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DISEÑO DE LA RED PRIMARIA

ÍNDICE

1. Introducción 1

2. Objetivo 1

3. Red subterránea 1

3.1. Bases de cálculo 1

3.2. Caída de tensión permisible 2

3.3. Temperatura de operación y de ambiente 2

3.4. Tensión nominal 2

3.5. Capacidad de corriente 3

3.5.1. Factor de corrección relativo a la temperatura del suelo (Ft) 3

3.5.2. Factor de corrección relativo a la resistividad térmica del suelo (Frtt) 3

3.5.3. Factor de corrección relativo a la proximidad de otros cables (Fpc) 3

3.5.4. Factor de corrección relativo a la profundidad de tendido (Fpt) 3

3.6. Cable N2XSY 4

3.7. Terminales de media tensión 5

3.8. Ubicación y trazo 5

4. Red aérea 7

4.1. Consideraciones eléctricas 7

4.1.1. Resistencia 7

4.1.2. Reactancia 8

4.1.3. Calentamiento 8

4.1.4. Cálculos mécanicos de conductores 8

4.1.5. Comportamiento frente al medio ambiente 9

4.2. Tipos de conductores para redes aéreas 9

4.3. Distancias mínimas de seguridad 10

4.4. Cálculos eléctricos 12

4.5. Corriente de choque 13

I. Datos de entrada 14

II. Selección del terminal de MT 21

3. Resumen 25

4. Mapa conceptual 26

5. Preguntas de autocomprobación 27

Diseño de la Red Primaria

6. Respuestas de autocomprobación 27

7. Glosario 28

8. Bibliografia 29



1. INTRODUCCIÓN

Al diseñar una subestación eléctrica de distribución, se debe tener especial cuidado al momento de decidir el calibre y tipo de conductor alimentador, ya sea para una subestación aérea o subterránea; para esto, tenemos que desarrollar criterios con base técnica, para que la selección garantice su óptima operación, la seguridad de la instalación y la calidad en el servicio. Para cumplir esta tarea, necesitamos apoyarnos en el cálculo, pero sin descuidar los criterios arriba mencionados. Como respaldo a los cálculos y a la aplicación de criterios de diseño, es obligatorio tomar como referencia las normas técnicas nacionales e internacionales. Hay que recordar que para la instalación de los alimentadores los operadores deben respetar los procedimientos, las normas y las recomendaciones de los fabricantes.

En la presente unidad nos encargaremos del dimensionamiento del alimentador principal de una subestación, pudiendo ser aéreos o subterráneos.

2. OBJETIVOS• Seleccionar el calibre adecuado del alimentador de una red primaria subterránea.

• Dimensionar el alimentador de media tensión de una red aérea.

• Utilizar las normas y recomendaciones de los fabricantes.

3. RED SUBTERRÁNEA

3.1. Bases de cálculo

Normas aplicables:

• Código Nacional de Electricidad - Suministro 2011

• Ley de Concesiones Eléctricas N° 25844

• Normas DGE/MEM vigentes.

1


Normas internacionales:

• IEC (International Electrotechnical Commission)

• ANSI (American National Standard Institute)

• VDE (Verband Deutsher Electrotechniker)

3.2. Caída de tensión permisible

La sección de los conductores alimentadores deberá calcularse de tal forma que la caída de tensión desde el punto de diseño fijada por la suministradora hasta nuestra subestación, no debe exceder 3,5% de la Vn y 6% para sistemas de distribución rural.

SUBESTACION PROYECTADA

ΔV% < 3,5% Un

PUNTO DE DISEÑO

Figura 1: Máxima caída de tensión.

3.3. Temperatura de operación y de ambiente

La temperatura de operación de un cable está limitada a la máxima temperatura que puedan resistir sus aislamientos sin peligro de deteriorarse.

Cuando los cables trabajan en condiciones de cortocircuito se hallan expuestos a sobrecalentamientos excesivos y a esfuerzos electrodinámicos intensos.

3.4. Tensión nominal

De acuerdo a la R.M.N° 065-87-EM/DGE

Tabla 1: Tensión nominal, máxima del sistema y máxima del equipo.

Tensión nominal(kV)

Tensión máxima del sistema (kV)

Tensión máxima del equipo (kV)

10 10,5 1213,2 / 7,62 13,8 15

20 21 2422,9 / 13,2 24 27

La tensión nominal de un cable, debe ser mayor o igual a la tensión máxima del sistema.

Δ V% < 3,5% Un

SUBESTACIÓN PROYECTADA

2


3.5. Capacidad de corriente

La capacidad de corriente de los cables indicados en las tablas de características de los fabricantes ha sido establecida bajo ciertas condiciones de instalación:

• Según la clase de servicio.

• Según la disposición de los cables.

• Según la resistividad térmica del suelo.

• Profundidad de tendido.

• Temperatura del suelo a la profundidad de tendido.

Los cables normalmente son instalados a diferentes condiciones, por lo que los valores de capacidad de corriente dados en la tablas, deberán ser afectadas por los factores de corrección según sea el caso.

3.5.1. Factor de corrección relativo a la temperatura del suelo (Ft)

Es dado según la tabla del CNE Suministro, en función de la temperatura del suelo a la profundidad de instalación del cable y la temperatura máxima admisible en los conductores (capacidad térmica de los cables).

3.5.2. Factor de corrección relativo a la resistividad térmica del suelo (Frtt)

Se da en la tabla del CNE, en función a su composición y humedad.

3.5.3. Factor de corrección relativo a la proximidad de otros cables (Fpc)

Este factor es establecido considerando la proximidad de otros cables o sistemas de cables unipolares de la misma sección y que transportan la misma potencia. Es dado en tablas del CNE.

3.5.4. Factor de corrección relativo a la profundidad de tendido (Fpt)

En función a la profundidad de tendido, a la tensión nominal y a la sección de los cables utilizados.

La capacidad nominal del cable a las condiciones de instalación se verá afectada por el factor de corrección total.

Factores de corrección:

FC = FCt * FCrtt * FCpc * FCpt

FCt : Por temperatura del terreno.

FCrtt : Por resistividad térmica del terreno.

FCpc : Por proximidad de otros cables.

FCpt : Por profundidad de tendido.

3


3.6. Cable N2XSY

El cable utilizado para alimentar redes de MT es el cable seco N2XSY, anteriormente se utilizaba el NKY actualmente ya no se fabrica este tipo de cable.

El N2XSY es un conductor de cobre electrolítico recocido, cableado compactado. Compuesto semiconductor extruido sobre el conductor. Aislamiento de Polietileno Reticulado (XLPE), compuesto semiconductor extruido y cinta o alambres de cobre electrolítico sobre el conductor aislado. Cubierta externa de PVC.

Temperatura del conductor de 90 °C para operación normal, 130 °C para sobrecarga de emergencia y 250 °C para condiciones de corto circuito. Excelentes propiedades contra el envejecimiento por calor. Resistencia al impacto y a la abrasión. Resistente a la luz solar, intemperie, humedad, ozono, ácidos, álcalis y otras sustancias químicas a temperaturas normales. Retardante a la llama.

Tabla 2: Características del cable N2XSY.

Sección Nominal

Resistencia DC a 20 oC

Resistencia AC

Reactancia Inductiva Ampacidad

Enterrado (20 oC)

Ampacidad Aire

(30 oC)(A) (A)(A) (B)

mm2 Ohm/km Ohm/km

Ohm/km

Ohm/km

Ohm/km (A) (A) (A) (A)

50 0,387 0,494 0,494 0,276 1 0,171 1 250 230 280 24570 0,268 0,342 0,342 0,263 8 0,162,2 305 280 350 30095 0,193 0,247 0,247 0,252 8 0,153 9 365 330 425 365

120 0,153 0,196 0,196 0,243 9 0,147 1 410 375 485 420

240 0,075 4 0,098 0,098 0,221 1 0,131 7 580 545 720 630

300 0,060 1 0,078 0,08 0,214 3 0,127 8 645 610 815 720

500 0,036 6 0,05 0,052 0,200 4 0,119 4 770 765 1 015 930

Las características de la Tabla 2 están dadas a las siguientes condiciones:

(A) = 3 cables unipolares en formación tripolar, tendidos paralelos con una separación de 7 cm.

(B) = 3 cables unipolares en formación tripolar, tendidos, agrupados en triángulo, en contacto.

Bajo las siguientes condiciones:

• Temperatura del suelo = 20 °C

• Temperatura del aire = 30 °C

• Resistividad del suelo = 1 Ω.m

• Profundidad de instalación = 700 mm

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3.7. Terminales de media tensión

El terminal pre moldeado es para finalizar el aislamiento eléctrico de un cable de media tensión. El objetivo es eliminar el gradiente de tensión que aparece en el cable y dar continuidad a la pantalla semiconductora.

Selección:

• Tensión de operación del cable kV

• Calibre del cable (Rango mm2)

• Instalación interior y/o exterior

• Nivel de aislamiento kV

Figura 2. Terminales de media tensión interno – externo.

3.8. Ubicación y trazo

• Deberá ser instalado en una línea lo más recta posible, si es necesario realizar curvas, éstas deberán tener un radio suficientemente grande para evitar el daño del cable.

• Debe evitarse el recorrido en suelos inestables, tierras movedizas, suelos corrosivos u otros obstáculos naturales.

• Nunca hacer el trazo del cable debajo de un edificio o estructura similar.

• En el cruce de pistas o lugares donde hay tránsito de maquinaria pesada, proveer de protección adicional como ductos de concreto para evitar la transferencia de una carga dañina al cable.

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Consideraciones:

Para advertir la presencia de un cable enterrado, sobre el cable se ponen una serie de señalizaciones como cintas, ladrillos, etc., para indicar la presencia del cable, para evitar trabajos accidentes.

La profundidad de instalación se indica en la Tabla n°3 recomendada por el Código Nacional de Electricidad - Suministro.

Tabla 3. Profundidad del cable.

Tensión fase fase(V)

Profundidad de instalación(mm)

0 a 600 600601 a 50 000 1000

50 001 a 250 000 1500

Vea la Tabla. 352-1 Profundidad de instalación de conductor o cable de suministro-áreas no vehiculares, del CNE-Suministro.

3-1X50 N2XSY-18/30kVPROY. PART. ENROLLADOCON CINTA SEÑALIZADORACELESTE

TIERRA CERNIDA COMPACTADA


SOLADO DE CONCRETO POBRE (SOLO PARA TERRENO PEDREGOSO)

VEREDA

TIERRA ORIGINAL COMPACTADA

CINTA SEÑALIZADORA (ROJA)

LADRILLO

0.60

Figura 3: Detalle de un cable directamente enterrado.

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PISTA DE CONCRETO

BASE DE MATERIALAFIRMADO(COMPACTADO)

CINTA SEÑALIZADORA (ROJA)

TIERRA ORIGINAL SIN PIEDRAS COMPACTADA POR CAPAS


DUCTOS

SOLADO DE CONCRETO0.60

3-1X50 N2XSY-18/30kVPROY. PART. ENROLLADOCON CINTA SEÑALIZADORACELESTE

Figura 4: Cable en ductos de concreto, para el cruce de pistas o tránsito de maquinaria pesada.

4. RED AÉREA

Para la selección de conductores en redes de distribución aérea, que pueden ser de cobre, aluminio o aleación de aluminio, se deben tener en cuenta consideraciones eléctricas y mecánicas.

4.1. Consideraciones eléctricas

4.1.1. Resistencia

Varía con la temperatura, al aumentar la temperatura se incrementa el valor de resistencia debido al mayor número de choques de los electrones con el núcleo del material que incrementa sus movimientos al ganar energía con el calor.

R20 °C = Resistencia del conductor a 20 °C (ohm/km)

T = Temperatura de trabajo del conductor (°C)

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4.1.2. Reactancia

Este parámetro depende de la disposición geométrica de los conductores, en comparación con el cable seco N2XSY usado en redes subterráneas, donde su reactancia es menor con respecto a los conductores usados en redes aéreas.

r = radio del conductor, en mm

Dm = distancia media geométrica entre los ejes de fases, en mm

4.1.3. Calentamiento

Debido a las pérdidas por efecto Joule, se genera calentamiento cuando la temperatura sobrepasa cierto nivel, deteriora el material produciendo envejecimiento.

4.1.4. Cálculos mécanicos de conductores

Cosiste en determinar el tiro y la flecha de los conductores, para comprobar si mecánicamente están dentro de los rangos de seguridad que exigen las normas (CNE) y para dimensionar y calcular las estructuras de soporte de los conductores (aisladores, ferretería eléctrica, postes, ménsulas, palomillas, etc.).

Definiciones:

Vano: Se llama vano de una línea aérea a la distancia entre apoyo y apoyo.

Flecha: Distancia vertical entre la recta que une los puntos de apoyo del conductor y el conductor, medida a la mitad de vano.

Vano

Flec

ha

Figura 5: Flecha y vano.

Cuanto más se tire el conductor la flecha disminuye.

Flec

ha

Vano

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4.1.5. Comportamiento frente al medio ambiente

Considere el ataque del medio ambiente donde es instalado el conductor, dependiendo de esto, se selecciona el material adecuado para soportar la corrosión marina, la contaminación, etc.

4.2. Tipos de conductores para redes aéreas

Para redes aéreas de media tensión los conductores pueden ser de cobre o aluminio, usualmente se usa cable AAAC aleación de aluminio (All Aluminum Alloy Conductor). Estos presentan una mayor capacidad de rotura y una buena resistencia a la corrosión, frente a los de aluminio AAC.

Figura 6: Conductor de aleación de aluminio.

Tabla 4: Características del cable AAAC.

Calibre Especificaciones de cables de aleación de aluminio -mm2

Número de hilos

Diám.hilo

Conductor Peso Resistencia eléctrica

Carga de rotura

Capacidaddecorriente20 0C 80 0C

mm2 mm mm kg/km kg A16 7 1,70 5,1 43 2,09 2,54 452,6 10025 7 2,15 6,5 70 1,31 1,59 723,9 12535 7 2,52 7,6 96 0,952 0,16 994,5 16050 7 3,02 9,1 137 0,663 0,806 1 428 19570 19 2,15 10,8 190 0,484 0,558 1 965 23595 19 2,52 12,6 260 0,352 0,428 2 699 300

120 19 2,85 14,3 335 0,275 0,334 3 453 340150 37 2,25 15,8 405 0,227 0,276 7 191 395185 37 2,52 17,7 510 0,181 0,220 5 257 455240 37 2,85 20,0 650 0,142 0,176 6 724 545300 61 2,52 22,7 840 0,110 0,138 8 666 625400 61 2,85 25,7 1 070 0,086 2 0,109 11 085 755

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4.3. Distancias mínimas de seguridad

Separación mínima horizontal o vertical entre conductores de un mismo circuito en los apoyos: Horizontal = 0,70 m Vertical = 1,00 m

Esta distancia es válida tanto para la separación entre 2 conductores de fase como entre un conductor de fase y uno neutro.

Distancia mínima entre los conductores y sus accesorios bajo tensión y elementos puestos a tierra:

D = 0,25 m

Distancia vertical mínima entre conductores de un mismo circuito a mitad de vano:

Para vanos hasta 100 m : 0,70 m Para vanos entre 101 y 300 m : 1,00 m Para vanos entre 301 y 600 m : 1,20 m

Distancia mínimas del conductor a la superficie del terreno

En lugares accesibles sólo a peatones 5,0 mEn laderas no accesibles a vehículos o persona 3,0 mEn lugares con circulación de maquinaria agrícola 6,0 mA lo largo de calles y caminos, en zonas urbanas 6,0 mEn cruce de calles, avenidas y vías férreas 7,0 m

Figura 7: Distancia vertical en calles y avenidas.

Al cruce7.00 m.

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Distancias mínimas a terrenos a boscosos o arboles aislados

Distancia vertical entre el conductor inferior y los arboles 2,50 m

Distancia radial entre el conductor y los arboles laterales 0,50 m

Tabla 5: Distancias mínimas a edificaciones y otras construcciones

Distancia vertical entre el conductor y cualquier parte del techo similar, normalmente no accesible, pero sobre la cual puede pararse una persona.

4,0 m

Distancia vertical entre el conductor y cualquier parte del techo similar sobre la que no se puede parar una persona. 3,5 m

Distancia radial entre el conductor y paredes y otras es-tructuras no accesibles. 2,5 m

Distancia radial entre el conductor y parte de una edificación normalmente accesible a personas incluyendo abertura de ventanas, balcones y lugares similares.

2,5 m

Distancia radial entre el conductor y antenas o distintos tipos de pararrayos. 3,0 m

Figura 8: Distancias a edificaciones.

VERTICALMT: 4,00 m.BT: 3,00 m.

HorizontalMT: 2,50 m.BT: 1,00 m.

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4.4. Cálculos eléctricos

En la selección de los conductores para redes de distribución aéreas de media tensión, deben considerarse las características de cada material, considerando las características eléctricas y mecánicas.

Para seleccionar el calibre del alimentador aéreo, debe cumplir con los tres criterios de cálculo:

• Capacidad de corriente.

• Caída de tensión.

• Capacidad de soportar cortocircuitos en el punto de instalación.

En la selección del conductor debe tenerse muy presente el medio ambiente donde serán instalados.

Para el cálculo de la caída de tensión es importante tener en cuenta el parámetro de la reactancia del cable que aparece, y depende de la disposición geométrica de este, las configuraciones dadas pueden ser:

Distancia media geométrica entre fases según disposición de los conductores:

d3

d1

d2

Figura 9a: Disposición triangular (simple terna).

d

d

dd

Figura 9b: Disposición vertical Horizontal (simple terna).

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L

d

d

f

g

Figura 9c: Disposición vertical (doble terna).

4.5. Corriente de choque

Se denomina corriente de choque Ich al máximo valor que puede llegar a alcanzar la corriente de cortocircuito Icc cuando éste se produce en las peores condiciones posibles.

ICH Corriente asimétrica de cortocircuito

Componente AC

Componente DC

Figura 10: Onda de corriente de choque.

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Ejemplo:

Dimensione el alimentador subterráneo de la subestación de acuerdo a normas.

I. DATOS DE ENTRADA

• Tensión de la red de distribución primaria: 22,9 kV

• Tensión secundaria: 380 V con neutro

• Área techada: 3 000 m2

• Potencia de corto circuito 22,9 kV: 580 MVA

• Tiempo de apertura de la protección (10 y 22,9 kV): 0,20 s

• Distancia desde el punto de suministro: 400 m

SUBESTACION PROYECTADA

ALIMENTADOR PRIMARIO EN MTN2XSY 18/30 kV 50 mm2

PUNTO DE DISEÑO

subterraneoPcc = 280 MVA (22,9 kV)t = 0,2 s

Figura 11: Disposición de cables directamente enterrados.

El punto de diseño para alimentar a nuestra subestación, lo define la concesionaria.

La tensión de la red primaria, potencia de cortocircuito a la tensión de alimentación y el tiempo de actuación de la protección, son datos que la concesionaria nos proporciona, una vez definido el punto de diseño.

Estos datos son importantes para calcular la corriente de cortocircuito que debe soportar nuestro cable y los demás componentes de nuestra subestación, durante el tiempo que demora en actuar la protección de la concesionaria.

I.1. Selección del Conductor Alimentador

I.1.1. Distancia desde el punto de suministro hasta la subestación

L = 0,40 km

I.1.2. Condiciones normales para la instalación del alimentador

• Temperatura del suelo: 20 °C

• Temperatura del aire: 30 °C

• Resistividad térmica del suelo: 1,5 km/W

• Profundidad del tendido: 0,8 m

• Temperatura del conductor N2XSY: 90 °C

ALIMENTADOR PRIMARIO EN MT

PCC 280 MVA (22,9 KV)

SUBESTACIÓN PROYECTADA

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I.1.3. Condiciones reales para la instalación del alimentador

• Temperatura del suelo: 25 °C

• Resistividad térmica del suelo: 2 km/W

• Profundidad de tendido dentro de ducto: ,25 m

I.1.4. Cálculo de la corriente nominal

I.1.5. Selección del alimentador por capacidad de corriente

I.1.5.1. Conductor

Cable unipolar N2XSY 18/30 kV; 90 °C

I.1.5.2. Configuración de tendido

De De

Formacion Tripolar en Triangulo (trebol)

Formación Tripolar en Paralelo

DIRECTAMENTE ENTERRADOS

Figura 12: Disposición de cables directamente enterrados.

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EN TUBERIAS

Figura 13: Disposición de cables en tuberías.

Escogemos la configuración tres cables en conductos en trébol, con los conductos en contacto en toda su longitud.

Figura 14. Disposición triangular en tubería

I.1.5.3. Capacidad de corriente de los posibles conductores (ICu) N2XSY 18/30 kV, en formación tripolar agrupadas en triangulo.

• 50 mm2: 230 A

• 70 mm2: 280 A

• 95 mm2: 330 A

I.1.5.4. Capacidad de corriente corregida:

ICu co = ICu x FC

Factores de corrección

• FC = FCt * FCpt * FCrtt * FCpc

• FCt : Por temperatura del terreno.

• FCrtt : Por resistividad térmica del terreno.

• FCpc : Por proximidad de otros cables.

• FCpt : Por profundidad de tendido.

Por temperatura del suelo (25 °C): 0,96

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Tabla 6: Factores de corrección para temperatura del terreno diferente a 20 °C

Temperaturamáxima delconductor

oC

Temperatura ambiente del terreno

10 15 25 30 35 40 45 5090 1,07 1,04 0,96 0,93 0,89 0,85 0,80 0,76

Por resistividad térmica del terreno (2 K.m/W): 0,91

Tabla 7: Factores de corrección para resistividad térmica del terreno diferente a 1,50 K.m/W para cables unipolares en conductos enterrados (Tabla B.15).

Sección nominal del conductor

mm2

Valor de resistividad térmica del terrenoK.m/W

0,7 0,8 0,9 1 2 2,5 316 1,20 1,17 1,14 1,11 0,92 0,85 0,7925 1,21 1,17 1,14 1,12 0,91 0,85 0,7935 1,21 1,18 1,15 1,12 0,91 0,84 0,7950 1,21 1,18 1,15 1,12 0,91 0,84 0,78

70 1,22 1,19 1,15 1,12 0,91 0,84 0,7895 1,23 1,19 1,16 1,13 0,91 0,84 0,78

120 1,23 1,20 1,16 1,13 0,91 0,84 0,78150 1,24 1,20 1,16 1,13 0,91 0,83 0,78

185 1,24 1,20 1,17 1,13 0,91 0,83 0,78240 1,25 1,21 1,17 1,14 0,90 0,83 0,77300 1,25 1,21 1,17 1,14 0,90 0,83 0,77400 1,25 1,21 1,17 1,14 0,90 0,83 0,77

Por proximidad de otros cables (1 agrupación de cables): 1,0

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Tabla 8: Factores de corrección para grupos de cables unipolares de circuitos trifásicos enterrados bajo conductos (un circuito por ducto) (Tabla B.21).

Número deagrupaciones

de cables

Distancia entre centros de los grupos deconductores

mm

Encontacto 200 400 600 800

2 0,78 0,85 0,89 0,91 0,933 0,66 0,75 0,81 0,85 0,884 0,59 0,70 0,77 0,82 0,865 0,55 0,66 0,74 0,80 0,846 0,51 0,64 0,72 0,78 0,83

7 0,48 0,61 0,71 0,77 0828 0,46 0,60 0,70 0,76 -9 0,44 0,58 0,69 0,76 -10 0,43 0,57 0,68 - -11 0,42 0,56 0,67 - -12 0,40 0,55 0,67 - -

Por profundidad de tendido en ducto (1,25): 0,96

Tabla 9: Factores de corrección para profundidad de tendido diferente a 0,80 m para cables dentro de tubo (Tabla B.13).

Profundidad deltendido en m

Cables unipolares Cables tripolares

Sección nominal del conductor enmm2

<= 185 mm2 > 185 mm2

0,5 1,04 1,05 1,030,6 1,02 1,03 1,02

1 0,98 0,97 0,991,25 0,96 0,95 0,971,5 0,95 0,93 0,96

1,75 0,94 0,92 0,952 0,93 0,91 0,94

2,5 0,91 0,89 0,933 0,90 0,88 0,92

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Luego:

FC16 = (0,96) (0,91) (1,0) (0,96) = 0,84

FC25 = (0,96) (0,91) (1,0) (0,96) = 0,84

FC35 = (0,96) (0,91) (1,0) (0,96) = 0,84

ICu co(50) = 230 A x 0,84 = 193,2 A

ICu co(70) = 280 A x 0,84 = 235,2 A

ICu co(95) = 330 A x 0,84 = 277,2 A

• 50 mm2: 193,2 A

• 70 mm2: 235,2 A

• 95 mm2: 277,2 A

Luego por capacidad de corriente se selecciona el conductor de 50 mm2 con R = 0,494 Ω/Km y X = 0,171 1 Ω/km

Para este nivel de tensión de aislamiento del cable 18/30 kV el calibre mínimo que se fabrica es de 50 mm2.

I.2. Selección del alimentador por caída de tensión

Según el CNE, para alimentadores urbanos la caída de tensión máxima es de 3,5% de la tensión nominal.

Como la caída de tensión es menor que el 3,5%, también por caída de tensión se selecciona el conductor N2XSY de 50 mm2.

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I.3. Selección del alimentador por corriente de cortocircuito

Donde:

ICC : Corriente de cortocircuito (kA)t : Tiempo de disparo del dispositivo de protección (0,2 s)k : Constante del conductor (N2XSY = 0,143)

Luego por corriente de cortocircuito se selecciona el conductor N2XSY de 50 mm2

Comparando los tres resultados obtenidos se selecciona el conductor:

N2XSY 3 - 1 x 50 mm2 18/30 kV

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II. SELECCIÓN DEL TERMINAL DE MT

El terminal se selecciona para instalación interior o exterior y teniendo en cuenta el tipo y la sección del cable.

Figura 15: Instalación de terminales MT.

QT-III TERMINALES CONTRÁCTUALES EN FRÍO USO INTERIOR

ModeloDiámetro sobreaislamiento del

cable

Rango del conductor (AWG y kcmil)

5 kV100%133%

8.7 kV100%133%

15 kV100%133%

25/28 kV100%133%

7620-T-95 0.32 - 0.59(8.2mm-15.0mm)

8 - 4-----

8 - 6-----

----------

----------

7621-T-95 0.44 - 0.89(11.2mm-22.6mm)

2 - 3/0-----

4 - 2/0-----

----------

----------

7622-T-110 0.64 - 1.08 (16.3mm-27.4mm)

4/0 - 400-----

3/0 - 300-----

2 - 4/0(35-120mm2)

----------

7624-T-110 0.83 - 1.53(21.1mm-38.9mm)

500 - 750-----

350 - 700-----

4/0 - 500(120-240mm2)

----------

7625-T-110 1.06 - 1.80(26.7mm-45.7mm)

700 - 1500-----

600 - 1250-----

500 - 1000(240-5000mm2)

----------

7626-T-110 1.53 - 2.32(38.9mm-58.9mm)

1750 - 2000-----

1500 - 2000-----

1250 - 2000(500-1000mm2)

----------

7693-T-150 0.72 - 1.29(18.3mm-32.8mm)

300 - 500-----

250 - 500-----

2/0 - 300(70 - 150mm2)

2 - 4/0(35 - 120mm2)

7695-T-150 1.05 - 1.80(26.7mm-45.7mm)

700 - 1500-----

600 - 1250-----

500 - 1000(240 - 5000mm2)

250 - 800(150 - 400mm2)

7696-T-150 1.53 - 2.32(38.9mm-58.9mm)

1750 - 2000-----

1500 - 2000-----

1250 - 2000(500 - 1000mm2)

900 - 1750(500 - 800mm2)

De la tabla escogemos el terminal interior para cable unipolar 25 kV; 3-1x50 mm2 QT-III; marca 3M; modelo 7693-T-150.

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Figura 16: Kit para la instalación de terminales MT.

Kit trifásico instalación interior, sección 50 mm2, con terminales a compresión, no contiene cintas y grasa de silicona, cuenta con: 03 aisladores silicona de goma, 03 resortes a compresión, 06 tiras de cinta mastic, solvente CC2, mejor características que el terminal QT-II.

Ejemplo.

Cálculo de red aérea.

Cálculos eléctricos del conductor

- Condiciones normales

De acuerdo a información de máxima demanda proporcionada por ESM y considerando las cargas futuras, resulta una potencia de 2 796,41 kW, con este valor calculamos la corriente que soportará el alimentador, mediante la siguiente fórmula:

Donde: P = Potencia máxima (2 796,41 kW)

kV = Tensión nominal (10 kV Cos Φ = Factor de potencia (0,9)

Reemplazando valores se obtiene: I = 179,38 Amperios

Según tabla de capacidad de corriente del conductor de 120 mm2 AAAC es 340 Amperios.

Por lo tanto, concluimos que la sección de 120 mm2 prevista en la troncal satisface la capacidad de corriente a condiciones normales de operación.

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- Condiciones de cortocircuito

La máxima corriente permisible de falla debe ser coordinada con los equipos de protección y maniobra, por lo tanto, es importante determinar su magnitud en función del tiempo.

1º Calculamos Icc (Corriente de cortocircuito permanente)

Datos de potencia de cortocircuito y tiempo de actuación de la protección:

- Potencia de cortocircuito (Pcc): 200 MVA - Tensión nominal: 10 kV

Cálculo de la corriente de cortocircuito Icc

Reemplazando valores se obtiene: Icc = 11,54 kA

Este es el valor de la máxima corriente que se produciría y que tendría que soportar nuestro alimentador, durante el tiempo que actúe la protección.

2º Calculamos Ikm (Corriente media eficaz, por efecto térmico)

Donde: k = 0,088 4 (coeficiente en función de la temperatura y material)

t = 0,02 s (tiempo de desconexión, en segundos)

S = 120 mm2 (Sección transversal del conductor)

Reemplazando valores se obtiene: Ikm = 75 kA

Por lo tanto la corriente media eficaz que soporta el conductor Ikm es mayor a la Icc, se concluye que el conductor de 120 mm2 AAAC satisface la condición de cortocircuito.

II.1. Cálculo de caída de tensión

De acuerdo al CNE Suministro 2001, Sección 1, regla 017D, indica que las tolerancias admitidas de caída de tensión de los puntos de entrega a todo consumidor no debe superar los valores de ±3,5% de la tensión nominal.

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II.1.1. Parámetros de los conductores

a) Resistencia de los conductores a la temperatura de operación se calculará mediante la siguiente fórmula.

R20 = Resistencia del conductor en cc a 20 °C, en ohm/km a temperatura 20 °C

t = Temperatura máxima de operación, en °C. t = 40 ºC

b) Reactancia inductiva para sistemas trifásicos equilibrados

Las fórmulas a emplearse serán las siguientes:

DMG = Distancia media geométrica, igual a 1,019 6 m del armado en disposición triangular adoptado.

0.5

0.9

D12

Figura 17: Configuración triangular.

r = radio del conductor, en m

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5. RESUMEN• Los alimentadores de una subestación pueden ser aéreos o subterráneos.

• Para seleccionar el calibre del conductor subterráneo debe cumplir con la caída de tensión permisible, tensión de aislamiento, capacidad de corriente y soportar el máximo cortocircuito que pudiera ocurrir.

• La sección de los conductores alimentadores deberá calcularse de tal forma que la caída de tensión, desde el punto de diseño, fijada por la suministradora hasta nuestra subestación, no debe exceder 3,5% de la Vn y 6% para sistemas de distribución rural.

• El cable utilizado para alimentar redes de MT es el cable seco N2XSY, anteriormente se utilizaba el NKY actualmente ya

• la presencia del cable, para evitar trabajos accidentes. no se fabrica este tipo de cable.

• El N2XSY es un conductor de cobre electrolítico recocido, cableado compactado. Compuesto semiconductor extruido sobre el conductor. Aislamiento de Polietileno Reticulado (XLPE), compuesto semiconductor extruido y cinta o alambres de cobre electrolítico sobre el conductor aislado. Cubierta externa de PVC.

• Aplicar los factores de corrección a la capacidad de corriente nominal del cable, según las condiciones de instalación.

• Para advertir la presencia de un cable enterrado, sobre el cable se ponen una serie de señalizaciones como cintas, ladrillos, etc., para indicar

• El terminal de media tensión es para finalizar el aislamiento eléctrico de un cable. El objetivo es eliminar el gradiente de tensión que aparece en el cable y dar continuidad a la pantalla semiconductora.

• Deberá ser instalado en una línea lo más recto posible, si es necesario realizar curvas, estas deberán tener un radio suficientemente grande para evitar el daño del cable.

• Respetar las distancias de seguridad recomendadas en el CNE “Suministro” al hacer el recorrido de la red.

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6. MAPA CONCEPTUAL


Pueden ser:

Se selecciona según:

Uso del cable N2XSY

Uso del conductor AAAC

Caída de tensión Corriente natural

Capacidad de corriente Caída de tensión

Capacidad de soportar

cortocircuitos

Resistencia Reactancia CalentamientoCapacidad

de soportar cortocircuitos

Máxima permitida de

3.5 % Un

Se aplica factores de correción:

Terminal de media tensión

Consideraciones eléctricas

Depende de la disposición geométrica de los conductores

Para finalizar el aislamiento de un cable

Factor Temperatura del suelo: FtTriangular

Criterio de Selección

Vertical - Horizonal

Vertical Doble terna

Factor Resistividad térmica del suelo: Frtt

Factor Proximidad con otros cables: Fpc

Factor Profundidad de tendido: Fpt

Red subterránea Red aér

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7. PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN1.- ¿Cuál es la máxima caída de tensión permitida en un alimentador de media tensión?

2.- ¿De qué depende la capacidad de corriente de los cables?

3.- ¿Qué tipo de cable se utiliza para redes de distribución primaria de MT?

4.- ¿Cuál es el objetivo de los terminales de media tensión?

5.- ¿Cuál sería la mínima profundidad de tendido para una red subterránea de media tensión?

6.- ¿Dónde es necesario usar ductos de concreto?

7.- ¿Qué especificaciones son necesarias para seleccionar un terminal de media tensión?

8.- ¿Cómo afecta la disposición de los cables directamente enterrados?

9.- ¿Qué es la corriente de choque?

8. RESPUESTAS DE AUTOCOMPROBACIÓN1.- 3,5% para subestaciones convencionales y 6% para sistemas rurales.

2.- Según la clase de servicio.

Según la disposición de los cables.

Según la resistividad térmica del suelo.

Profundidad de tendido.

Temperatura del suelo a la profundidad de tendido.

3.- El cable N2XSY conocido como cable seco.

4.- El objetivo es eliminar el gradiente de tensión que aparece en el cable y dar continuidad a la pantalla semiconductora.

5.- 1 m, recomendado por el CNE “Suministro”.

6.- Para redes subterráneas que cruzan avenidas o lugares donde hay tránsito de maquinarias que puedan afectar al cable.

7.- Tensión de operación del cable. kV

Calibre del cable. (Rango mm2)

Instalación interior y/o exterior.

Nivel de aislamiento. kV

8.- Afecta en la capacidad de corriente, según tablas de fabricantes.

9.- Se denomina corriente de choque Ich al máximo valor que puede llegar a alcanzar la corriente de cortocircuito Icc cuando ésta se produce en las peores condiciones posibles.

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9. GLOSARIO• Conexiones de media tensión: conjunto de dispositivos e instalaciones efectuadas

a tensiones mayores a 1 kV y menores a 30 kV, comprende los dispositivos de maniobra y protección, el sistema de medición y elementos complementarios, la estructura del soporte, accesorios de conexión eléctrica.

• Conductor: un material, usualmente en forma de alambre, cable o barra capaz de conducir corriente eléctrica.

• Conductor aislado: un conductor cubierto con un dieléctrico diferente del aire y que tiene un nivel de aislamiento igual o superior a la tensión de utilización.

• Cable subterráneo: conjunto de conductores entre sí, con una o más cubiertas y que puede ir directamente enterrado.

• Concesionario de distribución de energía eléctrica: persona natural o jurídica, que desarrolla actividades de distribución de energía eléctrica en una zona de concesión establecida por el Ministerio de Energía y Minas, cuya demanda supere los 500 kW.

• Punto de diseño: es el lugar asignado por el concesionario a partir del cual se debe iniciar el proyecto del sistema de distribución o sistema de utilización en media tensión.

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10. BIBLIOGRAFIA• http://ar.prysmiangroup.com/es_AR/business_markets/markets/pd/downloads/

datasheets/1_1_Catalogo_media_tension.pdf

• http://www.osinerg.gob.pe/newweb/uploads/Publico/II%20FORO%20R E G I O N A L % 2 0 D E % 2 0 E L E C T R I C I D A D % 2 0 C H I C L AY O % 2 0 2 0 1 1 % 2 0LAMBAYEQUE/2%20Nuevo%20Codigo%20Nacional%20de%20Electricidad-%20Suministro%202011.pdf

• http://fresno.pntic.mec.es/raguila/CT.pdf

• h t t p s : / / w w w . c o e l c e . c o m . b r / m e d i a / 4 6 2 5 3 / c o e l c e _ n o r m a s _corporativas_20071119_851.pdf

• http://www.interacables.com.ve/icv/productos/CABLES_PARA_MEDIA_TENSION.pdf

• http://www.unitronics-electric.com/pdf/Art%C3%ADculoenerg%C3%A9tica.pdf

• http://www.schneiderelectric.es/documents/local/productos-servicios/formacion-isef/ED_MT.pdf

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