Determinación de las capacidades de los cables de una red

 

La capacidad de los cables de una red depende de su tipo de construcción:

■ Cables unipolares

El conductor está envuelto por una pantalla y la capacidad C del cable es la que se mide entre el conductor y la pantalla puesta a tierra.

■ Cable tripolar a campo radial

Cada conductor del cable está envuelto por una pantalla y la capacidad C del cable es la que se mide entre cada conductor y su propia pantalla puesta a tierra.

■ Cable tripolar con armadura

Una pantalla única envuelve los 3 cables conductores aislados y se tiene una capacidad K entre los conductores y una capacidad C entre un conductor y la pantalla puesta a tierra.

Para los dos primeros casos, cable unipolar y cable tripolar con campo radial, no existe ambigüedad alguna al fijar la capacidad C, pues ésta es única y define la capacidad entre fase y tierra.

En ausencia de defecto y en régimen trifásico equilibrado se tiene en cada fase una corriente capacitiva I_c, absorbida por la capacidad C del cable bajo la tensión simple V, fase tierra, a la frecuencia de la red:

Esta carga capacitiva, si es trifásica equilibrada, no produce, en general, perturbación alguna en la red y no afecta a las protecciones.

Sin embargo, cuando la red presenta un defecto a tierra, es decir, cuando una fase se pone a tierra, la capacidad de los cables es vista como una carga desequilibrada constituida por la capacidad C, entre las dos restantes fases sanas y la tierra, bajo la tensión compuesta U.

Por las dos fases sanas circulan unas corrientes de valor C_w U, desfasadas 60°; la suma de estas dos corrientes se llama corriente capacitiva I_c de la red en caso de defecto a tierra:

o, lo que es igual, I_c = 3 C_w V

En caso del cable tripolar con armadura, la corriente I_c que circula en régimen equilibrado, en ausencia de defecto es:

o sea I_c = (3 K + C) w V por fase, siendo nula la suma de las tres corrientes de fase.

Los fabricantes de cables dan generalmente el valor de la capacidad compuesta 3 K + C para los cables con armadura

Por el contrario, cuando la red presenta un defecto a tierra, es decir, cuando una fase está a tierra, la carga capacitiva comprende:

■ Las tres capacidades K, bajo la tensión compuesta, que constituye una carga equilibrada;

■ Las 3 capacidades C, de las que 2 están bajo tensiones compuestas desfasadas 60°, y la tercera, bajo una tensión nula, por hallarse cortocircuitada por el defecto.

La suma de estas corrientes (I_c por fase), llamada corriente capacitiva I_c de la red en caso de defecto a tierra, vale:

o sea: I_c = 3 Cw V.

En resumen, tanto para la determinación de la resistencia de una toma a tierra, como para la regulación de una protección de tierra, lo que interesa conocer es la corriente capacitiva, dada por la expresión: I_c = 3 Cw V, que sólo hace intervenir la capacidad C, cualquiera que sea el tipo de cable.

En la práctica, bajo la denominación de capacidad estrellada del cable, los fabricantes indican:

■ El valor de C para los cables de campo radial,

■ El valor de 3 K + C para los cables con armadura.

Para los cables con armadura, los fabricantes no suelen indicar el valor de C, pero, bajo demanda, facilitan los resultados de las 3 mediciones siguientes:

■ La capacidad C₁, medida entre un alma conductora y las otras dos almas unidas a la armadura metálica; esta capacidad responde al valor C₁ = 2 K + C,

■ La capacidad C₂ , medida entre las 3 almas conductoras, unidas entre sí, y la armadura metálica; su valor es C₂ = 3 C.

■ La capacidad C₃, medida entre las 2 almas conductoras, con la tercera unida a la armadura metálica; tiene en valor: C₃ = (3K – C) / 2.

De estas tres mediciones, la que más interesa es la C₂, de la que se deduce directamente el valor de: C = C₂/3.