5.1- INTRODUCCIÓN
Este capítulo de la memoria se dedicará a explicar de qué tipo de peligros debe estar protegida la instalación eléctrica, que sistema emplear para protegerla de cada uno de ellos y que cálculos habrá que realizar para dimensionar correctamente los aparatos de protección. El Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión nos indica en las instrucciones ITC-BT-22, 23 y 24 cuales son dichos peligros, y qué medidas tomar para cada uno de ellos:
a) Protección contra sobreintensidades b) Protección contra sobretensiones
c) Protección contra contactos directos e indirectos
5.2- PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES
De acuerdo con la norma ITC-BT-22, todo circuito estará protegido contra los efectos de las sobreintensidades, realizando la interrupción del circuito en un tiempo conveniente. Además, explica que las sobreintensidades pueden ser motivadas por 3 motivos diferentes:
-Defectos de aislamiento o por los aparatos de utilización -Cortocircuitos
-Descargas eléctricas atmosféricas
Se han de establecer las siguientes normas de protección:
a) Protección contra sobrecargas. El límite de intensidad admisible en un conductor ha de quedar en todo momento garantizado por el dispositivo de protección utilizado. Deberá estar constituido por un interruptor automático de corte omnipolar con curva térmica de corte o por cortacircuitos fusibles calibrados.
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b) Protección contra cortocircuitos. En el origen de todo circuito se establecerá un dispositivo de protección contra cortocircuitos con capacidad de corte adecuada para la intensidad de cortocircuito que pueda presentarse.
Seguiremos estas normas y emplearemos interruptores automáticos para proteger la instalación. Además, cuando los pongamos en serie nos aseguraremos de que solamente se dispare el que esté inmediatamente antes del punto defectuoso, ya que de lo contrario estaríamos cortando la alimentación a más líneas que están funcionando correctamente. Solo en caso de que dicho interruptor falle se accionará el que esté aguas arriba a este.
5.2.1 PROTECCIÓN CONTRA SOBRECARGAS
Debemos proteger la instalación de forma que no permita que circule una intensidad superior a la nominal de la línea en cuestión, ya que si lo hace durante un tiempo suficientemente largo provocará grandes daños. La sobrecarga aumentará la temperatura de los conductores, llegando a quemar los aislantes, algo muy peligroso en una instalación eléctrica. Por ello, los aparatos de protección que emplearemos para proteger la instalación de sobrecargas funcionarán midiendo la temperatura de la línea a proteger.
5.2.2 PROTECCIONES CONTRA CORTOCIRCUITOS
En los casos en que se produzcan cortocircuitos lo que interesa es una interrupción rápida de la corriente por el punto más cercano el cortocircuito, al igual que sucedía con las sobrecargas. Los cortocircuitos suelen tener unos valores iniciales de intensidad muy altos que se atenúan con el tiempo. Los aparatos de corte deben estar dimensionados de forma que su capacidad de corte sea la adecuada para la intensidad de cortocircuito que pueda aparecer en la línea en cuestión. Sin embargo, a diferencia de cómo sucede con las protecciones contra sobrecarga, la norma ITC-BT-22 permite proteger solo la línea principal de una serie de circuitos derivados contra cortocircuitos, mientras que cada uno de los circuitos derivados debe estar protegido contra sobrecargas.
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5.2.3 PROCESO PARA EL CÁLCULO DE LAS CORRIENTES DE CORTOCIRCUITO MÁXIMAS
Pasemos a explicar cómo se calcula el valor de la intensidad de las corrientes de cortocircuito máximas. Con la intensidad de cortocircuito máxima podremos determinar el poder de corte de los interruptores. Generalmente la intensidad de cortocircuito máxima corresponde a la producida por un defecto trifásico, y se mira en los bornes de salida de la protección.
La corriente de cortocircuito máxima viene dada por las siguientes ecuaciones, dependiendo de si se dan en una línea trifásica o una monofásica:
√
Línea trifásica Línea monofásica
Siendo:
Iccmáx = Corriente de cortocircuito máxima.
Vs = Tensión entre fases en vacío del secundario del transformador. Zd = Impedancia total por fase de la red aguas arriba del defecto en mΩ. C = Variación de tensión. Su valor viene dado por la siguiente tabla:
TENSIÓN NOMINAL Iccmax Iccmin
BT (230/400V) 1 0.95
AT (1-230KV) 1.1 1
Impedancia total por fase, Zd:
Veamos cómo se calcula Zd para poder calcular la corriente máxima de cortocircuito. En primer lugar debemos dividir en secciones toda la red que haya aguas arriba del defecto, y estudiar sus impedancias por separado. Resulta más fácil estudiar las impedancias calculando sus componentes resistiva e inductiva (R y X) por separado. De esta forma solo tendremos que
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sumar los elementos resistivos e inductivos por separado, y calcular así la impedancia que forman:
√(∑ ) (∑ )
Ahora veamos como calcular las resistencias e inducciones aguas arriba.
Resistencias, R:
Las únicas cargas resistivas que vamos a encontrarnos aguas arriba del defecto son las resistencias de los propios conductores, que se calculan con la siguiente ecuación:
Siendo:
R = Resistencia de la línea L = Longitud de la línea S = Sección del conductor
= Resistividad del conductor, 1/56 en el caso del cobre (0,018)
Inductancias, X:
A diferencia de las resistencias, tenemos más impedancias que calcular aguas arriba. Vayamos una a una:
a) Xred: Se trata de la inductancia de la red de media tensión. Se calcula mediante la siguiente ecuación:
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Siendo:
Vp = Tensión en el primario, es decir 13,2 KV
Scc = Potencia de cortocircuito aparente de Iberdrola, es decir 350 MVA (dato suyo)
Sin embargo, de esta forma estamos calculando el valor de la inductancia referida al primario. Para referirla al secundario haremos lo siguiente:
( )
( )
Siendo Vs la tensión en el secundario, es decir 400V.