03366.28628.044127.363 198627.41564.27637.458129.149 198728.16763.95241.271133.390 198836.23352.87250.466139.571 198920.04771.66956.126147.842 199026.18471.28954.268151.741 199128.36775.44955.576159.392 199220.57084.75355.782161.105 199325.72879.10356.059160.890 199429.11980.50955.314164.942 199524.75988.70055.445168.904 Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica Instalaciones Elctricas en Alta Tensin11 3. Transporte y distribucin de energa elctrica Laenergaelctricacomotalnopuedealmacenarseenlosnivelesdeconsumo actuales,aspues,paraqueexistaunasituacinestableenelsistemaelctricoglobal,debe haber un equilibrio constante entre la energa producida y la consumida. Esto obliga a transportar la energa elctrica desde los puntos de generacin hasta los lugares de consumo (del orden de cientos a miles de km). En los primeros desarrollos de la energa elctrica, la que se conoca y de la que podan obtenerse aplicaciones tiles, era la que produca corriente continua (energa qumica en energa elctrica). No obstante, las instalaciones de transporte de corriente continua presentaban grandes limitaciones,tantoeneltransportedegrandesbloquesdeenergacomoenladistanciaa transportarlos. Las prdidas de potencia activa en una lnea elctrica de transporte pueden expresarse: 222USlR ILR P = = As pues, para evitar grandes prdidas de potencia activa (grandes cadas de tensin), el valoreficazdelatensindebeserlomayorposibleparaunapotenciadadaS(kVA),locual obliga en corriente continua a la construccin de grandes generadores, debido a la imposibilidad de transformar el nivel de tensin. Posteriormente,elprincipiodeinduccindeFARADAY(1.831)diolugaracorrientesy tensionesalternas,locual,juntoalaaparicindeltransformador(1.884)hizoposibleel transportedegrandesbloquesdeenergaagrandesdistancias,conelmnimodeprdidas posiblesdepotenciaactivayutilizandoenlageneracinmquinasdeuncostepermisible;esto ltimo ha hecho que se imponga la corriente alterna frente a la continua. Para mantener el equilibrio entre la energa elctrica generada y la consumida es necesario creargrandesredesinterconectadas,alasqueseunenporunapartegrannmerode generadoresyporotragrannmerodeconsumidores,deformaqueelequilibriopueda obtenerse a pesar de pequeas variaciones producidas en alguna de estas instalaciones. Puestoqueestasredesrecorrengrandesdistanciasytransportangrandesbloquesde energa,sutensinesmuyelevada(220400kV),constituyendolared nacional de transporte de energa elctrica.

Puestoquelatensindelosgeneradoressueleestarentre10o20kV,seutilizan transformadoresparalaelevacindelvaloreficazdelatensinhastalosvaloresdetransporte sealados. Cuandolasredesdetransportelleganalosgrandescentrosdeconsumocomolas ciudades,seempleanvariasestacionestransformadorasprimariasalrededordeloscitados centros, donde se reduce la tensin a valores del orden de 132, 66 kV, etc. Aestastensionessecreaunareddesubtransporteinterconectadaquerodealas ciudadesounacomarca(agrupandovariospueblos)yquealimentaavariasestaciones transformadorassecundarias.Lassubestacionesreducenlatensinavaloresqueclsicamente reciben el nombre de Media Tensin (15, 20, 25 o 30 kV). Las lneas de distribucin que salen de lassubestacionesenmediatensinseadentranenlosncleosdeconsumo(planesde actuacin, polgonos industriales, residenciales, etc) para alimentar los transformadores o centros Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica 12Instalaciones Elctricas en Alta Tensinde transformacin, los cuales proporcionan normalmente un nivel de baja tensin inferior a 1.000 V(230/400Vcomotensinmscomndeutilizacin).Aestenivelsealimentanlosedificios destinadosprincipalmenteaviviendas,factorasoindustrias,localescomerciales,alumbrados pblicos y redes de distribucin en baja tensin. Comoresumendeloexpuestosepresentanacontinuacinlasdistintasetapasdel transporte y distribucin de la energa elctrica. --------- PRODUCCION ------------------------------------------------TRANSPORTE ----------------------------- GENERACION 10 kV a 20 Kv PARQUE DE TRANSFORMADORES EN LAS CENTRALES GENERADORAS 220 kV a 400 kV --------- SUBSTRANSPORTE ------------------------------------- DISTRIBUCION ------------------------------ ESTACIONES TRANFORMADORAS PRIMARIAS 66 kV a 132 kV SUBESTACIONESTRANSFOMADORAS 15 kV a 25 kV CENTROS DE TRANSFORMACION BAJA TENSION (230/400 V) CONSUMIDORES DE USO COMUN B.T. Asimismoydecaraanormalizarlosvaloresonivelesdetensinmencionados,el ReglamentosobrecondicionestcnicasygarantasdeseguridadenlneaselctricasdeAlta Tensin define en la ITC-LAT 01.Terminologa: Tensin nominal de una red trifsica (Un). Valor de la tensin entre fases por el cual se denomina la red, y a la cual se refieren ciertas caractersticas de servicio de la red. Tensinmselevadadeunaredtrifsica(Us).Valormselevadodelatensineficazentre fases,quepuedepresentarseenuninstanteyenunpuntocualquieradelared,enlas condicionesnormalesdeexplotacin.Estevalornotieneencuentalasvariacionestransitorias (porejemplo,maniobrasenlared)nilasvariacionestemporalesdetensindebidasa condiciones anormales de la red (por ejemplo, averas o desconexiones bruscas). Lastensionesnominales,ascomolosvalorescorrespondientesdelastensionesms elevadas, se incluyen en el cuadro adjunto. Categora de la lnea Tensin nominal (Un) kV Tensin ms elevada (Us) kV 3 3 6 10 15 20 25 30 3,6 7,2 12 17,5 24 30 36 Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica Instalaciones Elctricas en Alta Tensin13 2 45 66 52 72,5 1 110 132 150 123 145 170 Especial220 400 245 420 Las lneas elctricas areas de Alta Tensin se clasifican segn se ha sealado: Categora Especial. Las de tensin nominal igual o superior a 220 kV. Primera Categora. Las de tensin nominal inferior a 220 kV y superior a 66 kV Segunda Categora. Las de tensin nominal igual o inferior a 66 y superior a 30 kV. Tercera Categora. Las de tensin nominal igual o inferior a 30 kV y superior a 1 kV. Lasredesdedistribucinenmediatensin(15a30kV),sonelobjetivoprimordialde desarrollo de este libro, tanto en conductores aislados como en lneas areas, pues son a las que tiene acceso normalmente el tcnico proyectista. Dichasredesenmediatensinsuelendisponerseenformaradial,esdecir,laenerga fluye en un nico sentido desde la subestacin o conexin a una lnea existente hasta los centros detransformacin.Estaestructurasuelemantenerseenlamayoraderedesruralesqueson construidasconlneasareas.Enlosncleosurbanosypolgonosindustrialesoresidenciales, conelobjetodereducirelnmerodeinterrupcionesyproporcionarunmejorservicio,lasredes de media tensin suelen hacerse subterrneas con conductores aislados y en estructura mallada, aunquealgunasdurantelaexplotacin se mantienen deforma radial, manteniendo algn punto abierto.Tambinexistelaposibilidaddealimentardesdedospuntosdiferentes,aunqueen funcionamiento se tenga alimentado desde uno y el otro abierto. Acontinuacinsepresentandistintas estructuras de las redes de distribucin en Media Tensin. a)Red radial o lineal con una sola alimentacin. b)Red radial o lineal con doble alimentacin. Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica c)Red en anillo. d)Red en anillos mltiples. 14Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica Instalaciones Elctricas en Alta Tensin15 e)Red en huso. Siendo: 4. Evaluacin de consumos AlahoradedisearnuestrasredesdedistribucinenMediaTensin,necesitamos conocerentreotrosdatoslosconsumosdedichared,esdecir,lapotenciadeloscentrosde transformacin a alimentar, para as poder realizar el clculo completo de la red. 4.1. Previsin de potencia en las zonas de actuacin LapotenciatotalprevistaenlaszonasdeactuacinPtenKW,seobtienemediantela expresin: Pt = Pv + Pc + Pi + Pd + Pp + Ph + Pa + Pe Considerando: Pv=Potenciacorrespondienteaviviendas;sedeterminasegnITC-BT10delReglamento Electrotcnico para Baja Tensin. Pc=Potenciacorrespondientealocalescomerciales;sedeterminaaraznde100W/m2 de superficieconstruida,yconelcoeficientedesimultaneidadqueseestimenecesario(previsin mnima por local 3,45 kW), segn ITC-BT 10 del Reglamento Electrotcnico para Baja Tensin. Pi = Potencia correspondiente a los locales industriales o industrias; se determina a razn de 125 W/m2desuperficieconstruida(previsinmnimaporlocal10,35kW),segnITC-BT10del Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica 16Instalaciones Elctricas en Alta TensinReglamento Electrotcnico para Baja Tensin. A la potencia total obtenida se le suele aplicar un coeficientedesimultaneidadcomprendidoentre0,10y0,20,debidoaconsideraciones urbansticasdeedificabilidad,volumen,etc,ysegnlascaractersticasparticularesdeltipode industria que se pretende implantar en la zona. Pd=Potenciacorrespondienteacentrosdeenseanza,guarderasydocenciaengeneral;se determina a razn de 500 W/plaza en ausencia de datos (NTE IER). Pp=Potenciacorrespondientealocalesdepblicaconcurrencia,centrosreligiosos,salasde exposiciones,cinematgrafos;sedeterminaaraznde50W/m2enausenciadedatos(NTE IER). Ph=Potenciacorrespondienteaestablecimientoshotelerosoalojamientostursticos;se determinaaraznde1000W/plaza,conunmnimode100kWparaestablecimientoscuya capacidadseaigualosuperiora50plazasyconunmnimode25kWparaestablecimientos cuya capacidad sea inferior a 50 plazas (NTE IER). Pa = Potencia correspondiente al alumbrado pblico; se determina segn estudio luminotcnico. En ausencia de datos se puede estimar una potencia de 1,5 W/m2 de vial. Pe=Potenciacorrespondienteaedificiosoinstalacionesespeciales,talescomocentros mdicos, polideportivos, industrias, etc. Tambin puede el usuario obtener la potencia total de una zona de actuacin (polgono industrial,residencial,etc),araznde20-30VA/m2incluidosserviciosydotaciones.Losdos procedimientos llevan a resultados muy parecidos. LapotenciadetransformadoresenkVAyelnmerodecentrosdetransformacinse determinasegnlatablaadjunta,apartirdeladensidaddepotenciaococienteentrePtyla superficie servida, expresada en kW/ha. Densidad de Potencia kW/ha Potencia Transformadores kVA Nmero de Centros de Transformacin KW/ha 50 250 Pt/250 50 < kW/ha < 100 400 Pt/400 KW/ha 100 2 ud de 400 1 de 630 Pt/600 Enelcasodeexistirzonasdefinidascondistintosaprovechamientosurbansticosdel suelo, se aplicar el procedimiento sealado a cada zona separadamente. Para la determinacin de los puntos de emplazamiento de los centros de transformacin se divide cada zona en tantos sectores como centros de transformacin hayan resultado para la misma, de forma que la potencia demandada por cada sector en kW se aproxime por defecto a la potencia en kVA elegida para los centros de dicha zona. Captulo 1. Generacin y transporte de la energa elctrica Instalaciones Elctricas en Alta Tensin17 Cadacentrodetransformacinseemplazalomsprximoposiblealcentrode gravedad de las potencias de cada sector. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 18Instalaciones Elctricas en Alta TensinCAPITULO 2. APARAMENTA ELECTRICA DE ALTA TENSION. 1. CONCEPTOS GENERALES. 1.1. INTRODUCCION. 1.2. DEFINICIONES BASICAS. 1.3. DEFINICION DE MAGNITUDES COMUNES EN LA APARAMENTA DE CONEXION Y PROTECCION. VALORES NORMALIZADOS. 2. SECCIONADOR. 2.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 2.2. ELECCION DEL SECCIONADOR. DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 3. INTERRUPTOR-SECCIONADOR. 3.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 3.2.ELECCIONDELINTERRUPTOR-SECCIONADOR.DETERMINACIONDELAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 4. INTERRUPTOR AUTOMATICO. 4.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 4.2.ELECCIONDELINTERRUPTORAUTOMATICO.DETERMINACIONDELAS CARACTERISTICAS ADECUADAS. 5. FUSIBLES. 5.1. CARACTERISTICAS BASICAS. 5.2.ELECCIONDELFUSIBLE.DETERMINACIONDELASCARACTERISTICAS ADECUADAS. 5.3. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS FUSIBLES. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin19 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 1.Conceptos generales 1.1. Introduccin SedesignacomoaparamentaelctricadeAltaTensinalconjuntodeaparatos electromecnicosqueseutilizanparalaconexinydesconexindecircuitoselctricosdeAlta Tensin.Convienesealarqueelobjetivodeestecaptulosernicamentelaaparamentade conexiny/odesconexinsinentrarenlademando.Tampocosecontemplanaparatos electrnicos,comovariadoresdefrecuencia,reguladoresdevelocidad,etc.Porltimo,sealar queelmbitodeaplicacinsernlasredesdedistribucindeMediaTensinhasta72,5kVde tensin ms elevada (Us). LanormativabsicaparadichaaparamentaseencuentraenlosReglamentosdeAlta Tensin e Instrucciones Tcnicas complementarias (MIE RAT e ITC), concretamente en: MIE RAT 01: Terminologa. MIE RAT 02: Normas de obligado cumplimiento (UNE, etc). MIE RAT 06: Aparatos de maniobra de circuitos. ITC-LAT 01: Terminologa. ITC-LAT 02: Normas y especificaciones tcnicas de obligado cumplimiento. Aparamenta. Las funciones principales de la aparamenta consisten en: - MANIOBRA. -Dejar sin servicio cargas (para su mantenimiento). -Conmutar cargas y alimentacin a redes. - PROTECCION. -Reduciroevitarlosefectosdelassobreintensidades(sobrecargasycortocircuitos)y sobretensiones en situaciones anmalas. 1.2. Definiciones bsicas 1.2.1. Seccionador. Aparatomecnicodeconexincuyafuncinprincipalesladeseguridad,haciendo visiblelaaperturadecircuitossinservicio.Enposicinabiertoaseguraunadistanciade seccionamiento que satisface las condiciones especificadas en las normas. Es un aparato que no est diseado para establecer o interrumpir (cortar) corrientes, por lo tanto su apertura o cierre se efecta siempre cuando por el circuito no circula corriente. Efecta por tanto slo maniobra y en las condiciones sealadas. 1.2.2. Interruptor-Seccionador. Aparatomecnicodeconexincapazdeestablecer,mantenereinterrumpircorrientesen condiciones normales del circuito. Puede establecer, pero no cortar intensidades de cortocircuito Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 20Instalaciones Elctricas en Alta Tensin(c.c.), no posee poder de corte. Enlaposicindeabiertocumplelasespecificacionesdelseccionador.Sumisin principalesdemaniobra.Paralaproteccindecircuitosdebeirasociadoconotroselementos fusibles, rels directos o indirectos. 1.2.3. Interruptor Automtico. Interruptorcapazdeestablecer,mantenereinterrumpirlaintensidaddelacorrientede servicio,odeinterrumpirautomticamenteoestablecer,encondicionesdeterminadas, intensidades de corriente elevadas, tales como las corrientes de cortocircuito (c.c.). Sufuncinprincipalesladeproteccindelasinstalacionesfrenteasobrecargasy cortocircuitos (sobreintensidades). Posee poder de corte. 1.2.4. Fusible. Elementodeproteccinquemediantelafusindeunodesuscomponentespermitela desconexindeloscircuitoscuandoestnrecorridosporunaintensidadsuperioralanormal (intensidad de sobrecarga o cortocircuito). Deberirsiempreacompaadodeunelementodeconexin,porelloseutilizan aparatos combinados a base de un aparato de conexin (normalmente interruptor-seccionador) y fusibles,formandounsoloaparato;comercialmenteexistendiversasdenominaciones,lams comn Ruptofusibles. Posee poder de corte. 1.3.Definicindemagnitudescomunesenlaaparamentadeconexiny proteccin. Valores normalizados Enesteapartadosealaremoscaractersticascomunesyvaloresnormalizadosenla aparamenta de Media Tensin. 1.3.1. Poder de Corte. Eselvalordelaintensidadprevistadecortequeunaparatoescapazdeinterrumpirbajo una tensin dada y en unas condiciones determinadas, como las de cortocircuito (c.c.). Parapodercompararaparatosporsupoderdecorte,sedebenreferiralasmismas condicionesdeensayonormalizadas.Delosaparatosmencionadosslo poseen poder de corte losinterruptoresautomticosylosfusibles.LosvaloresmsusualesenMediaTensinvaran entre 12,5 y 31,5 kA para interruptores automticos y entre 20 y 50 kA para fusibles. 1.3.2. Poder de Cierre. Definicinidnticaaladelpoderdecorte,peroreferidaalaintensidadqueunaparato es capaz de establecer en un circuito. No es un valor muy empleado a la hora de determinar las caractersticas adecuadas de un aparato de conexin. 1.3.3. Tensin asignada. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin21 Latensinasignadaindicalatensinmselevada(Us)delaredparalacualest previstalaaparamenta.Estevaloresequivalentealvalornominalparalascondiciones especificadas de funcionamiento. Segn vimos en el captulo 1, se tiene: 3,6 kV, 7,2 kV, 12 kV, 17,5 kV, 24 kV, 30 kV, 36 kV, 52 kV y 72,5 kV. 1.3.4. Intensidad asignada en servicio continuo. Eselvaloreficazdelaintensidaddecorrientequeunaparatoescapazdesoportar indefinidamente en las condiciones prescritas de funcionamiento. Los valores ms usuales para Media Tensin (A) son: - Fusibles: 6-10-16-20-25-40-50-63-80-100-125 - Interruptores Automticos: 400-630-800-1250-1600-2000-2500-3150 - Seccionadores e Interruptores-Seccionadores: 400-630-1250. Convienesealarquelaintensidadnominaloasignadaparaseccionadores,segnla MIE RAT 06, es de 200 A como mnimo, siendo los valores usuales los sealados anteriormente. 1.3.5. Nivel de aislamiento. Tensiones de ensayo soportadas. Estosvaloresvienendefinidos,enlaMIERAT12.Aislamiento,porlastensiones nominalessoportadasparadistintostiposdesolicitacionesdielctricas,reunidosentresgrupos segn los valores de la tensin ms elevada (Ume) para el material: - Grupo A. Tensin mayor de 1 kV y menor de 52 kV. - Grupo B. Tensin igual o mayor de 52 kV y menor de 300 kV. - Grupo C. Tensin igual o mayor de 300 kV. AsimismodebeseguirseloespecificadoenlanormaUNE21-062-80(1)1R. Coordinacin de aislamiento. Trminos, definiciones, principios y reglas y la UNE 21-062-80 (2) 1R. Coordinacin de aislamiento. Gua de aplicacin. Acontinuacinsepresentalasiguientetablaparalaeleccindelniveldeaislamiento asignado a un aparato de Media Tensin, en kV. Tensin soportada a impulsos tipo rayo (valor de cresta) Lista 1 Lista 2 Tensin a frecuencia industrial durante 1 minuto (valor eficaz) Tensin ms elevada (Ume) (valor eficaz) (1)(2)(1)(2)(1)(2) 3,6202340461012 7,2404660702023 12607075852832 17,57585951103845 24951101251455060 361451651701957080 52--25029095110 72,5--325375140160 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin (1). A tierra, entre fases y entre bornes del aparato de conexin abierto (kv). (2). A la distancia de seccionamiento (kv). Losvaloresdelatensinsoportada(kv)aladistanciadeseccionamientosonvlidos paraaparatoscuyadistanciadeaislamientoentreloscontactosabiertosestprevistapara satisfacerlascondicionesdeseguridadespecificadaparalosseccionadores.Seaplicaralos seccionadores, seccionadores de puesta a tierra e interruptores seccionadores. Por ltimo, cabe sealar que la eleccin entre la Lista 1 o la Lista 2, segn MIE RAT 12, deberhacerseconsiderandoelgradodeexposicinalassobretensionesdetiporayoy maniobra, las caractersticas de puesta a tierra de la red y, cuando exista, el tipo de dispositivo de proteccin contra las sobretensiones. As pues, para niveles de aislamiento nominales para materiales del Grupo A, redes de 3 categora, el material que responda a la lista 1 es utilizable en instalaciones cuando el neutro est puesto a tierra directamente o bien a travs de una impedancia de pequeo valor. Paraevaluarelgradodeexposicinalassobretensionesdetiporayo,puede consultarse el Mapa de frecuencia de tormentas en Espaa, segn MIE RAT 09. Protecciones. 1.3.6. Frecuencia asignada. Losvaloresusualesdefrecuenciaasignadaalosaparatosdeconexinesde50Hzen Europa. 2. Seccionador 2.1. Caractersticas bsicas Segnlasdefinicionesdelapartado1.2.,elseccionadoresunaparatomecnicode conexin,cuyafuncinprincipalesladeseguridad,haciendovisiblelaaperturadecircuitossin servicio. Las partes que lo componen pueden apreciarse en la figura siguiente. Fig. 2.1. 22Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin23 2.1.1. Funciones. Las funciones principales de los seccionadores de Media Tensin son: -Aislarosepararmquinas,transformadores,lneasyotroscircuitos.Suaperturaocierrese efectasiemprecuandoporelcircuitonocirculacorriente.Enposicindeabiertoasegurauna distancia de seccionamiento que puede ser comprobada a simple vista. - Puesta a tierra de lneas areas y cables aislados, sin carga, para evitar riesgos a personas por laposiblepresenciadecorrientescapacitivas.Enestecaso,segnMIERAT06,los seccionadoresestarnequipadosdecuchillasdepuestaatierraydebernestardotadosdeun enclavamiento seguro entre las cuchillas principales y las de puesta a tierra. 2.1.2. Tipos. Los seccionadores podemos encontrarlos, desde un punto de vista constructivo: - Seccionadores de interior o de exterior. - Seccionadores unipolares o tripolares. El Reglamento sobre condiciones tcnicas y garantas de seguridad en lneas elctricas de alta tensin slo permite seccionadores unipolares accionables con prtiga para lneas de tensin nominal igual o inferior a 30 kV. - Seccionadores de cuchillas giratorias o deslizantes. 2.1.3. Maniobra. Accionamiento. El accionamiento o maniobra de apertura/cierre de un seccionador puede realizarse: - Por actuacin directa sobre las cuchillas mediante prtiga aislante. Slo en los unipolares. - Por palanca situada en un extremo del eje de accionamiento, accionada por a) prtiga aislante, b) manivela situada distante del seccionador y enlazada mecnicamente con el eje a travs de la palanca de accionamiento. Este ltimo caso es el ms usual por su seguridad. - Mediante motor elctrico situado distante del seccionador y enlazado mecnicamente con el eje de ste. 2.2. Eleccin del seccionador. Determinacin de las caractersticas adecuadas Segn MIE RAT 06, los seccionadores debern ser de modelo y tipo adecuado a la ndole desufuncin,alainstalacinyalatensineintensidaddeservicio.Asimismosus accionamientostienenqueestardispuestosdemaneratalquenomaniobrenintespectivamente por los efectos de la presin o de la traccin ejercida con la mano sobre el varillaje, por la presin delviento(exteriores),porlafuerzadelagravedadobajolosefectoselectrodinmicos producidos por las corrientes de cortocircuito. Segnestoysiguiendolasespecificacionesdelapartado1.3.ValoresNormalizados, elegimos el seccionador adecuado segn: 2.2.1. Tipo. De interior o exterior, unipolar o tripolar, segn las caractersticas de la instalacin. 2.2.2. Tensin asignada. Latensinasignadadebeserigualomayoralamximatensindeservicioquepueda Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 24Instalaciones Elctricas en Alta Tensinaparecer en el punto de su instalacin, esto es, Ua Us, siendo: Ua: Tensin asignada en kV. Us. Tensin ms elevada de la lnea en kV. 2.2.3. Intensidad asignada. Laintensidadasignadadebeserigualosuperioralamximaprevistaenservicio continuo de circulacin por el aparato, esto es, Ia Ical, siendo: Ia: Intensidad asignada en Amperios. Mnimo 200 A. Ical: Intensidad mxima prevista a circular, en servicio continuo, por el aparato, en Amperios. 2.2.4. Nivel de aislamiento. Elniveldeaislamientootensionesdeensayosoportadasdeberobtenersedelatabla descrita en 1.3., segn la Ume (kV). 2.2.5. Frecuencia asignada. Normalmente 50 Hz. 2.2.6. Intensidad asignada de corta duracin. Porltimo,debemosvigilarestedatoimportante,yaquelosseccionadoresnotienen poderdecortenidecierre,sinembargo,enposicincerradopuedensoportarintensidades elevadasdecortaduracin,comolasdec.c.,aligualqueunconductorelctrico.Larelacin vendr dada por su I2 t = cte. Aspues,suintensidadadmisibledecortaduracin(c.c.)tendrquesemayorquela mximaintensidaddecortocircuitoquesepuedaproducirenelpuntoenqueestinstaladoy soportarlaeltiempodeactuacindelasprotecciones(interruptoresautomticos,fusibles,etc). Asimismodebernsoportarlostiemposmximosdeactuacindelasproteccionesencasode defecto, dadas por las compaas elctricas (entre 0,5 y 1 s). 3. Interruptor-seccionador 3.1. Caractersticas bsicas El interruptor-seccionador, por las definiciones bsicas del apartado 2.1., es un elemento de maniobra capaz de establecer, mantener e interrumpir corrientes en condiciones normales de funcionamiento. No posee poder de corte, pero s poder de cierre, el cual debe ser independiente de la accin del operador. Seprohbelautilizacindeinterruptoresprevistosparacierremanual,enloscualesel movimiento de los contactos sea dependiente de la actuacin del operador. Estas caractersticas le confieren su aplicacin como interruptor. Como seccionador, en posicin de abierto cumple las especificaciones de ste. Aligualquelosseccionadores,enlaMIERAT02,sesealanlasnormasUNEde obligado cumplimiento para estos aparatos. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Fig. 2.2. Interruptor-seccionador con fusibles. 2.2.1. Funciones. Las funciones o aplicaciones principales de los interruptores-seccionadores son: - De maniobra. Aislar o separar mquinas, transformadores, lneas y otros circuitos. Su apertura o cierrepuederealizarseencarga.Enposicinabiertoaseguraunadistanciadeseccionamiento visible a simple vista. -Deproteccin.Paraproteccinasobreintensidades(sobrecargasyc.c.)demquinas, transformadores,etc.Porssoloelinterruptor-seccionadornopuedeefectuarlaproteccinde elementos;parapoderrealizarestafuncindebeirasociadoconotroselementosdeproteccin comorelstrmicosdirectosoindirectos,ofusiblescomocasomsusual,dandolugaraun aparatocombinado(Ruptofusible).Paraserposibleesto,elinterruptor-seccionadordebeir dotado de un mecanismo de accionamiento con elemento de retencin. - Puesta a tierra de lneas areas y cables aislados, para evitar riesgos a personas por la posible presenciadecorrientescapacitivas.Enestecaso,segnMIERAT06,losseccionadores-interruptoresestarnequipadosdecuchillasdepuestaatierraydebernestardotadosdeun enclavamiento seguro entre las cuchillas principales y las de puesta a tierra. Debidoatodaslasfuncionesoaplicacionesdescritas,porsucomportamientocomo interruptor(maniobraencarga)ycomoseccionador,esteaparatoesdemsampliautilizacin que el seccionador simple. 2.2.2. Tipos. Losinterruptores-seccionadorespodemosencontrarlos,desdeunpuntodevista constructivo: - De interior o de exterior. - Tripolares. - De cuchillas giratorias o deslizantes. 2.2.3. Maniobra. Accionamiento. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin25 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 26Instalaciones Elctricas en Alta TensinDado que los interruptores-seccionadores estn dotados de poder de cierre y ste debe realizarse a una velocidad determinada de los contactos, independientemente de la actuacin del operador,losinterruptores-seccionadoresdebenirdotadosdeundispositivodeaccionamiento paralaaperturaycierrequeasegureloanterior.Estedispositivosueleserunmecanismo acumulador de energa mediante resortes (muelles). Asuvez,estemecanismoacumuladordeenergapuedesersinretencinocon retencin (necesario en el caso de elementos asociados como fusibles, rels trmicos directos o indirectos). Enelprimercaso,elresorteacumulalaenergaaplicadaalmismo(manual,elctrica, neumtica) hasta llegar a un punto en el que libera automticamente dicha energa, produciendo el cierre o la apertura. Enelsegundocaso,elresorteacumulalaenergaaplicadahastallegarasuposicin finaldetensado,quedandoretenido.Elcierreolaaperturaseproducealliberarseelresorteo mecanismo de retencin del mismo, que puede ser accionado de forma manual (apertura local), elctricaoneumtica.Deestamanera,losinterruptores-seccionadorescombinadosconotros elementosdeproteccin(fusibles,rels),permitendiferirlamaniobradeaperturahastaquese actesobreelmecanismoderetencin.As,enlosinterruptores-seccionadoresequipadoscon fusibles,laaperturaautomticaseproducealfundirseunoysupercutoractamecnicamente sobreelmecanismoderetencin,produciendoelcorteomnipolar.Losrelsdirectosactande igual forma, en cambio, los indirectos lo hacen por orden elctrica (electroimn). Por ltimo, cabe sealar que en la maniobra manual puede actuarse por prtiga aislante directamentealapalancadelmecanismodeaccionamiento,opormaniveladistantedel interruptor-seccionador con transmisin mecnica al mecanismo de accionamiento. 3.2.Eleccindelinterruptor-seccionador.Determinacindelascaractersticas adecuadas Enestecasoseseguirnlasmismasdirectricesqueenapartado2.2.para seccionadores, tan slo habr que destacar el poder de cierre nominal en cortocircuito. 4. Interruptor automtico 4.1. Caractersticas bsicas Segnladefinicindelapartado1.2.,losinterruptoresautomticosseemplean fundamentalmenteparalaproteccindecircuitoselctricos(lneas,mquinas,transformadores, etc),frenteasobreintensidades(sobrecargasyc.c.),yaquetienenlaposibilidaddeinterrumpir (cortar)automticamentecorrientesencondicionesanormales,talescomosobrecargasyc.c., pues estn dotados de poder de corte. Evidentemente,tambintienenlafuncindemaniobra,conexiny/odesconexinde circuitos en carga, bien manualmente o a distancia mediante accionamiento elctrico. Losinterruptoresautomticossondedisparoindependientedelaaccindeloperador, paraellovandotadosdedispositivosdeaccionamientoconacumulacindeenerga(muelles) que garantizan lo anterior. Esto es necesario para garantizar poderes de cierre y de corte de las corrientes,tantoencondicionesnormalesdeservicio(nominales)comoencondiciones anormales(sobrecargasyc.c.).Dichosdispositivosdeaccionamientovandotadosde Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin mecanismos de retencin sobre los que se actuar liberando la energa acumulada y permitiendo el cierre o la apertura (se ver ms adelante en la seccin Maniobra. Accionamiento). Convieneresaltarqueelnmerodemaniobrasenuninterruptorautomticoes relativamente bajo (comparado con un contactor), sobre todo si se producen desconexiones con valores de la corriente prxima a su poder de corte. Porltimo,sealaremosquealgunosinterruptoresautomticospuedenfuncionarcon reengancherpido(suprocesosevercondetalleenlaseccinManiobra.Accionamiento).Se utilizanconelfindeevitarlasinterrupciones prolongadas del servicio elctrico, ya que la mayor partedelosc.c.enlasredessondecarctertransitorio(cadasderamasderbolesenlas lneas areas, viento, etc). As, tras su apertura por el c.c., vuelven a cerrar en tiempos de 0,3 s; slo si el c.c. persiste volvern a abrir. Por todo lo expuesto, el interruptor automtico es el aparato ms completo. Fig. 2.3. Interruptor automtico de Media Tensin. Los elementos o partes ms importantes de un interruptor automtico son las siguientes: Polos o fases. Se denomina polo al conjunto formado por los contactos fijo y mvil dentro de la cmara de extincin, y los bornes de conexin, entrada y salida al circuito. Losinterruptoresautomticostripolares(losmsusuales)tienentrescmarasde extincinseparadas.Loscontactosfijosymvilesasuvezestnformadosgeneralmentepor unoscontactosprincipalesyporloscontactosdearco.Cuandoseabrenloscontactos,primero seseparanloscontactosprincipales,mantenindoselacorrienteporloscontactosdearco,que al separarse finalmente se establece un arco elctrico entre ellos. Cmara de extincin o apagachispas. Medio de corte. Lacmaradeextincinoapagachispasfacilitalaextincindelarcoelctrico,porlo tanto,segnlaMIERAT06,podrnemplearsesistemasbasadosenlosprincipiosde:gran Instalaciones Elctricas en Alta Tensin27 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 28Instalaciones Elctricas en Alta Tensinvolumendeaceite,pequeovolumendeaceite,airecomprimido,hexafluorurodeazufre(SF6), vaco, soplado magntico, autosoplado, o cualquier otro principio que la experiencia aconseje. Para poder entender y seleccionar el sistema adecuado, veremos de forma muy simple que ocurre en la extincin del arco elctrico. a) Situacin de partida. - Debido a las elevadas tensiones (kV), se supera con facilidad la rigidez dielctrica del aire(U /l;kV/cm), entorpeciendo con ello la extincin del arco elctrico. -Lamayoradeloscircuitoselctricossoninductivos,aspues,variacionesdelaintensidadde corriente,servicioencarga(corrientesnominales,sobrecargas,c.c.),producenvariaciones bruscas de la tensin entre contactos (u=cte i(t)/t). De esta manera, la extincin de la corriente entreloscontactosfavoreceelaumentorpidodelatensinentrelosmismos,ayudandoal reencendidodelarco.Inclusopuedeperjudicarelaparato.Losfabricantestienenespecial cuidado con la mxima tensin de arco, dando los valores lmites de sta. b)Debidoaloexpuesto,ayudaremosalaextincindelarcoelctricoactuandosegnlos principios bsicos anteriores: - Al tratarse de corriente alterna, sta pasa por cero en cada semiperiodo. En cada paso por cero elarcoseapaga,porlotanto,elobjetivodelinterruptorserimpedirelreencendidodelarco, tratandoenestecasoquelatensinentrecontactosnosuperevalorespeligrosos,sinoque quede prxima a la tensin de servicio (circuito abierto).-Porotraparte,alapagarseelarcoelmediodecorteseenfra,porlotantosedesioniza, aumentando rpidamente la rigidez dielctrica del medio. - El objetivo final se conseguir cuando la rigidez dielctrica del medio sea mayor que la tensin entrecontactos,quedandostaenvaloresasumiblesporelinterruptor,yalmismotiempola energaliberadaduranteelproceso(I2t)seatoleradaporelaparato,noperjudicandosu conservacin y continuidad. d) Los fenmenos que ocurren durante la extincin del arco elctrico son mucho ms complejos a loexpuesto,noobstantelocomentadoessuficienteparanuestrosobjetivos:entender bsicamentelosdistintossistemasempleados.Comoresumen,actuaremossobrelasvariables comentadas. -(U/l).Procurandoquelatensinnoaumentebruscamenteavalorespeligrososyque favorezcan el reencendido. Corte en paso por cero de la corriente. e) Actuacin. -Velocidaddeaperturaoseparacindeloscontactoslomselevadaposible,ayudandoa impedir el reencendido. Se prohibe el empleo de interruptores en los cuales el movimiento de los contactos sea dependiente de la actuacin del operador (MIE RAT 06). -Alargamientoartificialdelarcoelctrico,medianteelempleodesopladomagntico(campo magnticotransversalalarcoelctrico).Suprincipiofsicosebasaenlafuerzaejercidasobre una corriente elctrica por un campo magntico. -Enfriandoelespacioentrecontactos,favorecindoseconelloladesionizacindelmedioy aumentando por tanto la rigidez dielctrica. El sistema empleado es el de autosoplado. -Llenandolacmaradeextincinconlquidos(aceite)ogases(SF6)deelevadarigidez dielctrica y buenas caractersticas trmicas (elevado calor especfico, etc). - Haciendo el vaco en la cmara de extincin. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin El empleo de cmaras de extincin con medio de corte en SF6 se ha generalizado en los ltimos aos, ya que debido a las buenas propiedades dielctricas y trmicas del SF6 se permite disminuirladistanciaentrecontactos,dandolugaraaparatosmspequeosydefcil conservacin. Lascmarasdeextincinenvacopermitenanaparatosmspequeosyconmayor nmero de maniobras. Son caros, debido a las dificultados constructivas. Dispositivo de accionamiento. Losinterruptoresautomticos,comoyasecoment,vandotadoscondispositivosde accionamientoqueincluyenmecanismosdeacumulacindeenerga(muelles).Severcon detalle en Maniobra. Accionamiento. Disparadores de sobreintensidad. Losdisparadoresactansobreelsistemaderetencindelosmecanismosde acumulacindeenerga(muelles),provocandolaaperturaautomticadelinterruptorcuandose danlascondicionesadecuadasdesobreintensidad(sobrecargasyc.c.).Dotanalaparatodesu carcter de proteccin. Los disparadores son dispositivos unidos mecnicamente al aparato. Pueden ser de dos tipos: directos (primarios) o indirectos (secundarios). a) Disparadores directos o primarios. Estnrecorridosporlaintensidaddelcircuitoprincipal(circuitoaproteger).Actan cuando la corriente es superior a un valor determinado, intensidad de actuacin (Ia). Los interruptores automticos suelen llevar disparadores de dos tipos: -Disparadorestrmicos.Seempleanparalaproteccincontrasobrecargasdelcircuitoa proteger. Suelen ser de tiempo inverso y su funcionamiento depende del calentamiento producido porlacorrientequeatraviesaeldisparador,formadoporunabilminadedoselementos conductores de diferente coeficiente de dilatacin. Fig. 2.4. Disparador trmico. -Disparadoreselectromagnticos.Seempleanparalaproteccincontracorrientesde cortocircuito. Suelen ser de disparo instantneo independiente de la intensidad; siempre que sta sea igual o superior a la intensidad de actuacin del disparador, el tiempo de apertura suele ser de 0,1 s. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin29 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Fig. 2.5. Disparador electromagntico. Lascurvasdeactuacindelosdisparadorestrmicosyelectromagnticospuedenser ajustables (Ireg, intensidad de regulacin). b) Disparadores indirectos o secundarios. Como disparadores, forman parte del aparato (interruptor automtico), como indirectos o secundarios,nosonrecorridosporlacorrientedelcircuitoprincipal,sinoporladeuncircuito auxiliar accionado por un rel o pulsador para mando a distancia. Suelen ser de dos tipos: -Deemisindecorriente;actancuandopasaintensidadporsubobina(electroimn),que normalmente no est recorrida por la corriente. Fig. 2.6. Disparador indirecto. -Disparadordemnimatensin;labobinadedisparoestcolocadaenuncircuitoauxiliar alimentadoporunatensinquecuandoseanulaobajadeundeterminadovalor,provocala actuacin del disparador indirecto. Losinterruptoresautomticospuedenteneronodisparadoresindirectos,peroencaso de tenerlos slo poseen de un tipo. 30Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Porltimo,sealaremosqueundisparadordirectooindirectoformapartedelaparato, mientrasqueunrelesunelementoexternoalaparato.Asporejemplo,unreltrmico asociado a un interruptor-seccionador es externo a l, formando un aparato combinado. De igual forma,unreldiferencialesexternoauninterruptorautomtico,formandotambinunaparato combinado. Fig. 2.7. Esquema de un interruptor automtico. 4.1.1. Funciones. Los interruptores automticos pueden realizar funciones de maniobra, incluso automatizada segnsevio.Tambinaseguranlacontinuidaddelservicioelctricofrenteac.c.transitorios (reengancherpido).Noobstante,sufuncinprincipalesladeproteccindelneasoredes, transformadores,motoresdemediatensin,generadoreseinclusobaterasnicasde condensadores, frente a sobreintensidades (sobrecargas y c.c.). Tambin pueden combinarse con transformadores toroidales y rels diferenciales, actuando sobre los disparadores secundarios o indirectos del interruptor automtico, y haciendo la funcin de elemento de proteccin en el caso de defectos de aislamiento o fases a tierra. 4.1.2. Tipos. Desdeunpuntodevistaconstructivo,losinterruptoresautomticosmsutilizadosenla actualidad son: - Interruptores de hexafluoruro (SF6). - Interruptores de pequeo volumen de aceite. - Interruptores de vaco. 4.1.3. Maniobra. Accionamiento. EnMediaTensinprcticamenteseutilizaninterruptorestripolaresconunmecanismode accionamiento comn para los tres polos. Brevemente describiremos los pasos ms importantes del sistema de accionamiento de un interruptor automtico. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin31 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin 32Instalaciones Elctricas en Alta TensinEnprimerlugarsealaremos,queelsistemadeaccionamientoconmecanismosde acumulacindeenerga,dotadodedispositivosderetencin,esnecesarioparaquealactuar sobre ellos se libere dicha energa, permitiendo el movimiento de los contactos independiente de laactuacindeloperador.Esto,juntoalosmediosdecortesealados,permitedotaralos interruptores automticos de alto poder de corte y cierre. a) Acumulacin de energa. Como ya se ha sealado, el mecanismo de acumulacin de energa es mecnico (muelles); la energa aportada a este mecanismo puede ser: - Slo manualmente mediante manivela. -Elctricamente,mediantemotorelctricoenlazadomecnicamenteconlosresortes.Eneste caso tambin existe el aporte manual para casos de fallo de la alimentacin elctrica. b) Actuacin de los disparadores. Estandoelinterruptorenposicindeabiertoseacumulaenergaaportadamanualo elctricamente.Alllegaraunpunto,seliberaelmecanismodecierreypartedelaenerga acumuladaseempleaencerrarelinterruptoryotrapartesemantieneacumuladaparapoder efectuarlaaperturaalliberareldispositivoderetencin.Deestaformasepuedeproducirla aperturaautomticamediantedisparadoresdirectostrmicosoelectromagnticoseinclusopor defectos a tierra o corrientes diferenciales mediante disparadores indirectos. Segn lo expuesto, ahora podemos entender el punto 2.5. de la MIE RAT 06, que nos dice: concarctergeneral,salvocasosespeciales,losinterruptoresautomticosquenodeban funcionar con reenganche rpido, debern satisfacer con su pleno poder de corte uno de los dos ciclos nominales siguientes: - 0 3 min C0 3 min C0 - 0 15 s C0 0: Abrir C: Cerrar Alfinaldelciclo,elinterruptorsercapazdesoportarpermanentementeelpasodesu intensidad nominal o asignada en servicio continuo. Losinterruptoresautomticosquedebanfuncionarconreengancherpidocumplirnel siguiente ciclo. 0 0,3 s C0 3 min C0 Parasatisfaceresteciclo,losinterruptoresautomticosdebenposeermecanismosde accionamientomotorizadosysuscontactosestarpreparadospararealizardosaperturasenun intervaloaproximadode0,4sconsuplenopoderdecorte,paralocualenposicincerrado tendr los muelles de apertura y cierre tensados. 4.2.Eleccindelinterruptorautomtico.Determinacindelascaractersticas adecuadas En este caso, se seguirn las mismas directrices que en los apartados anteriores 2.2 y 3.2. Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Tanslohabrquesealarelpoderdecierreyelpoderdecorte,conrespectoalospuntos comentados en los apartados citados. Porltimo,habrqueprestarespecialatencinalascurvasdelosdisparadoresdirectos trmicosyelectromagnticos,paralacorrectaeleccindelinterruptorautomticoensuempleo para proteger lneas o redes. 4.2.1. Curvas caractersticas. Curva caracterstica de disparo I (t). Dalosvaloresdeltiempodedisparodelosdisparadorestrmicosyelectromagnticosen funcin de la intensidad de corriente. Fig. 2.8. Curva caracterstica I (t) Curva I2 t. SoncurvasquedanelvalordelaintegraltrmicaI2(t)dt,enfuncindelacorriente simtricadecortocircuitoprevista.Expresalaenergadisipadaduranteelcortocircuitoenuna resistencia de 1 ohmio. Fig. 2.9. Curva I2 t. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin33 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Paraqueuninterruptorautomticoprotejaunalneasedebencumplirlassiguientes condiciones. 1/LacurvaI(t)delinterruptorautomticohadequedarpordebajodelacurvatrmicadel conductor a proteger. Fig. 2.10 2 / El poder de corte del interruptor automtico (P. de C.) ha de ser mayor o igual a la corriente de cortocircuito mxima que se pueda presentar (Ipccmax). P.d.C Ipccmax 3/Lacorrientedecortocircuitomnima(Ipccmin)quepuedepresentarseenelelementoa protegerdebesermayoroigualalaintensidaddeactuacindeldisparadorelectromagntico (IaMAG). Ipccmin IaMAG En otras palabras, el interruptor ha de detectar la mnima intensidad de cortocircuito. 4 / La energa que deja pasar el disparador durante el proceso de apertura en un cortocircuito no debe daar al cable, es decir, no se debe superar la mxima temperatura de cortocircuito de ste. Dichodeotraforma,eltiempoqueunconductorempleaenalcanzarsumximaTdec.c., duranteuncortocircuito,debesersuperioraltiempodedesconexindeldisparador electromagntico. Enelcaptulo3,enelapartadodeproteccinasobreintensidadessedesarrollarcon detalle lo expuesto. 5. Fusibles 5.1. Caractersticas bsicas Talycomosecomentenelapartadodedefinicionesbsicas,elfusibleesunelemento que abre el circuito en el que est intercalado,cuando la corriente que pasa por l provoca, por 34Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin calentamiento, la fusin de uno de sus elementos previstos para este fin. El valor de la corriente que provoca la fusin depende del tiempo de actuacin de sta. Segnloexpuesto,losfusiblessondispositivosdeproteccinfrenteasobreintensidades (sobrecargasyc.c.);paraefectuarmaniobra,conexiny/odesconexin,debenasociarsecon otroselementos,formandoaparatoscombinadososiendodecaractersticasespeciales,como los fusibles de expulsin. Fig. 2.11. Partes de un fusible. Unfusibleconstadedospartesbsicas:conjuntoportadorycartuchofusible.El conjuntoportadoreslapartefijadelfusiblequesustentaelcartuchofusibleydisponedelos elementosdeconexinenelcircuitoexterior.Constadebase,bornesdeconexinydel portafusible.Elcartuchofusibleeselelementorecambiabledelfusible;estformadopor contactos, elemento fusible, material de extincin y aislante. El elemento fusible es un hilo redondo o cinta de seccin rectangular destinados a fundirse cuandolascondicioneslorequieran,suelenserdecobre,platauotrosmaterialesysuseccin puedeseruniformeono,disponiendoenestecasodeestrechamientosenlosqueseiniciala fusin y se produce el arco elctrico. En la mayor parte de los fusibles, el elemento fusible conductor suele estar dispuesto en un cartuchodematerialaislante(porcelana,vidrio)quecontieneunmaterialextintor,normalmente slicedegranofinoyseco,querellenaporcompletoelcartuchoyfacilitaelapagadodelarco elctrico y la absorcin de energa (I2t). Porltimosealarquehaycartuchosconindicadordefusinypercutor,queencasode fusinliberanlaenerganecesariaparahacerfuncionarotrosaparatos,comointerruptores-seccionadores. 5.1.1. Funciones. Lafuncinprincipaldelosfusibleseslaproteccincontracortocircuitosyfuertes sobrecargas de lneas o redes, centros de transformacin, motores de media tensin, bateras de condensadores, etc. DebidoalacurvacaractersticadelosfusiblesI-t(laveremosmsadelante),losfusibles tienenbuencomportamientofrenteacortocircuitos(c.c.) y sobrecargas fuertes. Poseen elevado poder de corte. Decualquierforma,paraunacorrectaproteccinasobrecargas,estafuncindebeestar encomendadaaotrosdispositivos,comorelsdirectos.Tambindebeprestarseespecial Instalaciones Elctricas en Alta Tensin35 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin cuidadoenlaeleccindelcalibre,teniendoencuenta las corrientes e intensidades de arranque de los motores y los transitorios en la conexin de transformadores. 5.1.2. Tipos. Losfusiblessedesignanpordosletras.Laprimeraindicalazonadecorteorangode intensidadesqueelfusibleescapazdecortar.Segnsta,losfusiblespuedenserdetipogy tipo a. Fig. 2.12. Fusibles tipo g. Los fusibles tipo g son de uso general, ya que pueden cortar corrientes o intensidades por encima de la intensidad de fusin hasta su poder de corte. Fig. 2.13. Fusibles tipo a. Losfusiblestipoa,denominadosdeacompaamiento,garantizanelfuncionamiento adecuadoenlaproteccindeelementosparaintensidadesvariasvecessuperioralaIn.Son adecuados,portanto,paralaproteccinacortocircuitos(c.c.),encambio,paralaproteccina sobrecargas deben combinarse con otro elemento (rels directos). 36Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin La segunda letra indica el tipo de elemento a proteger, cables (G), motores (M), etc. Fusibles limitadores. Existe un tipo de fusibles que funcionan limitando el valor de la corriente de cortocircuito a valores inferiores al de cresta previsto. Sus tiempos de fusin son inferiores a 5 ms. Fig. 2.14. Fusibles limitadores. Fusibles de expulsin. Son fusibles de intemperie. Los vapores que se generan durante la fusin del elemento conductorofusible,sonexpulsadosatravsdeunacpsulaeyectable;estaaccinsecombina conelbasculamientodelportafusiblealrededordeunpivote.Tambinposeenganchoparaser accionado con prtiga aislante. Estos fusibles operan con baja tensin de arco y no son limitadores de corriente. 5.1.3. Principio de funcionamiento de los fusibles. Cuandopasaunacorrienteporloselementosconductoresdelosfusibles,sedisipa energaporefectoJoule(RI2t),queelevalatemperaturadedichoelementoconductor.Al mismo tiempo, cuando se eleva la T por encima de la del ambiente, se disipa calor al elemento que lo rodea (slice) y de ste al exterior. Segnelvalordelaintensidaddecorriente,puedenproducirselossiguientes fenmenos: 1 / Que se consiga una temperatura de equilibrio entre el fusible y el medio exterior, es decir, la energadisipadaporefectoJoule(RI2t)esigualalaevacuadaalambiente.Estesistema permanece estable mientras lo est la corriente. 2/Queduranteelprocesodeelevacindelatemperaturasealcanceelpuntodefusindel elemento conductor o fusible. En este caso los elementos conductores empiezan a fundir en los Instalaciones Elctricas en Alta Tensin37 Captulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin estrechamientos;cuandoseproduceelcorte,seiniciaunarcoelctricoquesealarga rpidamente,producindoseunagrandisipacindeenergayunaumentorpidodela temperatura.Lafuncindelmaterialextintorconsisteencondensarlosvaporesmetlicos, enfriandoelarco,facilitandoelapagadoy,enelcasodecorrientesalternas,dificultandoel reencendido tras un paso por cero de dichas corrientes. Eltiempodefuncionamiento(tfu)delfusibleeseltiempoquetranscurredesdeque empiezaacircularlacorriente,queprovocalafusin,hastaqueseextinguedichacorriente. Consta de dos partes: Tiempo de prearco o tiempo de fusin (tf), es el tiempo que transcurre hasta que se inicia el arco. Tiempo de arco (ta), es el tiempo que transcurre desde el inicio del arco hasta su extincin. Se verifica, por tanto: Tfu = tf + ta En los fusibles limitadores, tfu < 0,01 s. Si el valor de la corriente que se establece en el circuito es superior al poder de corte del fusible, ste no es capaz de extinguir permanentemente el arco, se disipa gran cantidad de energa y el cartucho fusible puede destruirse. 5.2. Eleccin del fusible. Determinacin de las caractersticas adecuadas Enesteapartadoseseguirnlasmismasdirectricesqueenlosanteriores,parala correcta eleccin de los fusibles. Seprestarasimismoespecialatencinalpoderdecorte,segnlatensinasignadao nominal. Por ltimo, para la correcta eleccin de un fusible en su proteccin a sobreintensidades (sobrecaragas y c.c.), debe vigilarse la curva de caractersticas tiempo-corriente. Fig. 2.15. Curva I-t para fusibles. 38Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 2. Aparamenta elctrica de alta tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin39 EnrelacinconlacurvadecaractersticasI(t)delosfusibles,setienenlassiguientes definiciones: Intensidad convencional de no fusin (Inf), es el valor de la corriente que el fusible puede soportar sin fundir en un tiempo dado (tiempo convencional, tc). Intensidadconvencionaldefusin(If),eselvalordelacorrientequeprovocalafusinenun tiempo dado (tiempo convencional, tc). Estos valores son importantes de cara a la proteccin a sobrecargas (se ver en el captulo 3, apartado de protecciones). El valor del tiempo convencional, tc, viene fijado por la norma UNE 21-103, en funcin del calibre de los fusibles. As, para fusibles tipo g se tiene: Intensidad convencionalIntensidad asignada o nominal (A) Tiempo convencional (h) Inf If In63 63 18/30 kV Papel Impregnado Trp (C) 70 90 90 105 90 80 Elpasodelacorrienteelctricaatravsdeuncableelctricoelevalatemperaturade steacausadelcalorgeneradoporlasprdidasproducidasporefectoJoule.Elcablealcanza unatemperaturadeequilibriocuandoelcalordisipadoalambienteesigualalgeneradoporlas prdidas. Laintensidadmximaadmisible(Iad)enserviciopermanentevendrdadaporla cantidaddecalor,queporunidaddetiempo,puedeevacuarsedesdeelcablealambiente, estandoelcablealamximatemperaturaquenosgarantizasuvidatilestimada,esdecir,su temperatura de rgimen permanente (Trp). As pues, dado un cable: Fig. 3.8. Criterio trmico en un conductor. El calor generado por efecto Joule (Pe), por unidad de tiempo, resulta: Pe = p R I2 (18) Siendo: p:ndeconductoresbajolaenvolventeocubiertacomn,esdecir,lapolaridaddelcable elctrico.R: Resistencia elctrica, cuya expresin se vio anteriormente. I: Intensidad elctrica. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin55 Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas El calor disipado al ambiente debido a la diferencia de T entre el cable y el ambiente, por unidad de tiempo, resulta: Pt = T/Rt(19) Siendo: Pt : Potencia calorfica. T: Diferencia de temperatura (T) entre el cable elctrico y el ambiente. Rt: Resistencia trmica, que depende del tipo de aislamiento de los conductores elctricos, de las condiciones de instalacin (enterrada, al aire, etc). Igualando ambas expresiones (18) y (19), se obtiene: p R I2 = T/Rt SisustituimoslaresistenciaelctricaRporunidaddelongitudporsuvalor,laecuacinanterior quedar: Rt Ta TrpIS k= 21 De esta ecuacin ya se puede despejar el valor buscado: RtTa Trp S KIad =) ((20) Siendo: Iad: Intensidad mxima admisible por el conductor, en amperios (A). K: Conductividad elctrica del material conductor. S: Seccin del conductor elctrico (mm2). p: polaridad del cable elctrico; p=1 unipolar, p=3 tripolar. T:(TrpTa),enC.Esteparmetroestableceladiferenciadetemperaturaentreelcableen rgimenpermanente(Trp),vistaenlatablaanteriorenfuncindelaislamientodelcable,yla temperatura ambiente. Ta: Temperatura ambiente, que viene fijada en nuestra normativa en 40 C para cables al aire y 25 C para cables enterrados. Lasintensidadesadmisibles(Iad),nosvienendadasenformadetablas,segnsu aislamiento,seccin,naturalezadelconductor,yaunatemperaturaambientesegnsu instalacin, al aire (40 C) o enterrada (25 C). VanselasbasesdedatosdelprogramaREDATdedmELECT,S.L.,elReglamento sobrecondicionestcnicasygarantasdeseguridadenlneaselctricasdealtatensino cualquier catlogo de fabricantes de cables en Media Tensin. EllectorpuedeapreciarfcilmentequealcambiarlaTambientetambinvaraTy comoconsecuencialaIaddelcableelctrico.Paratenerencuentaestavariacindela 56Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas Instalaciones Elctricas en Alta Tensin57 intensidad admisible al variar la T ambiente, nuestra normativa fija los factores de correccin por temperatura, Fct. Rt:Resistenciatrmica.Laresistenciatrmicaeselparmetromscomplejoqueapareceen estasencillaexpresin(20).Ensuevaluacinexactahabrqueconsiderarlatransmisinde caloralambienteporconduccin(atravsdelmaterialconductor,aislamiento,cubierta,etc), conveccinyradiacin.Sudesarrollotericoesmuycomplejo,anadmitiendosimplificaciones, debidoaestocabesealarquenuestranormativanosproporcionatablasconlaIadenunas condicionesestndardecanalizacin.Paratenerencuentavariacionesdelaintensidad admisiblealcambiarlascondicionesdeinstalacin,debemosafectardelosfactoresde correccin por instalacin, Fci. Ejemplo: conductores bajo tubo Fci = 0,8. Portodoloexpuesto,convienesealarqueenlasbasesdedatosdeREDATde dmELECT, S.L., catlogos de fabricantes, reglamentos AT y normas UNE, podemos encontrar la intensidad admisible de cables elctricos para Media Tensin, segn la naturaleza del conductor (Cu,Al,Al-Ac),seccin(mm),polaridad(unipolares,tripolares),aislamientoyenunas condiciones estndar de canalizacin y T ambiente (40 C al aire, 25 C enterrada). A dicha intensidad admisible en las citadas condiciones la denominaremos Itb. Encasodetenercondicionesdeinstalacin y T ambiente diferentes, debemos afectar deloscorrespondientesfactoresdecorreccin,aspueslaintensidadadmisibledeuncableen cualquier situacin ser: Iad = Itb Fct Fci(21) Siendo: Iad (A): Intensidad admisible real del cable elctrico, en Amperios. Itb(A):IntensidadadmisibledelcableencondicionesestndardecanalizacinyTambiente, expresada en forma de tablas, en Amperios. Fct: Factor de correccin por T ambiente. Vanse base de datos de REDAT de dmELECT, S.L., reglamentos AT, catlogos de fabricantes, etc. Es adimensional. Fci:Factordecorreccinporinstalacin.VansebasededatosdeREDATdedmELECT,S.L., reglamentos AT, catlogos de fabricantes, etc. Es adimensional. Aspues,paralacorrectaeleccindelaseccindeuncableporcalentamiento,debe verificarse: Ical Iad = Itb Fct Fci(22) Itbs Ical / FctFci Siendo: Ical(A):Intensidaddeclculooempleoqueatraviesauncableelctrico,segnlapotencia elctrica a suministrar, tensin de lnea, etc, en Amperios. Itbs:Intensidadnormalizadaparaunaseccin(mm),segnelmaterialconductor,aislamiento, polaridad y condiciones estndar de T ambiente y canalizacin. Fct: Factor de correccin por T ambiente. Fci: Factor de correccin por canalizacin. El lector podr comprobar que la eleccin de la seccin de un cable por criterio trmico (calentamiento),noesdeterminanteenlamayoradeloscasosenmediatensin,aunques obligada su comprobacin. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas 10.2 Eleccin de la seccin por prdida de energa. Cada de tensin Enlosconductoreselctricosquesonrecorridosporcorrientesalternasseproducen prdidas de energa, como hemos podido comprobar en los epgrafes 4. Resistencia elctrica de losconductores,5.Inductancia,6.Capacidad,7.Efectopelicular,8.Efectocoronay9. Conductancia transversal. Todoloexpuestosignifica,quepartedelaenergaquetransportamosporlos conductores de Media Tensin no llega a los receptores, donde sera aprovechada como energa til, transformable en mecnica o calorfica. Dicha energa se transformar en calor (aumentando laTdelosconductores)porefectoJoule,oquedaralmacenadaenformadecampos magnticos y elctricos a lo largo del recorrido de los conductores. Detodaslasposiblesconversionesdeenergaenelrecorridodeloscableselctricos, estudiadas en los epgrafes anteriores, podemos considerar con suficiente aproximacin, slo las debidasalefectoresistivoeinductivo,despreciandolasdemsalosnivelesdetensinenlos que nos movemos en media tensin. As pues, el circuito equivalente de los cables elctricos ser: Fig. 3.9. Circuito equivalente. Unamanifestacindelatransformacindeenergaalolargodeloscables,esla diferenciadetensinentreelorigendelalneayenbornesdelreceptor;estadiferenciaes conocidacomocadadetensin.Nuestranormativademediatensinimponevaloresmximos paralacadadetensin,nopudiendosersuperior,entreelorigendelainstalacinycualquier punto de utilizacin, al 5 % de la tensin nominal en origen. La cada de tensin puede expresarse en funcin de los parmetros de la instalacin. Fig. 3.10. Diagrama vectorial del circuito equivalente. 58Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas Instalaciones Elctricas en Alta Tensin59 Con suficiente aproximacin, se tendr para un sistema trifsico: e = |U1| |U2| = 3 I (Rcos + Xsen) Siendo: e: Cada de tensin, en voltios (V). I: Valor eficaz de la corriente alterna senoidal que pasa por el conductor, en amperios (A). R: Resistencia de la lnea, en ohmios (). R = L / KS X: Reactancia de la lnea, en ohmios ().Xu = 0,33 /km (conductores desnudos). Xu = 0,15 /km (conductores aislados). En tanto por ciento: e (%) = e(v)/U1 100 AsimismonuestranormativaenlneasdeAltaTensinnosexigeexpresarlasprdidas depotenciaactivaalolargodeloscableselctricos,nopudiendosersuperioral5%dela potencia transportada. Pact = 3 R I Siendo: Pact: Prdidas de potencia activa en vatios (W). R: Resistencia elctrica del conductor en ohmios (), vista en epgrafes anteriores. I: Valor eficaz de la intensidad de corriente, en amperios (A). El lector podr comprobar que la eleccin de la seccin de un cable por criterio de cada de tensin, prdida de energa, no es determinante en la mayora de los casos en media tensin, aunque s obligada su comprobacin. 11. Proteccin frente a sobreintensidades y sobretensiones 11.1. Introduccin Cuandosediseaunalneaoreddemediatensin,setomancomobaselosvaloresde tensioneseintensidadesquesusdistintoselementos(cables,aparamenta,cargas,etc)son capaces de soportar en las condiciones normales de utilizacin, Valores asignados o nominales en dichas condiciones. No obstante, durante la explotacin de cualquier instalacin suelen producirse corrientes otensionesmayoresquelastomadasparaeldiseo.Cuandoseproducenestascondiciones anormales(sobreintensidadesosobretensiones),esnecesarioqueexistaalgnsistemade proteccin que las detecte y desconecte la parte afectada. Hayquesealarqueelobjetivodeesteepgrafeeslaproteccindelosconductoresa sobreintensidades y sobretensiones para que no superen sus mximas temperaturas permisibles y as evitar posibles incendios. La proteccin de personas ser objeto del captulo 5. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas 60Instalaciones Elctricas en Alta Tensin11.2. Sobrecargas Seconsideraqueunainstalacinopartedeellaestsometidaaunasobrecargacuando, durante un cierto tiempo, es recorrida por una corriente mayor que la nominal o asignada, sin que exista ningn tipo de avera o fallo en la instalacin. Las sobrecargas pueden ser: Sobrecargas previsibles Estetipodesobrecargasseproducendurantelautilizacinnormaldelainstalacin,y sondebidasatransitoriosasociadosalfuncionamientodeciertascargas(transformadores, motores de induccin en MT). Normalmentelamagnitudyduracindeestassobrecargassonconocidasporel proyectista.Estetipodesobrecarganodebeproducirlaactuacindeningnsistemade proteccin. Sobrecargas no previsibles Pueden ser debidas a: A/Averasenlascargas,comodeteriorodecojinetesenmotores,fallodeespirasen transformadores, etc. B/Sobreutilizacindelainstalacin,porconexindemayornmerodecargasalprevistoen proyecto. C / Sobreutilizacin de las cargas, extrayendo una potencia mayor a la prevista en proyecto. Todainstalacinelctricadebedisponerdeunsistemadeproteccinquedetecteeste tipodesobrecargayproduzcaladesconexinantesdequeningnelementodelainstalacin sea deteriorado. SiporunconductorelctricocirculaunacorrientesuperiorasuIad,sutemperatura tiendeaestabilizarseenunvalormayorasutemperaturaadmisible,Trp(C).Vase3.27,Trp (C) de conductores en equilibrio trmico con el ambiente. Cuando la temperatura del cable se mantiene frecuentemente por encima de su valor de rgimenpermanente,seacelerasuprocesodeenvejecimiento,laspropiedadesdielctricasy mecnicas del aislante se degradan y finalmente se producen defectos puntuales de aislamiento que originan cortocircuitos. En definitiva, las sobrecargas producen una reduccin de la vida til de los conductores. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas Fig. 3.11. Temperaturas de equilibrio de un conductor elctrico en rgimen permanente. Cuando por un conductor circula una intensidad mayor que su intensidad admisible (I > Iad), su temperatura aumenta y tiende a estabilizarse, en rgimen continuo, en una temperatura superior a su temperatura de rgimen permanente (Teq > Trp). Se denominatcalent (tiempo de calentamientodelconductor),altiempoinvertidoenalcanzarsutemperaturaadmisible(Trp). Evidentemente tcalent disminuye cuando la intensidad es superior a la intensidad admisible (fig. 3.11.b). Lacondicinparaqueundispositivodeproteccinfrenteasobrecargasproteja adecuadamenteaunconductoresque,paratodaslassobrecargasposibles,eldispositivode proteccinacteinterrumpiendolacorrientedelcircuitoantesdequeelconductoralcancesu temperatura admisible (Trp). tac tcalent(26) Siendo: tac: tiempo de actuacin del dispositivo de proteccin. tcalent: tiempo que tarda el conductor el alcanzar Trp (C) para una intensidad de corriente. Fig. 3.12. Curvas t-I; conductor y dispositivo de proteccin. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin61 Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas 62Instalaciones Elctricas en Alta TensinPara que la proteccin del conductor sea efectiva y se verifique la ecuacin 26, la curva de disparo del dispositivo de proteccin debe estar por debajo de la curva t-I del conductor. Laproteccinasobrecargasenmediatensinpuedeserrealizadaporlossiguientes dispositivos: - Interruptor automtico con disparador directo de sobreintensidad de tiempo inverso. - Rel de sobreintensidad de tiempo inverso asociado al disparador secundario o indirecto de un interruptor automtico. -Reldesobreintensidaddetiempoinversoasociadoaundisparadorelectromecnico (electroimn), el cual libera el dispositivo de retencin de un interruptor seccionador. - Fusibles tipo g. Conviene sealar en este punto, que en Alta Tensin, para rels de sobreintensidad de tiempoinversooatiempodependiente,sesuelenutilizar3familiasdecurvas,curva normalmente inversa, curva muy inversa y curva extremadamente inversa. La expresin analtica t-I para estas familias de curvas es: t (s) = k / (I/Ia)n-1 Siendo: t (s): tiempo de disparo en segundos. I (A): Valor de la sobreintensidad en amperios. Ia(A):Intensidadmnimadedisparodelrel,intensidadderegulacinmnimaointensidadde arranque del dispositivo de proteccin, en amperios. K:constantequedependedeltipodecurva(normalmenteinversa,muyinversao extremadamente inversa). Tiene la posibilidad de ser regulada en cada familia. n: constante que depende del tipo de curva; su valor normalmente suele ser: n: 2 (extremadamente inversa) n: 1 (muy inversa) n: 0,02 (inversa) Segntodoloexpuestoydadoquelacondicintericadeproteccinasobrecargas (curva t-I del dispositivo de proteccin por debajo de curva t-I del conductor) es difcil de aplicar, puesnormalmentenoseconocelacaractersticat-Idelosconductoresaldependerdelas condicionesdeinstalacin,lanormaUNE20460estableceuncriteriodefcilaplicacinpara verificar la proteccin a sobrecargas. Se considera que un dispositivo protege a sobrecargas si se verifican las dos condiciones siguientes: 1/ Ical In Iad 2/ Id 1,45 Iad Siendo: Ical:Intensidaddeclculooempleoquecirculaporelconductor,mayoradasegneltipode carga a alimentar (motores, etc), en amperios. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas Instalaciones Elctricas en Alta Tensin63 In:Intensidaddeajustedelrelodisparadordesobreintensidad,enamperios.Enlosaparatos sin posibilidad de ajuste, como los fusibles o interruptores magnetotrmicos de curva trmica fija, se toma su In. Iad:Intensidadadmisibledelconductoraproteger,afectadadesusfactoresdecorreccinpor temperatura e instalacin, en amperios. Id: Intensidad de disparo o de arranque del dispositivo de proteccin, InxI>. En el caso de fusibles tipo g, ser la intensidad convencional de fusin 1,6 In, en amperios. Ellectorpodrcomprobarquedadaslasseccionesautilizarenaltatensin,se verificarn sin problema las dos condiciones sealadas. 11.3. Cortocircuitos Loscortocircuitossernanalizadoscomodefectosfrancos.SegnlaMIERAT01,se definencomocontactosentrepartesdelainstalacinadistintopotencial,conimpedanciade defecto nula o despreciable. Alconsiderarlaimpedanciadedefectonula,loscortocircuitossuelendarlugaragrandes sobreintensidades,lascualesprovocanunaelevacindeT(C)delosconductores(efecto trmico). Los conductores no podrn superar su mxima temperatura, denominada Tcc (C). AISLAMIENTO PVC XLPE EPRHEPRU0/U 18/30 kVHEPRU0/U > 18/30 kV Papel Impregnado Tcc (C) 160 250 250 250 250 220 Asimismo,loscortocircuitosproducenefectoselectrodinmicosdebidoalasfuerzasde atraccin o repulsin. Las causas ms frecuentes de los cortocircuitos son: 1/ Fallos de aislamiento. Los fallos de aislamiento entre dos partes activas o una parte activa y masa, pueden ser provocados por sobreintensidades, o pueden tener origen mecnico (fallos de fijacin, accidentes, etc). 2 / Defectos en las cargas conectadas. Parte de los cortocircuitos estn provocados por averas enlascargasoporconexinincorrectadelasmismas.Asimismopuedenpresentarse cortocircuitos por conexiones incorrectas en la instalacin. Para una correcta proteccin a cortocircuitos deben existir dispositivos capaces de cortar todacorrientedecortocircuitoantesdequelosconductoressufranningndao,estoes,no superensutemperaturadecortocircuito(Tcc,C).Losdispositivosdeproteccinfrentea cortocircuitos se instalan en el origen de las lneas. Laproteccinacortocircuitosenmediatensinpuedeserrealizadaporlossiguientes dispositivos: - Interruptor automtico con disparador directo electromagntico. -Relatiempoindependienteasociadoaldisparadorindirectoosecundariodeuninterruptor automtico. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas -Relatiempoindependienteasociadoaundisparadorelectromecnico(electroimn),elcual libera el dispositivo de retencin de un interruptor-seccionador. - Fusibles tipo g o a. Nota:Enlosrelsodisparadoresexistelaposibilidaddeajustaroregularlaintensidadde actuacin (InxI>>), as como el tiempo de actuacin, normalmente 0,1 s. Segnloexpuesto,estamosendisposicindecomprobarenAltaTensin,tantoel poderdecortedelasproteccionescomolaseccinnecesariadelosconductoresparapoder soportar la mxima intensidad de cortocircuito, durante el tiempo que permanece dicha corriente. As pues, necesitamos: a/Potenciadec.c.enMVAparalaredenestudio.Datoproporcionadoporlacompaa suministradora de electricidad. b/Tiempoensegundosdeduracindelc.c.ofalta.Estedatotambinsueleserproporcionado por la compaa suministradora de electricidad. Aunque los rels de tiempo independiente suelen serdeactuacinrpida,paraintensidadessuperioresaladearranque(normalmente0,1s), debemosbasarnosenlosdatosmsdesfavorablesdelacompaasuministradora,lacual conoce el tiempo de actuacin de sus rels, as como el empleo de reenganche rpido. c/ Intensidad de cortocircuito(Icccs, A) soportada por el conductor a proteger, durante el tiempo de duracin del defecto. Dicha intensidad depender del material conductor, aislamiento, seccin, etc. Para poder determinar este punto y comprobar que la solicitacin trmica a cortocircuito es soportada por el conductor, debemos recordar que considerando el c.c. como defecto franco, elcualdarlugaragrandessobreintensidades,elconductornotienetiempodeestablecerun equilibriotrmicoconelambiente,ydebemosdesconectaranteslosdefectos.Enestas condiciones se establece una conversin de energa en rgimen adiabtico. LaenergadisipadaporefectoJouleduranteelc.c.serabsorbidaporelconductor aumentandosuT(C).Ellmitedeesteprocesovendrimpuestoporlatemperaturade cortocircuito Tcc (C) del conductor. Dicho balance energtico ser: tcckcIcccs=S (28) Siendo:

Icccs:Intensidaddec.c.enamperiossoportadaporunconductordeseccinSenuntiempo determinado tcc, en amperios (A). S: Seccin del conductor, en mm. tcc: Tiempo mximo de duracin del c.c., en segundos. Kc: Constante del conductor, que depende de la naturaleza del elemento conductor, aislamiento, etc. * Polietileno reticulado, Etileno-propileno y Etileno-propileno de alto mdulo conU0/U > 18/30 kV. - Kc Cu = 143; Kc Al = 94. 64Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas Instalaciones Elctricas en Alta Tensin65 - Kc Al = 107. * Etileno-propileno de alto mdulo con U /U 18/30 kV. 0- Kc Cu = 135; Kc Al = 89. * PVC, Seccin 300 mm. - Kc Cu = 115; Kc Al = 76. * PVC, Seccin > 300 mm. - Kc Cu = 102; Kc Al = 68. * Papel impregnado. - Nivel de aislamiento 12/20 kV; Kc Cu = 113; Kc Al = 74. - Nivel de aislamiento de 15/25 a 18/30 kV; Kc Cu = 101; Kc Al = 66. - Nivel de aislamiento 26/45 kV; Kc Cu = 109; Kc Al = 71. - Nivel de aislamiento 36/66 kV; Kc Cu = 112; Kc Al = 74. * Conductores desnudos. - Kc Cu = 164. - Kc Al-Ac = 135. Para que la red quede protegida a c.c. debe cumplirse: A/Elpoderdecorte(P.deC.)deloselementosdeproteccindebesermayoroigualquela mxima intensidad de c.c. (P.deC. IpccM). B / Los conductores deben soportar la mxima intensidad de cortocircuito durante la duracin de ste (Icccs IpccM). Ejemplo Se pretende determinar la seccin mnima que cumple a c.c. en una red con potencia de c.c. Scc = 500 MVA,tiempo mximo de duracin de la falta tcc = 1 s, empleando conductores de Al y aislamiento DHZ1, tensin 25 kV. Segn la expresin (28): Icccs = Kc S / tcc IpccM S IpccM tcc / Kc ; Kc Al = 94, tcc = 1 s IpccM = Scc 1000 / 3 U = 500 1000 / 1,732 25 = 11547,3 A. S 11547,3 1 / 94 = 122,84 mm En este punto queda de manifiesto como la solicitacin trmica a c.c. en los conductores de media tensin es determinante a la hora de elegir las secciones. EstoexplicaporqumuchascompaaselctricasparaconductoresdeAlDHZ1, conociendo sus redes, imponen como secciones a utilizar 150, 240 y 400 mm. Captulo 3. Canalizaciones o conducciones elctricas 11.4. Sobretensiones Las sobretensiones en las redes de Media Tensin pueden ser debidas a: 1 /Descargas atmosfricas. La cada de rayos en las lneas areas de transporte o distribucin producensobretensionesquesepropaganporelsistemaelctrico,pudiendoafectara conductores y equipos. 2/Maniobrasenlasredesdetransporteydistribucin.Lasmaniobrasdeconexiny desconexin de cargas en lneas de transporte y distribucin, ya sea debido a la explotacin de la lneaoalaaparicindefaltasodefectosque provocan desconexiones y reenganches, originan sobretensiones que son mayores cuanto mayor es la tensin nominal de la lnea. Las sobretensiones elevadas, originadas por descargas atmosfricas o maniobras en las redes de Alta Tensin, pueden perforar los aislantes de los cables, devanados de mquinas, etc., dejndolos inservibles. Laproteccindeinstalacionesyequiposfrenteasobretensionesdetipotransitorio, comolasdescritas,serealizamediantelimitadoresdesobretensin,tambinllamados pararrayos o autovlvulas, conectados entre las partes activas del elemento a proteger y tierra. Actualmenteseutilizanloslimitadoresdesobretensindexidosmetlicos.Cuandola tensin aplicada entre sus extremos es menor que un valor umbral U0 (parmetro caracterstico dellimitador),ellimitadorpresentaunaimpedanciamuyelevada,derivndoseatierrauna corriente muy pequea. Cuando la tensin entre sus extremos supera el valor umbral, el limitador pasa al estado de conduccin, comportndose como una resistencia no lineal de pequeo valor. En el estado de conduccin, entre los extremos del limitador se mantiene una tensin residual Ur, que depende del limitador, de la resistencia de puesta a tierra de ste, etc. Fig. 3.13. Proteccin frente a sobretensiones. Para proteger adecuadamente una lnea o aparato de tensin nominal Un y tensin de aislamiento Ua (rigidez dielctrica), se deben cumplir las siguientes condiciones. 1/ Un < U0 < Ua 2/ Ur < Ua 3/ La resistencia de puesta a tierra debe ser menor de 10 . 66Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin Instalaciones Elctricas en Alta Tensin67 CAPITULO 4. INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA EN ALTA TENSION. 1. INTRODUCCION. 2. FINALIDAD DE LA PUESTA A TIERRA EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS. 3. PARAMETROS QUE CARACTERIZAN UNA INSTALACION DE PUESTA A TIERRA. 4.ESTRUCTURAYDIMENSIONADODELAINSTALACIONDEPUESTAATIERRAEN CENTROS DE TRANSFORMACION. 4.1. DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DE LAS MASAS EN M.T. 4.1.1.CALCULODEPARAMETROSCARACTERISTICOSDELAPUESTAA TIERRA CON ELECTRODOS TIPO. 4.1.2.VALORESMAXIMOSADMISIBLESPARALASTENSIONESDE CONTACTO Y DE PASO. 4.1.3. CONDICIONES DE SEGURIDAD. 4.1.4. ADOPCION DE MEDIDAS ADICIONALES DE SEGURIDAD. 4.2.PUESTAATIERRADELOSELEMENTOSCONDUCTORESDELEQUIPODE BAJA TENSION EN EL INTERIOR DEL C.T. 4.3. ESTRUCTURA Y DIMENSIONADO DE LA PUESTA A TIERRA DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR. 4.3.1. LINEA PRINCIPAL DE TIERRA. 4.3.2. ELECTRODOS. 4.3.3. SEPARACION ENTRE LA TOMA DE TIERRA DE LAS MASAS DEL C.T. Y LA TOMA DE TIERRA DEL NEUTRO. 5.PUESTAATIERRADELOSAPOYOSDELINEASELECTRICASAEREASDEALTA TENSION. 6. EJEMPLO DE PUESTA A TIERRA EN CENTROS DE TRANSFORMACION. Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin 68Instalaciones Elctricas en Alta TensinCaptulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin 1. Introduccin Enestecaptuloseexponenlosconceptosbsicosrelativosalasinstalacionesde puestaatierradelasmasasencentrosdetransformacin(tipointeriorotipointemperiesobre poste)ypuestaatierradelosapoyosdelneasareasdealtatensin,todoelloconobjetode garantizar la seguridad de personas y bienes. Para su desarrollo se han tenido en cuenta: -Reglamentosobrecondicionestcnicasygarantasdeseguridadenlneaselctricasdealta tensin, ITC-LAT 07, apdo. 7. -Reglamentosobrecondicionestcnicasygarantasdeseguridadencentraleselctricas, subestaciones y centros de transformacin. MIE RAT 13. -RecomendacinUNESA.Mtododeclculoyproyectodeinstalacionesdepuestaatierraen centros de transformacin conectados a redes de tercera categora. 2. Finalidad de la puesta a tierra en los sistemas elctricos Bsicamente en un sistema elctrico, con objeto de garantizar la seguridad de personas y bienes, los elementos que se conectan a tierra son: - Neutros de generadores y transformadores. Su finalidad fue expuesta con detalle en el captulo 3, en la seccin dedicada a la eleccin del nivel de aislamiento de conductores. -Elementosdeproteccin,comopararrayos,seccionadoresdepuestaatierra,etc.Sufinalidad fue expuesta en el captulo 2, Aparamenta de conexin y desconexin y en captulo 3, Apartado de protecciones. -Masas.Lapuestaatierradelasmasasdealtatensineselobjetofundamentaldeeste captulo. LaMIERAT01definecomoMasaalconjuntodepartesmetlicasdeunaparatoo instalacin elctrica que en condiciones normalesestn aisladas de las partes activas, pero que son susceptibles de ser puestas bajo tensin por fallos de aislamiento o por accidentes durante la explotacin de la instalacin elctrica. Porejemplo,sonmasaslasenvolventesmetlicasdeaparatoselctricos,loscuadros metlicosquecontienenaparamenta,soportesmetlicosdecanalizaciones,etc.Conviene recordarqueenunfallodeaislamientounamasaquedaaunatensinconrespectoatierray stapuedeseraccesibleporunapersona,derivndoseatravsdestaunacorrienteatierra que puede producir graves daos. Unainstalacinseconsiderasegurasisegarantizaqueencasodeapareceruna tensindedefecto,encualquierparteaccesiblealaspersonas,sereliminadaporlas protecciones en un tiempo inferior al deducido de la curva de seguridad. En la fig. 4.1. se muestra lacurvadeseguridadadoptadaporlasnormasUNE20460yCEI364paralascondicionesde contacto seco y extenso (100 cm) entre mano izquierda y pies: Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin Fig. 4.1. Curva de seguridad. Como valores destacados de este curva podemos sealar: A / Uc = 50 V. Ser soportada por una persona tiempos superiores a 5 s. B / Uc = 115 V. Slo podr ser soportada por una persona 0,20 s. C / Uc = 230 V. Slo podr ser soportada por una persona 0,05 s (50 ms). Segnloexpuesto,cuantomayoreselvaloreficazdelatensindecontactoalaque podemos quedar expuestos menos tiempo somos capaces de soportarla. Aspues,eslgicoqueparagarantizarlaseguridaddepersonasybienessebusquen sistemas encaminados por un lado a que las tensiones de contacto sean lo ms bajas posibles y por otro lado combinar con mecanismos de proteccin capaces de detectar el cambio producido en alguna variable de la instalacin elctrica al producirse un defecto de aislamiento, de tal forma quepuedandesconectaroeliminarlafaltaentiemposinferioresalosdeducidosdelacurva de seguridad (tiempos que somos capaces de soportar para una tensin de contacto dada). Con esta idea bsica, estamos preparados en este punto para justificar la finalidad de la puesta a tierra de las masas. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin69 Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin Fig. 4.2. Masas no conectadas a tierra. Cuando un fallo de aislamiento o un accidente afecta a una masa no conectada a tierra, lamasaquedaaunatensinconrespectoatierra,UMT=Ud=UFN(ensistemasconneutro puestoatierrayconsiderandoimpedanciadedefectoydelneasdespreciable).Cualquier personaqueentreencontactoconlamasayseapoyeenelsueloquedarsometidaaesta tensin, de forma que: HRUIp =FN(1) Siendo: Ip = Intensidad en amperios (A) que se deriva a travs de la persona. UFN = Tensin Fase-neutroo tensin simple, en voltios (V). RH =Resistenciadelapersonaenohmios().LaMIERAT13consideracomoresistenciadel cuerpo humano 1.000 ohmios. Fig. 4.3. Masas conectadas a tierra a travs de Rt. 70Instalaciones Elctricas en Alta Tensin Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin Encambio,cuandoundefectodeaislamientoounaccidenteafectaaunamasa conectada a tierra (ver fig. 4.3.), la masa queda a una tensin respecto a tierra UMT = Uc; en este caso la Id que se establece a travs de la resistencia a tierra de las masas ser: tIdR RUIdNFN+= (2) La tensin de contacto o masa-tierra a la que quedan sometidas las masas ser: (3)Rt Uc = FNNFNUtR RtRU Uc < =+ Cualquier persona que entre en contacto con la masa (en esta situacin) y se apoye en el suelo, quedar sometida a esta tensin, de forma que: IpRURcUIpHFNH= < = ' (4) Segnloexpuesto,silasmasasestnconectadasatierra,unfallodeaislamientoo accidentehacequelatensindedefectooriginada(tensinalaquequedaexpuestauna personaqueentraencontactoconlamasa),essiempremenorqueencasodeestarlamasa aislada de tierra. Porltimo,cabesealarqueenunainstalacinelctricaconlasmasasconectadasa tierra,cuandoapareceundefectodeaislamientoenalgunafase,seproducenlassiguientes variaciones. a) Instalacin sin defecto.b) Instalacin con defecto. Instalaciones Elctricas en Alta Tensin71 Captulo 4. Instalaciones de puesta a tierra en alta tensin Fig. 4.4. Cambio en las variables de una instalacin elctrica con las masas a tierra, al producirse un defecto de aislamiento. 1 / Circula una corriente de defecto Id por la fase averiada y por los conductores de tierra, que no exista antes de producirse el fallo de aislamiento. 2/Lasumavectorialdelascorrientesquecirculanporloconductoresactivosdelainstalacin deja de ser