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de corto circuito Schneider Electric

Description

Cuaderno Técnico nº 158 Cálculo de corrientes de cortocircuito

Dumas G

Thomasset

La Biblioteca Técnica constituye una colección de títulos que recogen las novedades electrotécnicas y electrónicas

Están destinados a Ingenieros y Técnicos que precisen una información específica o más amplia,

que complemente la de los catálogos,

guías de producto o noticias técnicas

Estos documentos ayudan a conocer mejor los fenómenos que se presentan en las instalaciones,

los sistemas y equipos eléctricos

Cada uno trata en profundidad un tema concreto del campo de las redes eléctricas,

control y mando y de los automatismos industriales

Puede accederse a estas publicaciones en Internet: http://www

es Igualmente pueden solicitarse ejemplares en cualquier delegación comercial de Schneider Electric España S

o bien dirigirse a: Centro de Formación Schneider C/ Miquel i Badia,

(93) 285 35 80 Fax: (93) 219 64 40 e-mail: [email protected]

La colección de Cuadernos Técnicos forma parte de la «Biblioteca Técnica» de Schneider Electric España S

Advertencia Los autores declinan toda responsabilidad derivada de la incorrecta utilización de las informaciones y esquemas reproducidos en la presente obra y no serán responsables de eventuales errores u omisiones,

ni de las consecuencias de la aplicación de las informaciones o esquemas contenidos en la presente edición

La reproducción total o parcial de este Cuaderno Técnico está autorizada haciendo la mención obligatoria: «Reproducción del Cuaderno Técnico nº 158 de Schneider Electric»

Cuaderno Técnico Schneider n° 158 / p

Cuaderno Técnico no 158 Cálculo de corrientes de cortocircuito Benoît de METZ-NOBLAT Ingeniero ESE,

trabajó en el Gruope Saint-Gobain como ingeniero de investigación y después en trabajos sobre mantenimiento y trabajos nuevos

Entró en Schneider Electric en 1 986 como responsable del servicio «Electrotecnia y Redes Eléctricas» en la Dirección Científica y Técnica

Frédéric DUMES Doctor Ingeniero de la Université de Technologie de Compiègne (UTC) en 1993

Entró en Schneider Electric en 1993,

en el grupo de «Electrotecnia y Redes Eléctricas» de la Dirección Científica y Técnica

Se responsabilizó de proyectos de investigación sobre redes eléctricas industriales y distribución,

además del desarrollo de programas para cálculos electrotécnicos

Georges THOMASSET Diplomado Ingeniero por el Institut d’Electrotechnique de Grenoble (IEG) en 1 971,

ha desarrollado estudios de diseño de redes industriales complejas en la Dirección Técnica Merlin Gerin

Después de dirigir la oficina de estudios de «Distribución Pública MT e Instalaciones Hidroeléctricas»,

en 1 984 del servicio técnico de la unidad industrial del Departamento de Fabricación de Conjuntos

Desde 1 996 es responsable del desarrollo técnico de la oferta y redes eléctricas de la Dirección de Aplicaciones,

Equipos y Servicios de Schneider Electric

Giró Original francés: noviembre 1 999 Versión española: septiembre 2 000

Terminología

Factor dependiente de la inductancia de saturación de un alternador

Constantes determinadas (tablas o ábacos)

Resistencia equivalente de la red aguas arriba

Ángulo de disparo (aparición del defecto referido al paso por cero de la tensión)

Resistencia unitaria o lineal de las líneas

Sección de los conductores

Factor de tensión

Potencia de cortocircuito

Factor de potencia (en ausencia de armónicos)

Potencia aparente del transformador

Fuerza electromotriz

Fuerza electromotriz (valor máximo)

Tiempo muerto mínimo de establecimiento del cortocircuito,

a menudo igual al tiempo de retardo de un interruptor automático

Ángulo de desfase (intensidad respecto a tensión)

Tensión instantánea

Intensidad de corriente instantánea

Tensión de cortocircuito de un transformador,

Componente alterna senoidal de la intensidad de corriente instantánea

Tensión compuesta de la red,

Componente continua de la intensidad de corriente instantánea

Tensión nominal,

Valor máximo de intensidad de corriente (primera cresta de intensidad de corriente de defecto)

Reactancia en % de las máquinas giratorias

Intensidad eficaz máxima

Reactancia equivalente de la red,

Intensidad de corriente de cortocircuito cortada (CEI 909)

Reactancia unitaria o lineal de las líneas

Intensidad de corriente de cortocircuito permanente (I cc3: trifásica,

Icc 2: bifásica)

Reactancia subtransitoria del alternador

Intensidad de corriente de cortocircuito permanente (IEC 60909)

Impedancia equivalente de la red,

Impedancia,

de la red sobre un defecto trifásico

Abreviaturas JdB

Juego de Barras

Poder de Corte

Tablero General de Baja Tensión

Símbolos α

Ik’’

Intensidad de corriente de cortocircuito inicial (IEC 60909)*

Intensidad de corriente asignada del alternador

Zo Impedancia directa,

inversa y homopolar de una red o de un elemento

Intensidad de corriente de servicio

Impedancia de conexión

Cuaderno Técnico Schneider n° 158 / p

Cálculo de corrientes de cortocircuito

Las dimensiones de una instalación eléctrica y de los materiales que se instalan así como la determinación de las protecciones de personas y bienes precisan el cálculo de las corrientes de cortocircuito en cualquier punto de la red

Este Cuaderno Técnico tiene por objetivo exponer los métodos de cálculo de las corrientes de cortocircuito previstas en las normas UTE C 15-105 y CEI 60 909

Se refiere al caso de los circuitos radiales en BT y AT

También se pretende ofrecer un buen conocimiento de los métodos de cálculo para determinar las corrientes de cortocircuito,

incluso utilizando los medios informáticos

Bibliografía

Cuaderno Técnico Schneider n° 158 / p

Introducción

Cualquier instalación eléctrica debe de estar protegida contra los cortocircuitos y esto,

en cada punto que se presenta una discontinuidad eléctrica,

lo que corresponde casi siempre con un cambio de sección de los conductores

La intensidad de la corriente de cortocircuito debe calcularse para cada uno de los diversos niveles de la instalación para poder determinar las características de los componentes que deberán soportar o cortar la corriente de defecto

El flujograma de la figura 1 indica el proceso lógico que hay que seguir para conocer las diferentes corrientes de cortocircuito y los parámetros que permiten realizar los cálculos para cada uno de los diferentes dispositivos de protección

Para elegir y regular convenientemente las protecciones se utilizan las curvas de intensidad en función del tiempo (figuras 2,

Es necesario conocer dos valores de corriente de cortocircuito:

Scc aguas arriba

Potencia del transformador AT/BT

cc en bornes del transformador Factor de potencia coeficiente de simultaneidad coeficiente de utilización coeficiente de ampliación

Características de los conductores: juego de barras:

- espesor,

- ancho,

- longitud

- sección

Poder de corte Regul

del disparo instantáneo cc de las salidas del TGBT Poder de corte Regul

del disparo instantáneo cc en la entrada de los tableros secundarios Poder de corte Regul

Intensidades nominales de las derivaciones,

cc en la entrada de los tableros terminales Poder de corte Regul

Potencia de los receptores

Interruptor automático general

cc al final de las derivaciones terminales

Interruptores automáticos de distribución del TGBT

Interruptores automáticos de las derivaciones secundarias Interruptores automáticos de las derivaciones terminales

Cuaderno Técnico Schneider n° 158 / p

n la corriente máxima de cortocircuito,

que determina: o el poder de corte

o el poder de cierre de los dispositivos de de maniobra,

o la solicitación electrodinámica de conductores y componentes

El valor corresponde a un cortocircuito inmediatamente aguas abajo de los bornes del elemento de protección

Debe calcularse con una buena precisión (margen de seguridad)

n la corriente mínima de cortocircuito,

indispensable para elegir la curva de disparo de los interruptores automáticos y fusibles,

especialmente cuando: o la longitud de los cables es importante y/o la fuente o generador es relativamente de alta impedancia (generadores-onduladores),

o la protección de las personas se basa en el funcionamiento de los interruptores automáticos o de los fusibles,

lo que es el caso concreto de los sistemas de distribución con los esquemas de conexión a tierra del neutro (o regímenes de neutro) TN o IT

Recordemos que la corriente mínima de cortocircuito corresponde a un cortocircuito producido en el extremo una derivación protegida,

cuando se produce un defecto bifásico en las condiciones de explotación menos severas (como por ejemplo ante un defecto alejado de la protección en el extremo de una línea y con un solo transformador en servicio cuando se podrían conectar dos

Recordemos también que en todos los casos,

cualquiera que sea la corriente de cortocircuito (de mínimo a máximo),

la protección debe de eliminar el defecto en un tiempo (tc) compatible con la solicitación térmica que puede soportar el cable a proteger:

donde S es la sección de los conductores y k una constante calculada a partir de diferentes factores de corrección que dependen del modo de instalación,

Para más detalles prácticos se recomienda consultar la norma UNE 20 460 o la Guía de la Instalación Eléctrica de Schneider Elelectric (bibliografía)

Características del cable o característica 2t

Curva de disparo del interruptor automático

Sobrecarga temporal

característica del cable o característica 2t