Para diseñar la aparamenta de media tensión, es necesario conocer las grandes bases siguientes:
• La tensión
• La corriente
• La frecuencia
• La potencia de cortocircuito
La tensión, la intensidad asignada y la frecuencia de utilización son normalmente conocidas o pueden ser definidas fácilmente, pero ¿cómo calcular la potencia o la corriente de cortocircuito en un punto dado de una instalación?
Conocer la potencia de cortocircuito de una red permite elegir los diferentes elementos de un cuadro eléctrico que deberá resistir calentamientos importantes y a los efectos electrodinámicos. El conocimiento de la tensión (kV) permitirá definir la resistencia dieléctrica de los elementos, por ejemplo: disyuntores, aisladores, transformadores de medida, etc.
El seccionamiento, el control y las protecciones de las redes eléctricas se realiza por medio de la aparamenta eléctrica.
La Tensión
Los tres parámetros que definen la resistencia del material a la tensión son:
• La tensión de servicio
• La tensión asignada
• El nivel de aislamiento
La tensión de servicio U (kV)
Es la tensión aplicada en los bornes del material eléctrico.
La tensión asignada Ur (kV)
Anteriormente conocida con el término de tensión nominal, es el valor eficaz máximo de la tensión que el material puede soportar en servicio normal.
La tensión asignada es siempre superior a la tensión de servicio y está asociada a un nivel de aislamiento.
El nivel de aislamiento Ud (kV eff. 1 min) y Up (kV cresta)
El nivel de aislamiento fija la resistencia dieléctrica del material a sobretensiones de maniobra y al choque tipo rayo.
Ud: Las sobretensiones de origen interno acompañan a cualquier modificación que se produzca en un circuito: apertura o cierre de un circuito, avería o contorneamiento de un aislador, etc.
Se simula en el laboratorio mediante la tensión soportada a frecuencia industrial durante un minuto
Up: Las sobretensiones de origen externo o atmosférico ocurren cuando un rayo cae sobre o cerca de la línea. La onda de tensión resultante se simula en el laboratorio y se denomina onda de choque tipo rayo.
Ejemplo:
• Tensión de servicio: 20 kV
• Tensión asignada: 24 kV
• Tensión de resistencia a la frecuencia industrial 50 Hz 1 min.: 50 kV eff.
• Tensión de resistencia a la onda de choque 1,2/50 s: 125 kV cresta.
Nota: la norma IEC 60694 fija los distintos valores de tensión en su artículo 4 y las condiciones del ensayo dieléctrico en el 6.
Normas
Excepto casos especiales, los equipos se pueden ajustar a la lista 2 de la tabla serie 1 de la IEC 60071 y 60298.
Los niveles de aislamiento se aplican a la aparamenta bajo envolvente metálica para una altitud inferior a 1.000 metros, 20 ̊C, 11 g/m3 de humedad y una presión de 1.013 mbares. Con valores superiores, se recomienda considerar un decalaje.
A cada nivel de aislamiento corresponde una distancia en el aire que garantiza la resistencia del material sin certificado de ensayo.
Tensiones normalizadas IEC:
La intensidad
Intensidad asignada en servicio continuo: Ir (A)
Es el valor eficaz de la corriente que un material puede soportar cerrado, sin sobrepasar el calentamiento permitido por las normas.
En la siguiente tabla se recapitulan los calentamientos permitidos por la IEC en función del tipo de contactos.
Intensidad asignada en servicio continuo:
Nota: las intensidades asignadas utilizadas normalmente son las siguientes: 400, 630, 1250, 2500 y 3150 A.
Intensidad de servicio: I (A)
Se calcula en función del consumo de los aparatos conectados al circuito en cuestión. Es la intensidad que atraviesa realmente el material. Si no disponemos de los elementos de cálculo, el cliente debe proporcionarnos su valor. La intensidad de servicio se puede calcular cuando se conoce la potencia de los receptores.
Ejemplos:
Un cuadro con una salida de motor de 630 kW y una salida de transformador de 1.250 kVA con 5,5 kV de tensión de servicio.
Cálculo de la intensidad de servicio de la salida del transformador:
Potencia aparente:
Cálculo de la intensidad de servicio de la salida del motor:
Cos 𝜑 = factor de potencia = 0,9
𝜂 = rendimiento del motor = 0,9
Intensidad de cortocircuito mínima: Icc (kA ef)
La corriente de cortocircuito es la sobreintensidad provocada por un defecto o una conexión incorrecta en un circuito.
Corriente admisible de corta duración: It (kA ef. 1 o 3 s)
Es el valor eficaz de la corriente de cortocircuito máxima admisible en una red entre uno y tres segundos.
Valor cresta de la intensidad de cortocircuito máxima: Idin (kA cresta)
El valor de cresta de la corriente de corta duración admisible es igual a 2,5 veces su valor eficaz
La Frecuencia fr (Hz)
Se utilizan normalmente dos frecuencias en todo el mundo:
• 50 Hz en Europa
• 60 Hz en America.
Algunos países utilizan las dos frecuencias indistintamente.
La potencia de cortocircuito
Ver posts:
Potencia de cortocircuito: Definición
Potencia e intensidad de cortocircuito en redes eléctricas
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