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Tipo: Resúmenes
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Líder mundial en la industria de Cables de Alta Tenología y Sistemas para Energía y Telecomunicaciones
Prysmian Group es una compañía global presente en 50 países, con 80 plantas de fabricación, 17 centros R&D y con 19.000 empleados.
ÍNDICE Media Tensión
Introducción Técnica
Media Tensión
En esta publicación se hace frecuentemente referencia, cuando proceda, al Reglamento de Líneas para Alta Tensión (R.D. 223/2008), a las Normas UNE, a los Documentos del CENELEC o a los Documentos de la IEC y, cuando no estén disponibles documentos oficiales, a datos e información interna propia.
Para definir el empleo de los cables tratados en este catálogo, se transcribe parte del contenido del RLAT (artículo 3 y tabla 1 de la ITC- LAT 06) donde se establecen diferentes categorías para las líneas en función de su tensión nominal:
REDES TRIFÁSICAS DE CORRIENTE ALTERNA CON TENSIÓN NOMINAL SUPERIOR A 1 kV Y SIN EXCEDER DE 30 kV (TERCERA CATEGORÍA)
A) GENERALIDADES
Tensión nominal (U) kV
Tensión máxima (Um) kV
3 3, 6 7, 10 12 15 17, 20 24 25 30 30 36
REDES TRIFÁSICAS DE CORRIENTE ALTERNA CON TENSIÓN NOMINAL SUPERIOR A 30 kV Y SIN EXCEDER DE 220 kV (SEGUNDA Y PRIMERA CATEGORÍA)
Tensión nominal (U) kV
Tensión máxima (Um) kV
45 52 (2ª CAT) 66 66 (2ª CAT) 132 132 (1ª CAT) 220 220 (1ª CAT)
En esta publicación no se incluyen los datos correspondientes a los cables de tensión nominal superior a los 30 kV, salvo el anexo final sobre cables y accesorios para 26/45 kV y 36/66 kV.
NOTA: las redes de tercera categoría se corresponden con lo que se conoce como media tensión (MT).
Prysmian Spain acumula gran experiencia en el diseño de cables para MT o AT a medida de las exigencias de proyectos nacionales o foráneos. En particular son frecuentes los diseños según normas de acusada referencia internacional como la norma británica BS 7870-4.10, la estadounidense ICEA S-93-639 (de amplia influencia en el continente americano), la sudafricana SANS 1339 (importante referente africano) o la mexicana NMX-J-142-ANCE. Consúltenos para ampliar información.
Introducción Técnica
Media Tensión
La Tensión nominal del cable debe ser apropiada para las condiciones de operación de la red en la que el cable va a ser instalado. Para facilitar la selección del cable las redes de sistemas trifásicos se clasifican en tres categorías:
CATEGORÍA A: Esta categoría comprende aquellos sistemas en los que el conductor de cualquier fase que pueda entrar en contacto con tierra, o con un conductor de tierra, es desconectado del sistema en un tiempo inferior a un minuto.
CATEGORÍA B: Comprende las redes que, en caso de defecto, solo funcionan con una fase a tierra durante un tiempo limitado pero, para los cables que nos ocupan, podrá admitirse una duración mayor cuando así se especifique en la norma particular del tipo de cable y accesorios considerados. (Los esfuerzos suplementarios soportados por el aislamiento de los cables durante la duración del defecto, reducen la vida de estos. Si se prevé que una red va a funcionar frecuentemente con un defecto permanente, puede ser económico clasificar dicha red dentro de la categoría C).
CATEGORÍA C: Comprende todas las redes no incluidas en las categorías Ao B. Para la elección de la tensión nominal del cable se utilizará la tabla siguiente, que figura en la norma UNE 211435 y en la tabla 2 de la ITC-LAT 06. Para ello se considerará, en primer lugar, cual es la tensión más elevada de la red (Um), es decir, cual es la tensión máxima a que puede quedar sometido el cable durante un periodo relativamente largo, excluyendo los regímenes transitorios tales como los originados por maniobras, etc. Después se determina cuál es la categoría de la red, según los criterios indicados anteriormente. Con estos datos la tabla muestra la tensión nominal del cable a utilizar. Como puede observarse, la elección de la tensión nominal de un cable se efectúa en relación con la duración máxima del eventual funcionamiento con una fase a tierra, prescindiendo de que el sistema sea con neutro directamente a tierra, con neutro aislado o con neutro a tierra a través de una impedancia.
TENSIÓN NOMINAL DEL CABLE
Para la determinación de la sección de los conductores, se precisa realizar un cálculo en base a tres consideraciones:
Ante todo, ha de calcularse la corriente máxima permanente que el cable debe transportar, teniendo en cuenta la potencia a transmitir y la tensión de trabajo nominal.
Red sistema trifásico (^) Cable a utilizar tensión nominal del cable Uo/U (kV)
Tensión nominal U (kV)
Tensión más elevada de la red UM (KV)
Categoría de la red
CRITERIOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA SECCIÓN DE CABLES PARA MEDIA TENSIÓN (HASTA 18/30kV)
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES
Introducción Técnica
Media Tensión Media Tensión
En el caso de existir fluctuaciones de carga importantes, se deberá disponer del diagrama de cargas correspondiente, esto es, la curva de variación de la corriente en función del tiempo. Con este dato y las condiciones de instalación, se determina la corriente máxima permanente que se debe tener en cuenta. Una vez conocida ésta, el método más aconsejable es hallar la sección según el criterio 1) (ver tabla IX en las páginas destinadas a cables tipo EPROTENAX COMPACT y tipo VOLTALENE), después se controlará la sección según el criterio 2) (ver gráficas I y II) y, por último, se verificará el criterio 3) (ver nota a las tablas VI y VII, VIII para cables Eprotenax Compact y VI, VII para cables Voltalene). Ver ejemplos de cálculo del apartado F.
Determinación de la sección por intensidad máxima admisible por calentamiento.
Calculada la corriente máxima permanente a transportar y conocidas las condiciones de instalación, la sección se determina mediante la tabla IX (tabla IX bis para cables armados). Esta tabla permite elegir la sección de los conductores en base a la corriente máxima admisible. Se han tenido en cuenta los dos casos de instalación más corrientes: la instalación al aire y la instalación enterrada, y en base a las siguientes consid- eraciones:
a) Instalación al aire:
b) Instalación enterrada (directamente o bajo tubo):
La temperatura máxima de trabajo de los cables está prevista en 90 ºC para cables Voltalene y 105 ºC para Eprotenax Compact y la tempera- tura ambiente que rodea al cable ha sido supuesta en 40 ºC para la instalación al aire y de 25 ºC para la instalación enterrada, tal como ya se ha expresado. Por instalación al aire se entiende una disposición en la que el aire pueda circular libremente por ventilación natural alrededor de los cables. En el caso de que la temperatura del aire ambiente o del terreno sea distinta de los valores supuestos, las intensidades admisibles por los cables deben corregirse mediante los coeficientes que se indican.
En el caso de que se deba instalar más de un cable tripolar o más de una terna de cables unipolares, a lo largo del recorrido, es preciso tener en cuenta el calentamiento mutuo y reducir la intensidad admisible de los cables mediante la aplicación de los coeficientes de reducción que figu- ran en las tablas. Dichas tablas están en correspondencia con el Reglamento de Líneas de Alta Tensión (R.D. 223/2008).
1 - Cables instalados al aire en ambiente de temperatura distinta de 40 ºC:
CRITERIO DE LA SECCIÓN POR INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE
INSTALACIÓN AL AIRE:
Temperatura de servicio, Qs, en ºC
Temperatura ambiente Qa, en ºC
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
105 (Eprotenax Compact) 1,21 1,18 1,14 1,11 1,07 1,04 1 0,96 0,92 0,88 0, 90 (Voltalene) 1,27 1,23 1,18 1,14 1,10 1,05 1 0,95 0,89 0,84 0,
2 - Cables instalados al aire en canales o galerías:
Se observa que en ciertas condiciones de instalación (canalizaciones, galerías, etc.) el calor disipado por los cables no puede difundirse libremente y provoca un aumento de la temperatura del aire.
La magnitud de este aumento depende de diversos factores y debe ser determinado en cada caso. Para una valoración aproximada, debe tenerse presente que la sobreelevación de temperatura es del orden de 15 ºC. La intensidad admisible en las condiciones de régimen deberá, por lo tanto, reducirse con los coeficientes de la tabla anterior.
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES
Introducción Técnica
Media Tensión Media Tensión
Montaje Instalación Bandejas
Factor de corrección según número de cables o ternas
Cables unipolares, tendidos sobre bandejas continuas (la circulación de aire es restringida) con separación entre cables igual a un diámetro d.
Cables unipolares sobre bandejas perforadas con separación entre cables igual a un diámetro d.
1 1 0,97 0,
2 0,97 0,94 0,
3 0,96 0,93 0,
6 0,94 0,91 0,
Cables unipolares tendidos sobre estructura o sobre pared, unos sobre otros, con separación entre cables igual a un diámetro d.
Número de ternos Factor de corrección
Cables unipolares tendidos sobre estructura o sobre pared, unos sobre otros, con separación entre cables igual a un diámetro d.
Número de ternos Factor de corrección
4 - Cables expuestos directamente al sol: El coeficiente de corrección que deberá aplicarse en un cable expuesto al sol es muy variable. Orientativamente se puede tomar 0,90, pero, en función del diámetro exterior del cable, se pueden considerar las siguientes elevaciones de temperatura sobre 40 ºC de referencia a la sombra.
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES
≥
≥
≥
Diámetro de cable (mm) 20 40 60 80 Sobreelevación de temperatura (ºC) 10 18 24 28
Introducción Técnica
Media Tensión
1 – Cables enterrados en terrenos con temperatura del mismo distinta de 25 ºC:
COEFICIENTES DE CORRECCIÓN
INSTALACIÓN ENTERRADA:
Temperatura de servicio, Qs, en ºC
Temperatura ambiente Qt, en ºC
10 15 20 25 30 35 40 45 50
105 (Eprotenax Compact) 1,09 1,06 1,03 1,00 0,97 0,94 0,90 0,87 0, 90 (Voltalene) 1,11 1,07 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,
2 - Cables enterrados directamente o en conducciones en terrenos de resistencia térmica diferente a 1,5 K. m/W.
Tipo de instalación
Sección del conductor mm 2
Resistividad térmica del terreno, K.m/W
0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 2,5 3
Cables directamente enterrados
Cables en interior de tubos enterrados
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES
Introducción Técnica
Media Tensión
5 - Cables enterrados en una zanja en el interior de tubos o similares:
1º - Cables enterrados en una zanja, en el interior de tubos o similares, de corta longitud. Se entiende por corta longitud, instalaciones tubulares que no superen longitudes de 15 metros (cruzamientos de caminos, carreteras, etc.). En este caso, no será necesario aplicar un co- eficiente corrector de intensidad, por cambio de sistema de instalación, si que se aplicaría por agrupamiento con otros circuitos si los hubiera.
2º - Cables enterrados en una zanja en el interior de tubos o similares de gran longitud. El coeficiente de corrección que deberá apli- carse a estos cables, dependerá del tipo de agrupación empleado (ver tablas). Se recomienda que se instale un cable unipolar o tripolar por tubo. La relación del diámetro interior del tubo respecto al del cable, no inferior a 1,5. Cuando sea necesario instalar una terna por tubo, la relación entre el diámetro del tubo y el diámetro envolvente de la terna deberá ser igual. Se recuerdan los inconvenientes que puede presentar el empleo de un tubo de hierro o de otro material ferromagnético, para la protección de un cable unipolar, por los calentamientos que podrían presentarse debido a fenómenos de histéresis y otros, por lo que se evitará esta forma de instalación.
Las tablas IX y IX bis contemplan directamente, entre otras, las intensidades de los cables enterrados bajo tubo.
CABLES CONECTADOS EN PARALELO
Cuando se prevean líneas constituidas por dos o más ternas en paralelo se aplicará un factor de corrección no superior a 0,9 para compensar el posible desequilibrio de intensidades entre los cables conectados a la misma fase. Además se deberá aplicar el correspondiente factor de corrección por agrupamiento.
CRITERIO DE LA SECCIÓN POR CAÍDA DE TENSIÓN
Control de la caída de tensión.
La caida de tensión en el caso de los cables de media tensión, tiene poca importancia, a menos que se trate de líneas de gran longitud. Para determinarla, se pueden utilizar los datos aproximados de las tablas VII y VIII. (Ver ejemplo de cálculo nº 3).
CRITERIO DE LA SECCIÓN POR INTENSIDAD DE CORTOCIRCUITO
Control de calentamiento en cortocircuito.
Para verificar si la sección elegida es suficiente para soportar la corriente de cortocircuito, conocido el valor esta última (I, en amperios) y su duración (t, en segundos), debe cumplirse la condición:
I.^ √ t = K S
donde: K es un coeficiente que depende de la naturaleza del conductor y de sus temperaturas al principio y al final del cortocircuito. S es la sección del conductor en mm^2.
En la hipótesis de que los conductores se hallaran inicialmente a la temperatura máxima de régimen y alcancen al final del cortocircuito la admisible en tal caso, el valor de K es de 142 y 94, según se trate de cables con conductores de cobre o de aluminio respectivamente. En el supuesto de que las condiciones de servicio permitieran considerar una temperatura de régimen más reducida, aumenta el salto de temperatura y la corriente de cortocircuito admisible sería por lo tanto más elevada.
(Ver ejemplo de cálculo nº4).
ACCESORIOS
La confección de los accesorios (empalmes, terminales, conectores, pasatapas...) de los cables EPROTENAX COMPACT y VOLTALENE se simplifica notablemente con el empleo de accesorios normalizados y kits preparados con tal propósito. Ver apartado accesorios.
Como un empalme o un terminal deben tratar de conservar todo lo posible las características físicas del cable al que se aplican, los empalmes o terminales de los cables EPROTENAX COMPACT y VOLTALENE se realizan con la máxima simplicidad y fiabilidad, empleando materiales suministrados por PRYSMIAN SPAIN, S.A. elaborados con materiales similares a los utilizados en la fabricación de los cables.
Para los cables apantallados es necesario mantener la continuidad de la pantalla en los empalmes y elaborar deflectores de campo adecuados en los terminales, a fin de evitar solicitaciones eléctricas excesivas localizadas.
Durante el montaje de estos accesorios es de fundamental importancia eliminar la capa semiconductora aplicada sobre el aislamiento sin afectar lo más mínimo a este último con las herramientas de corte y/o extracción.
En los cables clásicos, de capa conductora extrusionada, para facilitar su retiro se puede calentar suave y cuidadosamente con una llama. Después deberá lijarse la superficie del aislante hasta eliminar completamente la capa de sustancia semiconductora que queda. En nuestros cables de hasta 30 kV, al ser fabricados en triple extrusión separable en frío, no es necesario emplear calor para retirar la capa extrusionada conductora, ya que esta se retira con facilidad. En todos los casos se limpiará cuidadosamente la superficie del aislamiento hasta asegurarse que se ha eliminado toda traza de material conductor.
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES
Introducción Técnica
Media Tensión Media Tensión
RECOMENDACIONES PARA EL TENDIDO Y MONTAJE
Los radios mínimos de curvatura que el cable puede adoptar en su posición definitiva se pueden calcular en función del diámetro ex- terior del cable (D) y del diámetro del conductor (d):
Estos límites no se aplican a las curvaturas a que el cable pueda estar sometido durante su tendido, cuyos radios deben tener un valor superior (20D para cables hasta 36/66 kV).
Los esfuerzos de tracción pueden aplicarse a los revestimientos de protección (con manga de tiro), o a los conductores de cobre o de aluminio, recomendándose que las solicitaciones no superen los 6 kg/(mm^2 de sección del conductor) para cables unipolares y de 5 kg/mm^2 para cables tripolares de cobre.
Para conductores de aluminio se aplicará un esfuerzo de 3 kg/mm^2 tanto para conductores unipolares como tripolares. Cuando el esfuerzo previsto exceda de los valores admisibles mencionados, se deberá recurrir al empleo de cables armados con alambres (tipo M o MA); en este caso se aplicará el esfuerzo a la armadura, sin superar del 25 al 30 % de la carga de rotura teórica de la misma.
Los valores de tensión de tracción expuestos son de aplicación para tendidos pero no para la posición final estática del cable (recorridos verticales) en cuyo caso los valores máximos son muy inferiores.
Durante el tendido es conveniente detener el tiro del cable lo menos posible, es mejor mantener una baja velocidad de tiro que tener que arrancar de parado porque los rozamientos estáticos son superiores a los dinámicos.
Cuando la intensidad a transportar sea superior a la admisible por un solo conductor se podrá instalar más de un conductor por fase, según los siguientes criterios:
La temperatura del cable durante la operación de tendido, en una instalación fija, en toda su longitud y durante todo el tiempo de la instalación, en que está sometido a curvaturas y enderezamientos, no debe ser inferior a 0 ºC. Esta temperatura se refiere a la del propio cable, no a la temperatura ambiente. Si el cable ha estado almacenado a baja temperatura durante cierto tiempo, antes del tendido deberá llevarse a una temperatura superior a 0 ºC manteniéndolo en recinto caldeado durante varias horas inmediatamente antes del tendido.
B) GUÍA PARA LA SELECCIÓN DE CABLES Y RECOMENDACIONES