Download - 10.- Redes Subterráneas
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
1/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
2/61
NOMENCLATURA DE CABLES
N Cobre.
K Plomo.
S Pantalla de cobre.
A Cubierta de yute.
B Armadura de fleje de acero.F Armadura de alambre plano.
R Armadura de alambre redondo.
Z Armadura de alambre de perfil 3.
G Contra espiral de un alambre chato en sentido contrario de la armadura.
Gb Cinta de acero sobre la armadura aplicada en dirección opuesta y
cubriendo por lo menos el 50 %Y Plásticos o termoplásticos
Pe Polietileno
XLPE Polietileno reticulado
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
3/61
EJEMPLOS DE NOMENCLATURA
NKY - Cable de cobre con aislamiento de papel impregnado en aceite, con envoltura de
plomo y forro externo de termoplástico.
NKBA- Cable de cobre con aislamiento de papel impregnado en aceite, envoltura de
plomo, cubierta protectora interior, armadura de fleje de acero y cubierta
exterior de yute alquitranado.
NYY - Cable de cobre con aislamiento termoplástico y forro exterior termoplástico.
NYSY - Cable de cobre, aislamiento termoplástico, pantalla de cinta de cobre y cubierta
exterior de termoplástico.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
4/61
EJEMPLOS DE NOMENCLATURA
- Conductores de sección circular con una “r”
- Conductores de sección sectorial con una “s”
- Conductores unifilares con una “e”- Conductores multifilares con una “m”
Ejemplos:
NKY 3x35 re 10 kVNYY 3x35 sm 1 kV
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
5/61
NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS
Cubierta exterior
Cubierta protectora
Aislamiento
Alma o Conductor
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
6/61
NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS
Cubierta exterior
Cubierta protectora
Aislamiento
Alma o Conductor
Cu electrolíticorecocido, cableadas,circulares osectoriales
Sección mínima:
RP – 16 mm2 cablesmultipolares
25 mm2 cablesunipolares
RS – 6 mm2conductor de fase
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
7/61
NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS
Cubierta exterior
Cubierta protectora
Aislamiento
Alma o Conductor
Cinta de papel impregnado de aislanteTermoplásticoPolietileno reticulado
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
8/61
NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS
Cubierta exterior
Cubierta protectora
Aislamiento
Alma o Conductor
PantallaCubiertas metálicasArmaduras
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
9/61
NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS
Cubierta exterior
Cubierta protectora
Aislamiento
Alma o Conductor
Material termoplástico u otros
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
10/61
CABLES DE ENERGÍA
NYY
Conductores de cobre recocido,sólido o cableado: concéntrico,comprimido, compactado osectorial. Aislamiento de PVC ycubierta exterior de PVC colornegro
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
11/61
CABLES DE ENERGÍA
NYY Duplex y Triple
Conductores de cobreelectrolítico recocido, sólido o
cableado comprimido ocompactado. Aislamiento ycubierta individual de PVC. Enla conformación duplex los dosconductores son trenzados
entre sí. En la conformacióntriple, tres conductores sonensamblados en forma paralelamediante una cinta de sujeción
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
12/61
CABLES DE ENERGÍA
NYBY
Conductores de cobre recocido
sólido o cableado comprimido,compactado o sectorial.Aislamiento de PVC, cableadosentre si relleno de PVC,armadura de dos flejes de acero
y cubierta exterior de PVC colornegro
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
13/61
CABLES DE ENERGÍA
NKY Baja Tensión
Conductor de cobre electrolíticorecocido, sólido o cableadoconcéntrico o sectorial.Aislamiento de papelimpregnado en aceite "nomigrante”. Chaqueta interior de
aleació
n de plomo y protecció
nexterior con una cubierta dePVC color negro(descontinuado en Perú)
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
14/61
CABLES DE ENERGÍA
NKY Media Tensión
Conductor de cobre electrolítico
recocido, sólido o cableadoconcéntrico o sectorial.Aislamiento de papelimpregnado en aceite "nomigrante". Chaqueta interior de
aleación de plomo y protecciónexterior con una cubierta dePVC color negro(descontinuado en Perú)
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
15/61
CABLES DE ENERGÍA
N2XY
Conductores de cobreelectrolítico recocido, sólido o
cableado. Aislamiento depolietileno reticulado, cubiertaindividual de PVC. En laconformación duplex los dosconductores son trenzados
entre sí. En la conformacióntriple, tres conductores sonensamblados en forma paralelamediante una cinta de sujeción
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
16/61
CABLES DE ENERGÍA
N2YSY Tripolar
N2XSY Unipolar
N2YSEY Tripolar
N2XS2Y-S
NA2XS2Y-S
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
17/61
LEY DE OHM TÉRMICA
DV = IR
DV = caída de tensión entre dos puntos.I = intensidad de corriente.
R = resistencia al paso de la corriente.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
18/61
LEY DE OHM TÉRMICA
Dt = WR
Dt = caída de temperatura, °CW = cantidad de calor, W
R = resistencia térmica del medio ( °C - cm / w )
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
19/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE
tc ta
R
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
20/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE
DT = Tc - Ta
Suponiendo que el calor producido sólo se debe al paso I
Wc = Rc I2
Rc = resistencia eléctrica del conductor, Ohm.
I = corriente en A.
De ambas expresiones, en la Ley de Ohm Térmica se tiene:
Tc - Ta = RcI2 R
________
\ I = Ö tc - taRcR
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
21/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE
Se sabe que Rc = r L
S
L = long. del conductor (podemos tomar L = 1m ).
r = resistividad del conductor.S = sección transversal del conductor.
________\ I = Ö S(tc – ta)rR
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
22/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE
Realmente en la práctica se tiene:
- Además de pérdidas por efecto Joule, en el conductor hay un incremento de pérdidas
por efecto superficial y de proximidad en corriente alterna.
- Existen pérdidas en los dieléctricos por efecto capacitivo.
- Pérdidas en los recubrimientos metálicos, por corrientes parásitas.
- Pérdidas en los tubos metálicos, si el cable va instalado en dichos tubos.
- Generalmente los cables tienen más de un conductor (2,3 ó 4).
- La corriente en el cable no es constante, varia de acuerdo al diagrama de carga.
- Generalmente se instala varios cables por lo que se altera la temperatura del medio
ambiente.- Los aislantes presentan gran resistencia al paso del calor, la resistividad térmica del terreno es variable,
según las estaciones climáticas y humedad
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
23/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLEPUBLICACIÓN 287 - IEC
DT = (I2 R + ½ Wd) T1 + [I2R (1+ l1)+ Wd ] nT2 +[ I2R(1+l1 +l2) + Wd] n (T3 + T4)
Donde :
I = corriente de un conductor - A
DT = elevación de temperatura en el conductor sobre la temperatura ambiente - oCR = resistencia a corriente alterna por unidad de longitud de un conductor a la máxima
temperatura de operación W /cmWd= pérdida dieléctrica por unidad de longitud para el aislamiento alrededor del
conductor W/cm
T1 = Resistencia térmica por unidad de longitud entre un conductor y el revestimiento -oC - cm/w
T2 = Resistencia térmica por unidad de longitud del relleno entre el revestimiento y la
armadura o blindaje - o
C - cm/w.
T3 = Resistencia térmica por unidad de longitud del forro externo del cable - o
C -
cm/wT4 = Resistencia térmica por unidad de longitud entre la superficie del cable y el medio
alrededor - o
C - cm/w
n = números de conductores en el cable (igual sección y transportan la misma carga).
l1 = relación de pérdidas entre el revestimiento metálico y las pérdidas totales en todoslos conductores.
l2= relación de pérdidas entre la armadura y las pérdidas totales en todos losconductores.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
24/61
CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE
La corriente permisible es obtenida como sigue:
I= [ Dt - Wd [½ T1 + n (T2 + T3 + T4 ) ] ] ½
RT1 + nR( 1+ l1 )T2 + nR (1+l1 +l2 ) + Wd] n (T3 + T4 )
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
25/61
CAPACIDAD DE CORRIENTE - TABLAS
Son para la siguiente clase de servicio: Un período de operación continua de 10 horas
como máximo, predominantemente a plena carga, seguido de otro período de al menosla misma duración, con una carga máxima del 60% de la plena carga.
- En el caso de carga permanente y constante, los valores deben reducirse con un factor
de 0.75.
- La disposición de los cables es un cable multipolar por separado; o tres cables
unipolares en disposición horizontal o en triángulo
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
26/61
CAPACIDAD DE CORRIENTE - TABLAS
- Los parámetros considerados son:
· Resistividad térmica del suelo - 100oC x cm/W
· Profundidad de tendido {0.70 m RP
{0.60 m RS
· Temperatura del suelo a la profundidad de tendido 20oC
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
27/61
CAPACIDAD DE CORRIENTE - TABLAS
Cualquier otra condición fuera de las especificadas implicará regímenes de operación
fuera de las condiciones normales, por lo que los valores de capacidad de corrientedeben ser afectados de los factores de corrección según sea el caso:
· Factor de corrección relativo a temperatura del suelo.
· Factor de corrección relativo a la resistividad térmica del suelo.
· Factor de corrección relativo a la proximidad de otros cables.
· Factor de corrección relativo a la profundidad de tendido.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
28/61
CAPACIDAD DE CORRIENTE - TABLAS
- La capacidad de corriente de cables tendidos en ductos está dada para las siguientes
condiciones:
· Temperatura del suelo...............................................................200C· Resistencia térmica del suelo...................................................100
0C - cm/w
· Profundidad de tendido..............................................................1,20 m - RP
1,00 m - RS
· Resistividad térmica del material que constituye el ducto.........1000C - cm/w
También se aplicarán factores de corrección cuando las condiciones son distintas.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
29/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
30/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
31/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
32/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
33/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
34/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
35/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
36/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
37/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
38/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
39/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
40/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
41/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
42/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
43/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
44/61
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
45/61
UBICACIÓN DE CIRCUITOS
SP AP Agua Desagüe Agua SP
Gas
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
46/61
UBICACIÓN DE CIRCUITOS
Circuitos a
ambos lados
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
47/61
INSTALACIÓN EN ZANJARed Primaria
0,70 m
0,20 m
0,10 m
Arena o Tierra cernida Cable de Energía
Ladrillo o Placade cemento
Cinta Señalizadora
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
48/61
INSTALACIÓN EN ZANJARed Secundaria
0,60 m
0,10 m
Arena o Tierra cernida Cable de Energía
Cinta Señalizadora(eventual)
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
49/61
CABLES MULTIPOLARES NKY – 10 kV
Sección
(mm2)
R(70 ºC)
(W /km)X
(W /km)Z(W /km) (cos f= 0.3)
3 x 6
3x10
3x16
3x25
3x35
3x50
3x70
3x95
3,69
2,19
1,38
0,871
0,628
0,464
0,325
0,231
0,152
0,148
0,144
0,128
0,117
0,114
0,109
0,103
3,3872
2,0355
1,3048
0,8397
0,6162
0,4673
0,34
0,2366
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
50/61
CABLES TRIF ÁSICOS NYY – 0,6/1 kV
Sección
(mm2)
R(80ºC)
(W /km)X
(W /km)F.C.T
3f (380/220V)
3x6
3x103x16
3x25
3x35
3x70
3x95
3x120
3x1503x240
3x300
3x400
3x500
3x800
3,6823
2,20711,3792
0,8824
0,4412
0,3151
0,2323
0,1829
0,14710,0914
0,0729
0,0544
0,0433
0,0272
0,12
0,1180,118
0,111
0,110
0,103
0,103
0,103
0,0980,098
0,098
0,095
0,094
0,090
0,00566
0,003430,002177
0,001418
0,000749
0,000553
0,000428
0,000357
0,0002950,000210
0,000182
0,000152
0,000135
0,000107
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
51/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RS
Cable NYY - 3 f; directamente enterrado en terreno formado de arena con algo dearcilla y piedras medianas, sin compactación, seco, temperatura ambiente máxima de
35ºC, tensión 220V, 6 W/m2, área por vivienda 160 m
2, factor de potencia 0,9 (atraso),
temperatura máxima admisible en el cable = 80ºC
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
52/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RS
Circuito Nº 1 - S.Particular
Punto 1 2 2,1 3 3,1 4 5 5,1 6 6,1 7
Nc 6 - 6 - 6 6 - 6 - 8 4
S Nc 42 36 6 30 6 24 18 6 12 8 4FS 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Pot(S.P)
(kW) 20,16 17,88 2,88 14,4 2,88 11,52 8,64 2,88 5,76 3,84 1,92
Pot(C.E.)
(kW)
- - - - - - - - - - -
SP (C.E.)(kW)
- - - - - - - - - - -
Pot.
Total(kW) 20,16 17,28 2,88 14,4 2,88 11,52 8,64 2,86 5,76 3,84 1,92
I(A) 58,8 50,4 8,4 42 8,4 33,6 25,2 8,4 16,8 11,2 5,6
Ia(A) 87,8 75,2 12,5 62,7 12,5 50,2 37,6 12,5 25,1 16,7 8,4
S (mm2)
16 16 6 16 6 6 6 6 6 6 6
L (m) 30 30 90 20 30 30 30 80 12 40 70
DV(V) 3,94 3,38 4,40 1,88 1,47 5,87 4,4 3,92 1,17 2,61 2,28SDV(V) 3,94 7,32 11,72 9,2 10,67 15,07 19,47 23,39 20,64 23,25 22,92
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
53/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RS
Pot. (SP) (kW) = S Nc x Fs. x P máx (W) x 1Consumidos 1000
I(A) = Pot. Total (kW) x 1000
Ö 3 x V x Cos f
Ia = corriente aparente
Ia = I .
Producto de factores de corrección
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
54/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RS
- Resistencia térmica del suelo = 200ºC - cm/w. Factor de corrección por resistencia
térmica del terreno de 200 ºC - cm/W 0,77
(suponiendo sección de 35 a 90 mm2)
- Factor de corrección por temperatura ambiente de 35ºC ________________ 0,87
Ia = I = I _
0,77 x 0,87 0,6699
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
55/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RP
Se emplea cable NKY – 3 f - 10 kV, condiciones idénticas al problema anterior,temperatura admisible en cable 70 ºC.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
56/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RP
Tramo P(kVA) SP(kVA) L (km) I(A) Ia (A) SPxL S(mm ) (%)DV (%)SDV4-3 50 50 0,290 2,88 4,13 14,5 16 0,019 0,0812
3-2 50 100 0,018 5,77 8,27 1,8 16 0,0023 0,0622
2.1-2 50 50 0,160 2,88 4,13 8 16 0,0104 0,0703
2-1 150 0,200 8,66 12,42 30 16 0,0391 0,05991.CT 50 200 0,080 11,55 16,57 16 16 0,0208 0,0208
I = S P (kVA) = SP (kVA)Ö3 x 10 17.32
DV(%) = kVA x L x Z10 x V
2
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
57/61
EJEMPLO C ÁLCULO DE RP
- Resistencia térmica del suelo = 200ºC - cm/W
Factor de correcció
n (suponiendo 0,83sección de 16 mm2 - hasta 25 mm2)
mínima por cables multipolares.
- Factor de corrección por temperatura ambiente de 35ºC ____________________0,84
Ia = I = I _
0,83 x 0,84 0,6972
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
58/61
COMPROBACIÓN POR CORTOCIRCUITO
Para ello se debe conocer la potencia de cortocircuito en el punto de alimentación _SE.60/10kV, dado por el Concesionario del Servicio Eléctrico.
Por normalización de los equipos de protección se exige que estos tengan un poder de
ruptura de 200 a 250 MVA
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
59/61
COMPROBACIÓN POR CORTOCIRCUITO
- Supongamos para el problema una PCC = 100 MVA, y la apertura del equipo de
protección en 0,2s.
PCC = Potencia de cortocircuito -> corriente máxima de c.c. a la tensión nominal.
Poder de Ruptura = La máxima corriente de c.c. que puede (abrir) interrumpir un equipo
de protección a la tensión nominal.
Icc (A) = PCC (MVA) x 1000 = 100 MVA x 1000 = 5 780,3 A
Ö 3 x 10kV Ö 3 x 10kV
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
60/61
COMPROBACIÓN POR CORTOCIRCUITO
De curva (condiciones supuestas t inicial = 85ºC, t final = 160ºC)
para 16 mm2 y 0,2 s se puede llegar a 7 500 A
7 500 A > 5 780 A
El cable estará bien diseñado.
-
8/17/2019 10.- Redes Subterráneas
61/61
COMPROBACIÓN POR CORTOCIRCUITO
Existen fabricantes que recomiendan lo siguiente:
Icc = 110 x S
Ö t
Para Cu, asume que los cables están inicialmente a 60º C y temperatura al fina del C.C.
no sobrepasa 150º C
Icc = corriente de cortocircuito (A)
S = secció
n conductor Cu (mm
2
)t = tiempo duración del corto circuito (s)