Curs interactiu de l’assignatura d’Instal·lacions...

Curs interactiu de l’assignatura d’Instal·lacions Elèctriques 2

TITULACIÓ: E.T.I.E.

AUTOR: Gerard Vendrell Coll DIRECTOR: Lluís Massagués Vidal

DATA: Juny 2008

IDENTIFICACIÓ DEL PROJECTE

TÍTOL DEL PROJECTE: CURS INTERACTIU DE L’ASSIGNATURA D’INSTAL·LACIONS ELÈCTRIQUES 2

El projecte ha estat encarregat per:

ESCOLA TÉCNICA SUPERIOR D’ENGINYERIA

CAMPUS SESCELADES. AVINGUDA PAÏSOS CATALANS nº26 SANT PERE I SANT PAU 43007

(TARRAGONA)

El projecte és redactat per:

GERARD VENDRELL COLL NIF: 77.784.507-W PLAÇA MAJOR nº 7 RODONYÀ 43812 (TARRAGONA)

A 10 de maig del 2008

Curs Interactiu de l’Assignatura d’Instal·lacions Elèctriques 2 Memòria

3

ÍNDEX 1. Objecte del Projecte 7

2. Abast 7

3. Antecedents 7

4. Normes i Referències 7

4.1 Disposicions Legals i Normes Aplicades 7

4.2 Bibliografia 7

5. Definicions i Abreviatures 8

6. Requisits de Disseny 8

7. Anàlisi de Solucions 9

8. Resultats Finals 9

TEMA 1: Càlcul de corrents de curt circuit 1.1 Introducció 15

1.1.1 Definició 15

1.1.2 Origen 15

1.2 Tipus de Curt Circuits 15

1.2.1 Curt Circuits Simètrics 17

1.2.1.1 Causes de Curt Circuits Simètrics 17

1.2.2 Curt Circuit Asimètrics 18

1.2.2.1 Curt Circuit Bipolar Sense Contacte a Terra 18

1.2.2.2 Curt Circuit Bipolar amb Contacte a Terra / Contacte doble a Terra 18

1.2.2.3 Curt Circuit Unipolar a Terra 19

1.3 Conseqüències dels Curt Circuits 19

1.4 Estudi del Corrent de Curt Circuit 20

1.4.1 Plantejament Inicial 20

1.4.2 Curt Circuit Produït quan la FEM Passa pel seu Valor Màxim 21

1.4.3 Curt Circuit Produït quan la FEM és Nul·la 22

1.4.4 Consideracions 23

1.4.5 Característiques dels Períodes 24

1.5 Fonts i evolució del Corrent de Curt Circuit 28

1.5.1 Conceptes Previs i Simbologia 28

1.5.2 Escomesa 28

1.5.3 Màquina Síncrona 29

1.5.4 Màquina Asíncrona 29

1.6 Elements Necessaris per al Càlcul 30


4

1.6.1 Força Electromotriu 30

1.6.2 Corrents de Curt Circuit 31

1.6.3 Impedàncies dels Mitjans de Servei 34

1.6.3.1 Escomesa 34

1.6.3.2 Màquina Síncrona 34

1.6.3.3 Motor Asíncron 35

1.6.3.4 Transformador 35

1.6.3.5 Bobina Limitadora del Corrent de Curt Circuit 36

1.6.3.6 Condensadors en Sèrie 36

1.6.3.7 Cables i Línies Aèries 36

1.6.4 Exercici nº 1 39

1.6.5 Exercici nº2 49

TEMA 2: Esforços Provocats pels Corrents de Curt Circuit 2.1 Esforços Electrodinàmics Desenvolupats pel Curt Circuit 58

2.1.1 Justificació 58

2.1.2 Esforços Eletrodinàmics entre Dos Conductors Paral·lels 58

2.1.3 Generalitats Prèvies. Normes Generals per al Projecte de Barres Col·lectores 59

2.1.4 Exemple de Càlcul 60

2.2 Esforços Tèrmics Desenvolupats pel Curt Circuit 62

2.2.1 Justificació 62

2.2.2 Condicions i Mètodes de Càlcul. Escalfaments admissibles 62

2.2.3 Exemple d’aplicació 63

TEMA 3: Sobretensions 3.1 Conceptes Generals 66

3.1.1 Tipus de Sobretensions 66

3.1.2 Categories de Sobretensions 67

3.2 Sobretensions d’Origen Extern 68

3.2.1 Inducció Electrostàtica 68

3.2.2 Càrrega Progressiva dels Conductors pel fregament de l’Aire del Voltant 69

3.2.3 Càrrega Produïda per Tallar Diferents Superfícies de Nivell Elèctric 70

3.2.4 Descàrregues Directes. (Llamps) 70

3.2.4.1 Origen 71

3.2.4.2 Característiques 71

3.2.4.3 Conseqüències 72

3.2.5 Inducció Produïda per Descàrregues Elèctriques Properes 73


5

3.3 Sobretensions d’Origen Intern 73

3.3.1 Sobretensions de Maniobra 73

3.3.2 Sobretensions de Servei 75

Annex: Ones Errants 75

TEMA 4: Protecció Contra Sobretensions 4.1 Conceptes Generals 78

4.1.1 Objectiu 78

4.1.2 Nivell de Protecció 78

4.1.3 Tensió de Prova 78

4.1.4 Tensió de Resposta 79

4.1.5 Característica de Xoc. (Forma d’Ona). 79

4.1.6 Tensió de Xoc 79

4.1.7 Tensió de Resposta de Xoc de 50% 79

4.1.8 Factor de Xoc 79

4.1.9 Temps Disruptiu 79

4.2 Condicions a Complir per un Dispositiu de Protecció Contra Sobretensions 80

4.3 Postes a Terra 81

4.3.1 Definició 81

4.3.2 Objectiu 81

4.3.3 Fonament 83

4.3.4 Constitució Bàsica 83

4.3.5 Representació Esquemàtica i Parts d’un Circuit de Posta a Terra 84

4.3.5.1 Conductor de Protecció 84

4.3.5.2 Conductor d’Unió Equipotencial Principal 85

4.3.5.3 Conductor de Terra 86

4.3.5.4 Conductor d’Equipotencialitat Suplementària 87

4.3.5.5 Born Principal de Terra o Punt de Posta a Terra 87

4.3.5.6 Presa de Terra. Elèctrodes 88

4.3.5.6.a Definició i Naturalesa 88

4.3.5.6.b Constitució 88

4.3.5.6.c Exemples esquemàtics de Sistemes d’Elèctrodes 91

4.3.5.6.d Determinació Orientativa del Nombre de Piques Verticals 91

4.3.5.6.e Resistència de Terra 93

4.3.5.6.e.1 Exemples gràfics de Resistència de Terra de Sistemes d’Elèctrodes 94


6

4.3.6 Posta a Terra per Motius de Protecció: Esquemes d’Unió a Terra (Règims de Neutre)

98

4.3.6.1 Introducció 98

4.3.6.2 Denominació 98

4.3.6.3 Esquema TT. Neutre i Masses a Terra 99

4.3.6.4 Esquema TN. Posta a Neutre. 100

4.3.6.5 Esquema IT. Neutre Aïllat 104

4.3.6.6 Elecció d’un Esquema d’Unió a Terra 107

4.3.7 Posta a Terra de Centres de Transformació 110

4.3.7.1 Introducció 110

4.3.7.2 Elements per al Càlcul. Document UNESA 111

4.3.7.3 Exemple d’Utilització del Document UNESA 117

4.4 Mesura de la Resistivitat del Terreny 125

4.4.1 Concepte de Resistivitat del Terreny 125

4.4.2. Factors que Determinen la Resistivitat del Terreny 125

4.4.2.1 Tipus de Terreny 125

4.4.2.2 Humitat/Nivell de les Aigües Subterrànies 126

4.4.2.3 Temperatura 127

4.4.3 Justificació / Objectiu de la Mesura 128

4.4.4 Mètode de Quatre Elèctrodes 128

4.4.5 Mètode de Wenner 129

4.4.6 Mètode de Schlumberger 130

4.4.7 Factors que Influeixen en la Precisió de la Mesura 130

4.4.8 Principi de Funcionament dels Aparells de Mesura 132

4.5 Coordinació d’Aïllament 135

4.5.1 Conceptes Generals 135

4.5.2 Aplicació de la Coordinació d’Aïllament a la Protecció contra sobretensions 138

4.5.2.1 Coordinació d’Aïllament entre Línies Elèctriques i Estacions Transformadores

139

4.6 Catàlegs de Dispositius de Protecció 140

Annex Parallamps 142


7

1 Objecte del projecte

L’objecte del present projecte és la edició d’un software de suport a la docència de l’assignatura d’Instal·lacions Elèctriques 2, impartida a l’Escola Tècnica Superior d’Enginyeria de la Universitat Rovira i Virgili.

2 Abast

El destinatari del projecte és el Departament d’Enginyeria Electrònica, Elèctrica i Automàtica de la Universitat Rovira i Virgili.

El seu àmbit d’aplicació esta destinat a la docència de l’assignatura “Instal·lacions Elèctriques 2”.

3 Antecedents

Actualment no es disposa de software destinat a la docència de l’assignatura d’Instal·lacions Elèctriques 2. A banda d’editar aquest software de nova creació, també es vol aprofundir i ampliar aspectes de l’assignatura i, amb catàlegs tècnics d’empreses del sector, mostrar l’aparellatge utilitzat.

Es vol que el software sigui còmode d’utilitzar, considerant que té finalitats didàctiques, i que partint de les bases teòriques es mostrin les seves aplicacions, amb exemples, com ara el càlcul de les instal·lacions de posta a terra de centres de transformació.

4 Normes i Referències

4.1 Disposicions Legals i Normes Aplicades

- Reglament Electrotècnic per a Baixa Tensió. - Reglament d’Alta Tensió. - Reglament sobre Condicions Tècniques i Garanties de Seguretat en Centrals

Elèctriques, Subestacions, i Centres de Transformació. - Normes VDE. - Normes ICE. - Normes UNESA. - Normes UNE.

4.2 Bibliografia - Corrientes de cortocircuito en redes trifásicas. Roeper. Editorial Marcombo.

- Problemas de Ingeniería de puesta a tierra. Miguel de la Vega Ortega. Editorial Limusa 2002.

- Seguridad en las instalaciones eléctricas. José Roldán Viloria. Editorial Thomson – Paraninfo 3003.


8

- Estaciones de transformación y distribución. Protección de sistemas eléctricos. José Ramírez Vásquez. Ediciones CEAC 1994.

- Guia Técnica de aplicación del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión. Real Decreto 842/2002. Editorial Thomson-Paraninfo 2005.

- Instalaciones Eléctricas. Diversos autors. Editat per SIEMENS 1989.

- Elementos de diseño de subestaciones eléctricas. Gilberto Enríquez Harper. Editorial Limusa 2004.

- Catàlegs comercials de les empreses: INAEL, ARTECHE, CIRPROTEC i ABB.

5 Definicions i Abreviatures

- RBT: Reglament Electrotècnic per a Baixa Tensió.

- ITC: Instrucció Tècnica Complementària.

- F.E.M: Força Electromotriu.

- CT: Centre de Transformació.

- BT: Baixa Tensió.

- A.T: Alta Tensió.

- R.D: Reial Decret.

- R.C.T.G.S.C.E.S.C.T: Reglament sobre Condicions Tècniques i Garanties de Seguretat en Centrals Elèctriques, Subestacions, i Centres de Transformació.

- PIA: Petit Interruptor Automàtic.

- ID: Interruptor Diferencial.

- CPI: Controlador Permanent d’aïllament.

- MIE: Ministeri d’Indústria i Energia.

- BOE: Butlletí Oficial de l’Estat.

6 Requisits de Disseny

El projecte haurà de funcionar amb les possibilitats de hardware que ofereix la Universitat Rovira i Virgili i haurà de ser apte en qualsevol entorn amb capacitat per visualitzar fitxers PowerPoint (.ppt).

El contingut del projecte s’adaptarà al programa de l’assignatura “Instal·lacions Elèctriques 2”, que consta de 4 blocs:

- Càlcul de corrents de curt circuit: Causa, naturalesa i efectes dels curt circuits. Estudi del corrent de curt circuit. Definició de conceptes. Exercicis.

- Esforços provocats pels corrents de curt circuit: Esforços electrodinàmics desenvolupats pel curt circuit. Esforços tèrmics desenvolupats pel curt circuit.

- Sobretensions: Conceptes generals. Sobretensions d’origen extern. Sobretensions d’origen intern.


9

- Protecció contra sobretensions: Conceptes generals. Coordinació de l’aïllament.

El disseny haurà de permetre que la utilització del projecte sigui eficient tant si es realitza tutelada com si es realitza sense orador.

7 Anàlisi de Solucions

Per una banda, la relació entre els diferents apartats de que consta cada bloc de l’assignatura fan que sigui necessària una estructura seqüencial, ja que sovint l’assimilació de nous conceptes implica el coneixement dels anteriors.

Per altre banda, a causa de les característiques de l’assignatura (càlculs, gràfics, taules, normativa...), una estructura totalment seqüencial pot arribar a ser un inconvenient per al correcte seguiment del curs.

Es decideix, per tant, que el curs interactiu tindrà una estructura seqüencial però que a la vegada disposarà d’enllaços a disposició de l’usuari. Aquests enllaços serviran per a consultar gràfics, realitzacions de càlculs, catàlegs comercials, ampliacions de conceptes...

Els enllaços estaran convenientment indicats:

Figura 1: Indicador d’enllaç

S’opta per incorporar al projecte animacions per a facilitar-ne la comprensió.

8 Resultats Finals

El curs interactiu satisfà plenament el contingut del programa de l’assignatura i, a més a més, en fa una ampliació (encaminada cap els aspectes més pràctics) seguint un fil conductor que a la vegada presenta ramificacions, les quals permeten un accés ràpid a la consulta de gràfics, taules de normativa, catàlegs, esquemes elèctrics....sense que el guió principal quedi difuminat.

Per a la correcta utilització del “Curs interactiu de l’assignatura d’instal·lacions elèctriques 2”, cal tenir instal·lats i en correcte funcionament els següents components de hardware a l’ordinador:

- Processador Pentium II (o superior).

- 64Mb de memòria RAM.

- Disc dur amb una capacitat mínima de 70Mb.

- Lector de CD-ROM.

Pel que fa al software els requeriments són els següents:

- Windows 98 SE (o superior).

- Visualitzador de documents PowerPoint.

- Visualitzador de documents PDF (per visualitzar els catàlegs).


10

INSTAL·LACIÓ DEL CURS INTERACTIU Sortir de qualsevol programa que s’estigui executant.

Introduir el CD del “Curs Interactiu d’Instal·lacions Elèctriques 2” dintre del lector de CD-ROM; s’executarà automàticament el programa d’instal·lació, si no es així obrir “Mi PC” i fer click a la icona “Inst Elec 2”.

Figura 2: Mi PC.


11

Sortirà la següent pantalla:

Figura 3: Presentació de la instal·lació

Per continuar, cal fer click a OK.

En la següent finestra es demana el directori on es vol instal·lar el curs.

Figura 4: Escollir directori

Si no es vol canviar, prémer el botó de l’ordinador amb el punter del ratolí o Intro des del teclat.


12

En la següent finestra demana on es vol col·locar l’accés directe des del menú Inicio, si no es canvia, crearà un accés dintre de Programas -> Curs interactiu d’Instal·lacions Elèctriques (si es desitja es pot canviar).

Figura 5: Escollir accés directe

Una vegada instal·lat sols cal acceptar:

Figura 6: Acceptació de la Instal·lació.


13

Una vegada acceptat ja es tenen, al menú Inicio -> Programas -> Curs interactiu d’Instal·lacions Elèctriques, els accessos directes al diferents fitxers de Power Point.

Figura 7: Accés al curs interactiu


14

TTEEMMAA 11

CCààllccuull ddee ccoorrrreennttss ddee

ccuurrtt cciirrccuuiitt

Tarragona, Maig de 2008

Autor: Gerard Vendrell Coll

Enginyer Tècnic Industrial en Electricitat


15


16


17


18


19


20


21


22


23


24


25


26


27


28


29


30


31


32


33


34


35


36


37


38


39


40


41


42


43


44


45


46


47


48


49


50


51


52


53


54


55


56


57

TTEEMMAA 22

EEssffoorrççooss pprroovvooccaattss ppeellss ccoorrrreennttss ddee ccuurrtt cciirrccuuiitt





58


59


60


61


62


63


64


65

TTEEMMAA 33

SSoobbrreetteennssiioonnss





66


67


68


69


70


71


72


73


74


75


76


77

TTEEMMAA 44

PPrrootteecccciióó ccoonnttrraa ssoobbrreetteennssiioonnss





78


79


80


81


82


83


84


85


86


87


88


89


90


91


92


93


94


95


96


97


98


99


100


101


102


103


104


105


106


107


108


109


110


111


112


113


114


115


116


117


118


119


120


121


122


123


124


125


126


127


128


129


130


131


132


133


134


135


136


137


138


139


140


141


142

Curs interactiu de l’assignatura d’Instal·lacions...

Documents

Transcript of Curs interactiu de l’assignatura d’Instal·lacions...