En un sistema trifásico, la intensidad primaria Ip viene determinada por la expresión:
Ip=S/√3xU Donde:
Ip: la intensidad primaria en A
S: la potencia del transformador en kVA U: la tensión compuesta primaria en kV
Intensidad en el lado de alta tensión del transformador 1 Ip=800/√3x13.2=35A
Intensidad en el lado de alta tensión del transformador 2 Ip=630/√3x13.2=27.56 A
6.2 INTENSIDAD EN EL LADO DE BAJA TENSIÓN
En un sistema trifásico la intensidad secundaria Is determinada por la exprexión: Is=(S-Wfe-Wcu)/√3xU
Donde:
Is: la intensidad en el secundario en A S: la potencia del transformador en kVA
Wfe: las pérdidas en el hierro del transformador Wcu: las pérdidas en los arrollamientos
U: la tensión compuesta en carga del secundario en kV
Despreciando las pérdidas en el hierro y en los arrollamientos, se tiene que: Intensidad en el lado de baja tensión del transformador 1
Is=800/√3x0.4=1154.7 A
Intensidad en el lado de baja tensión del transformador 2 Is=630/√3x0.4=909.32 A
6.3 CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO
Para el cálculo de la intensidad de cortocircuito se determina una potencia de cortocircuito de 500 MVA en la res de distribución, dato proporcionado porl compañía suministradora, Iberdrola.
Se calculará la intensidad primaria para cortocircuito en el lado de alta tensón, y la intensidad secundaria para cortocircuito en el lado de baja tensión.
6.3.1 CORTOCIRCUITO EN EL LADO DE ALTA TENSIÓN
La intensidad primaria para cortocircuito en el lado de alta tensión se obtiene mediante la expresión:
Iccp=Scc/√3xU Donde:
Iccp: es la corriente de cortocircuito en el primario en kA
Scc: es la potencia de corocircuito de la red de distribución en MVA U: es la tensión en el primario en kV
El valor de cresta de la intensidad inicial de cortocircuito es: Icresta =2.5xIccp
Cortocircuito en el lado de alta tensión del transformador 1 y 2 Iccp=500/√3x13.2=21.87kA
Icresta = 2.5xIccp=54.67kA
6.3.2 CORTOCIRCUITO EN EL LADO DE BAJA TENSIÓN
La intensidad secundaria para cortocircuito en el lado de baja tensión se obtiene despreciando la impedancia de la red de distribución, mediante la siguiente expresión:
Iccs = S/ (√3x (Ucc/100) xU)
Donde:
Iccs: es la corriente de cortocircuito en el secundario en kA S: es la potencia del transformador en kVA
Ucc: es la tensión de cortocircuito del transformador en % U: es la tensión en carga del secundario en V
Cortocircuito en el lado de baja tensión del transformador 1 Iccs=800/√3x0.045x400=25.66kA
Cortocircuito en el lado de baja tensión del transformador 2 Iccs=630/√3x0.045x400=20.20kA
6.4 IMPEDANCIAS DE LOS TRANSFORMADORES REFERIDOS AL SECUNDARIO.
Zcc= VL22*Ucc / (Sn*100)
Donde:
Zcc: impedancia del transformador referida al secunadoario. (Ω) VL2: tensión nominal de la línea del secundario. (V)
Sn: potencia nominal del transformador (VA) Ucc: tensión porcentual de cortocircuito. Transformador número 1:
Zcc=0.009Ω
Transformador número 2: Zcc=0.011Ω
6.5 CÁLCULO DE LAS INSTALACIONES DE PUESTA A TIERRA 6.5.1 INVESTIGACIÓN DE LAS CARACTEÍSTICAS DEL TERRENO Para instalaciones de ercera categoría que alimentan a los centros de transformación cuya intenidad de cortocircuito a tierra sea inferior a 16kA, se admitela posibilidad de estimar la resistividad del terreno, pero se aconseja en todos los casos, medirla.
Según la investigación previa del tereno, se determina que la resistividad superficial media de la zona donde se instalará el centro de transformación es de 150Ωm.
6.5.2 DETERMINACIÓN DE LA CORRIENTE MÁXIMA DE TIEMPO MÁXIMO DE ELIMINACIÓN.
El neutro de la red de distribución en media tensión esta conectado rígidamente a tierra. Por ello, la intensidad máxima de defecto dependerá de la resistencia de puesta a tierra de protección del centro de transformación, así como de las características de la propia red de madia tensión.
La intensidad máxima de defecto a tierra es de 500 A y el tiempo de eliminación es de 0.5 s, según datos proporcionados por la Compañía Eléctrica suministradora (IBERDROLA). Los valores de K y n para calcular la máximatensión de contacto aplicada según la instrucción MIE-RAT 13 es el tiempo de defecto proporcionado por la Compañía Eléctrica
K=72, n=1
El diseño preeliminar de la instalación de puesta a tierra se realizará basándose en las configuraciones tipo presentadas en el Aanaxo 2 del método UNESA.
6.5.3 CÁLCULO DE LA RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA Y LAS TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO
La resistencia máxima de la puesta a tierra de las masas del centro de transformaión estará limitada por el nivel de aislamiento de los elementos de baja tensión del centro de transformación, y será:
Rt=Ubt/Id=10000/500=20Ω
Donde:
Ubt: es el nivel de aislamiento en las instalaciones de baja tensión del centro de transformación en voltios.
Id: es la corriente de defecto máxima de acuerdo con las normas de Iberdrola en amperios.
A continuación se procede a la elección del tipo de configuración del electrodo, para ello se utilizan tablas de configuración tipo electrodos de tierra con sus respectivos parámetros caracteríticos, cuyos valores corresponden a electrodos con picas de 14mm de diámetro y conductor desnudo de cobre de 50mm2 de sección y la profundidad del electrodo horinzotal será de 0.80m con una geometría de rectángulo.
El valor de Kr será menor que el que nos da el valor de la resistencia máxima de puesta a tierra:
Kr≤Rt/ρ=20/150=0.1333Ω/Ω*m
El número de picas a instalar 2 metros de longitud y 14mm de diámetro. En las tablas UNESA aparecen diferentes configuraciones de puesta a tierra para centros de transformaión, tomamos la confiuración 7x3 m rectángulo, de donde obtenmos los parámetros característicos del electrodo que son:
De la resistecia Kr= 0.089 Ω/Ωm
De la tensión de paso Kp= 0.0145 V/Ωm
Las medidas de seguridad adicionales para evitar tensiones de contacto exteriores e interiores, serán:
• Las puertas y las rejillas mtálicas que dan al exterior del C.T. no tendrán contacto eléctrico con masas conductoras susceptibles de quedar sometidas a tensión debido a defectos y averías.
• En el suelo del C.T. se instalará un mallazo cubierto por una capa de ormigón de 10 cm conectado a la puesta a tierra de prtección del C.T.
• El suelo estará pintado por medio de pinturas aislantes.
Calcularemos los valores de puesta a tierra (Rt’), intensidad de defecto (Id’) y
tensiones de paso y contacto (Up’ y Up’(acc)) del electrodo tipo seleccionado, para una resistividad media del terreno de 150 Ωm
La compañía suministradora nos proporciona los datos de puesta a tierra del neutro uyos valores son. Rn=0Ω y Xn=25.
Resistencia de puesta a tierra (Rt’ ≤ Rt) Rt’ = Kr xρ=0.089x150=13.35Ω
Vemos que efectivamente la resistencia de puesta a tierra del electrodo (Rt’) es menor que la resisteia de puesta a tierra áxima permitida (Rt).
Intensidad de defecto (Id’)
Id’= U/(√3x√((Rn+Rt’)2+Xn2))=268.9 A Tensión de paso en el exterior (Up’≤Up) Up’ = KpxId’xρ=0.0145x268.9x150=584.85V
La tensión de paso máxima admisible en el extrior del centro de transformación es, para K=72 y n=1, la siguiente:
Up=10 x K x(1+(6xρ)/1000)/tn=2736V
Vemos que efectivamente la tensión de paso del electrodo seleccionado es inferior a la máxima admisible.