10.- Redes Subterráneas

8/17/2019 10.- Redes Subterráneas

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NOMENCLATURA DE CABLES

N Cobre.

K Plomo.

S Pantalla de cobre.

A Cubierta de yute.

B Armadura de fleje de acero.F Armadura de alambre plano.

R Armadura de alambre redondo.

Z Armadura de alambre de perfil 3.

G Contra espiral de un alambre chato en sentido contrario de la armadura.

Gb Cinta de acero sobre la armadura aplicada en dirección opuesta y

cubriendo por lo menos el 50 %Y Plásticos o termoplásticos

Pe Polietileno

XLPE Polietileno reticulado


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EJEMPLOS DE NOMENCLATURA

NKY - Cable de cobre con aislamiento de papel impregnado en aceite, con envoltura de

plomo y forro externo de termoplástico.

NKBA- Cable de cobre con aislamiento de papel impregnado en aceite, envoltura de

plomo, cubierta protectora interior, armadura de fleje de acero y cubierta

exterior de yute alquitranado.

NYY - Cable de cobre con aislamiento termoplástico y forro exterior termoplástico.

NYSY - Cable de cobre, aislamiento termoplástico, pantalla de cinta de cobre y cubierta

exterior de termoplástico.


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EJEMPLOS DE NOMENCLATURA

- Conductores de sección circular con una “r”

- Conductores de sección sectorial con una “s”

- Conductores unifilares con una “e”- Conductores multifilares con una “m”

Ejemplos:

NKY 3x35 re 10 kVNYY 3x35 sm 1 kV


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NATURALEZA Y CARACTERÍSTICAS

Cubierta exterior

Cubierta protectora

Aislamiento

Alma o Conductor


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Cubierta exterior

Cubierta protectora

Aislamiento

Alma o Conductor

Cu electrolíticorecocido, cableadas,circulares osectoriales

Sección mínima:

RP – 16 mm2 cablesmultipolares

25 mm2 cablesunipolares

RS – 6 mm2conductor de fase


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Cubierta exterior

Cubierta protectora

Aislamiento

Alma o Conductor

Cinta de papel impregnado de aislanteTermoplásticoPolietileno reticulado


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Cubierta exterior

Cubierta protectora

Aislamiento

Alma o Conductor

PantallaCubiertas metálicasArmaduras


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Cubierta exterior

Cubierta protectora

Aislamiento

Alma o Conductor

Material termoplástico u otros


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CABLES DE ENERGÍA

NYY

Conductores de cobre recocido,sólido o cableado: concéntrico,comprimido, compactado osectorial. Aislamiento de PVC ycubierta exterior de PVC colornegro


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CABLES DE ENERGÍA

NYY Duplex y Triple

Conductores de cobreelectrolítico recocido, sólido o

cableado comprimido ocompactado. Aislamiento ycubierta individual de PVC. Enla conformación duplex los dosconductores son trenzados

entre sí. En la conformacióntriple, tres conductores sonensamblados en forma paralelamediante una cinta de sujeción


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CABLES DE ENERGÍA

NYBY

Conductores de cobre recocido

sólido o cableado comprimido,compactado o sectorial.Aislamiento de PVC, cableadosentre si relleno de PVC,armadura de dos flejes de acero

y cubierta exterior de PVC colornegro


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CABLES DE ENERGÍA

NKY Baja Tensión

Conductor de cobre electrolíticorecocido, sólido o cableadoconcéntrico o sectorial.Aislamiento de papelimpregnado en aceite "nomigrante”. Chaqueta interior de

aleació

n de plomo y protecció

nexterior con una cubierta dePVC color negro(descontinuado en Perú)


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CABLES DE ENERGÍA

NKY Media Tensión

Conductor de cobre electrolítico

recocido, sólido o cableadoconcéntrico o sectorial.Aislamiento de papelimpregnado en aceite "nomigrante". Chaqueta interior de

aleación de plomo y protecciónexterior con una cubierta dePVC color negro(descontinuado en Perú)


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CABLES DE ENERGÍA

N2XY

Conductores de cobreelectrolítico recocido, sólido o

cableado. Aislamiento depolietileno reticulado, cubiertaindividual de PVC. En laconformación duplex los dosconductores son trenzados

entre sí. En la conformacióntriple, tres conductores sonensamblados en forma paralelamediante una cinta de sujeción


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CABLES DE ENERGÍA

N2YSY Tripolar

N2XSY Unipolar

N2YSEY Tripolar

N2XS2Y-S

NA2XS2Y-S


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LEY DE OHM TÉRMICA

DV = IR

DV = caída de tensión entre dos puntos.I = intensidad de corriente.

R = resistencia al paso de la corriente.


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LEY DE OHM TÉRMICA

Dt = WR

Dt = caída de temperatura, °CW = cantidad de calor, W

R = resistencia térmica del medio ( °C - cm / w )


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CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLE

tc ta

R


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DT = Tc - Ta

Suponiendo que el calor producido sólo se debe al paso I

Wc = Rc I2

Rc = resistencia eléctrica del conductor, Ohm.

I = corriente en A.

De ambas expresiones, en la Ley de Ohm Térmica se tiene:

Tc - Ta = RcI2 R

________

\ I = Ö tc - taRcR


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Se sabe que Rc = r L

S

L = long. del conductor (podemos tomar L = 1m ).

r = resistividad del conductor.S = sección transversal del conductor.

________\ I = Ö S(tc – ta)rR


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Realmente en la práctica se tiene:

- Además de pérdidas por efecto Joule, en el conductor hay un incremento de pérdidas

por efecto superficial y de proximidad en corriente alterna.

- Existen pérdidas en los dieléctricos por efecto capacitivo.

- Pérdidas en los recubrimientos metálicos, por corrientes parásitas.

- Pérdidas en los tubos metálicos, si el cable va instalado en dichos tubos.

- Generalmente los cables tienen más de un conductor (2,3 ó 4).

- La corriente en el cable no es constante, varia de acuerdo al diagrama de carga.

- Generalmente se instala varios cables por lo que se altera la temperatura del medio

ambiente.- Los aislantes presentan gran resistencia al paso del calor, la resistividad térmica del terreno es variable,

según las estaciones climáticas y humedad


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CORRIENTE ADMISIBLE EN UN CABLEPUBLICACIÓN 287 - IEC

DT = (I2 R + ½ Wd) T1 + [I2R (1+ l1)+ Wd ] nT2 +[ I2R(1+l1 +l2) + Wd] n (T3 + T4)

Donde :

I = corriente de un conductor - A

DT = elevación de temperatura en el conductor sobre la temperatura ambiente - oCR = resistencia a corriente alterna por unidad de longitud de un conductor a la máxima

temperatura de operación W /cmWd= pérdida dieléctrica por unidad de longitud para el aislamiento alrededor del

conductor W/cm

T1 = Resistencia térmica por unidad de longitud entre un conductor y el revestimiento -oC - cm/w

T2 = Resistencia térmica por unidad de longitud del relleno entre el revestimiento y la

armadura o blindaje - o

C - cm/w.

T3 = Resistencia térmica por unidad de longitud del forro externo del cable - o

C -

cm/wT4 = Resistencia térmica por unidad de longitud entre la superficie del cable y el medio

alrededor - o

C - cm/w

n = números de conductores en el cable (igual sección y transportan la misma carga).

l1 = relación de pérdidas entre el revestimiento metálico y las pérdidas totales en todoslos conductores.

l2= relación de pérdidas entre la armadura y las pérdidas totales en todos losconductores.


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La corriente permisible es obtenida como sigue:

I= [ Dt - Wd [½ T1 + n (T2 + T3 + T4 ) ] ] ½

RT1 + nR( 1+ l1 )T2 + nR (1+l1 +l2 ) + Wd] n (T3 + T4 )


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CAPACIDAD DE CORRIENTE - TABLAS

Son para la siguiente clase de servicio: Un período de operación continua de 10 horas

como máximo, predominantemente a plena carga, seguido de otro período de al menosla misma duración, con una carga máxima del 60% de la plena carga.

- En el caso de carga permanente y constante, los valores deben reducirse con un factor

de 0.75.

- La disposición de los cables es un cable multipolar por separado; o tres cables

unipolares en disposición horizontal o en triángulo


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- Los parámetros considerados son:

· Resistividad térmica del suelo - 100oC x cm/W

· Profundidad de tendido {0.70 m RP

{0.60 m RS

· Temperatura del suelo a la profundidad de tendido 20oC


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Cualquier otra condición fuera de las especificadas implicará regímenes de operación

fuera de las condiciones normales, por lo que los valores de capacidad de corrientedeben ser afectados de los factores de corrección según sea el caso:

· Factor de corrección relativo a temperatura del suelo.

· Factor de corrección relativo a la resistividad térmica del suelo.

· Factor de corrección relativo a la proximidad de otros cables.

· Factor de corrección relativo a la profundidad de tendido.


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- La capacidad de corriente de cables tendidos en ductos está dada para las siguientes

condiciones:

· Temperatura del suelo...............................................................200C· Resistencia térmica del suelo...................................................100

0C - cm/w

· Profundidad de tendido..............................................................1,20 m - RP

1,00 m - RS

· Resistividad térmica del material que constituye el ducto.........1000C - cm/w

También se aplicarán factores de corrección cuando las condiciones son distintas.


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UBICACIÓN DE CIRCUITOS

SP AP Agua Desagüe Agua SP

Gas


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UBICACIÓN DE CIRCUITOS

Circuitos a

ambos lados


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INSTALACIÓN EN ZANJARed Primaria

0,70 m

0,20 m

0,10 m

Arena o Tierra cernida Cable de Energía

Ladrillo o Placade cemento

Cinta Señalizadora


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INSTALACIÓN EN ZANJARed Secundaria

0,60 m

0,10 m

Arena o Tierra cernida Cable de Energía

Cinta Señalizadora(eventual)


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CABLES MULTIPOLARES NKY – 10 kV

Sección

(mm2)

R(70 ºC)

(W /km)X

(W /km)Z(W /km) (cos f= 0.3)

3 x 6

3x10

3x16

3x25

3x35

3x50

3x70

3x95

3,69

2,19

1,38

0,871

0,628

0,464

0,325

0,231

0,152

0,148

0,144

0,128

0,117

0,114

0,109

0,103

3,3872

2,0355

1,3048

0,8397

0,6162

0,4673

0,34

0,2366


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CABLES TRIF ÁSICOS NYY – 0,6/1 kV

Sección

(mm2)

R(80ºC)

(W /km)X

(W /km)F.C.T

3f (380/220V)

3x6

3x103x16

3x25

3x35

3x70

3x95

3x120

3x1503x240

3x300

3x400

3x500

3x800

3,6823

2,20711,3792

0,8824

0,4412

0,3151

0,2323

0,1829

0,14710,0914

0,0729

0,0544

0,0433

0,0272

0,12

0,1180,118

0,111

0,110

0,103

0,103

0,103

0,0980,098

0,098

0,095

0,094

0,090

0,00566

0,003430,002177

0,001418

0,000749

0,000553

0,000428

0,000357

0,0002950,000210

0,000182

0,000152

0,000135

0,000107


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EJEMPLO C ÁLCULO DE RS

Cable NYY - 3 f; directamente enterrado en terreno formado de arena con algo dearcilla y piedras medianas, sin compactación, seco, temperatura ambiente máxima de

35ºC, tensión 220V, 6 W/m2, área por vivienda 160 m

2, factor de potencia 0,9 (atraso),

temperatura máxima admisible en el cable = 80ºC


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Circuito Nº 1 - S.Particular

Punto 1 2 2,1 3 3,1 4 5 5,1 6 6,1 7

Nc 6 - 6 - 6 6 - 6 - 8 4

S Nc 42 36 6 30 6 24 18 6 12 8 4FS 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Pot(S.P)

(kW) 20,16 17,88 2,88 14,4 2,88 11,52 8,64 2,88 5,76 3,84 1,92

Pot(C.E.)

(kW)

- - - - - - - - - - -

SP (C.E.)(kW)

- - - - - - - - - - -

Pot.

Total(kW) 20,16 17,28 2,88 14,4 2,88 11,52 8,64 2,86 5,76 3,84 1,92

I(A) 58,8 50,4 8,4 42 8,4 33,6 25,2 8,4 16,8 11,2 5,6

Ia(A) 87,8 75,2 12,5 62,7 12,5 50,2 37,6 12,5 25,1 16,7 8,4

S (mm2)

16 16 6 16 6 6 6 6 6 6 6

L (m) 30 30 90 20 30 30 30 80 12 40 70

DV(V) 3,94 3,38 4,40 1,88 1,47 5,87 4,4 3,92 1,17 2,61 2,28SDV(V) 3,94 7,32 11,72 9,2 10,67 15,07 19,47 23,39 20,64 23,25 22,92


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Pot. (SP) (kW) = S Nc x Fs. x P máx (W) x 1Consumidos 1000

I(A) = Pot. Total (kW) x 1000

Ö 3 x V x Cos f

Ia = corriente aparente

Ia = I .

Producto de factores de corrección


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- Resistencia térmica del suelo = 200ºC - cm/w. Factor de corrección por resistencia

térmica del terreno de 200 ºC - cm/W 0,77

(suponiendo sección de 35 a 90 mm2)

- Factor de corrección por temperatura ambiente de 35ºC ________________ 0,87

Ia = I = I _

0,77 x 0,87 0,6699


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EJEMPLO C ÁLCULO DE RP

Se emplea cable NKY – 3 f - 10 kV, condiciones idénticas al problema anterior,temperatura admisible en cable 70 ºC.


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Tramo P(kVA) SP(kVA) L (km) I(A) Ia (A) SPxL S(mm ) (%)DV (%)SDV4-3 50 50 0,290 2,88 4,13 14,5 16 0,019 0,0812

3-2 50 100 0,018 5,77 8,27 1,8 16 0,0023 0,0622

2.1-2 50 50 0,160 2,88 4,13 8 16 0,0104 0,0703

2-1 150 0,200 8,66 12,42 30 16 0,0391 0,05991.CT 50 200 0,080 11,55 16,57 16 16 0,0208 0,0208

I = S P (kVA) = SP (kVA)Ö3 x 10 17.32

DV(%) = kVA x L x Z10 x V

2


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- Resistencia térmica del suelo = 200ºC - cm/W

Factor de correcció

n (suponiendo 0,83sección de 16 mm2 - hasta 25 mm2)

mínima por cables multipolares.

- Factor de corrección por temperatura ambiente de 35ºC ____________________0,84

Ia = I = I _

0,83 x 0,84 0,6972


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COMPROBACIÓN POR CORTOCIRCUITO

Para ello se debe conocer la potencia de cortocircuito en el punto de alimentación _SE.60/10kV, dado por el Concesionario del Servicio Eléctrico.

Por normalización de los equipos de protección se exige que estos tengan un poder de

ruptura de 200 a 250 MVA


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- Supongamos para el problema una PCC = 100 MVA, y la apertura del equipo de

protección en 0,2s.

PCC = Potencia de cortocircuito -> corriente máxima de c.c. a la tensión nominal.

Poder de Ruptura = La máxima corriente de c.c. que puede (abrir) interrumpir un equipo

de protección a la tensión nominal.

Icc (A) = PCC (MVA) x 1000 = 100 MVA x 1000 = 5 780,3 A

Ö 3 x 10kV Ö 3 x 10kV


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De curva (condiciones supuestas t inicial = 85ºC, t final = 160ºC)

para 16 mm2 y 0,2 s se puede llegar a 7 500 A

7 500 A > 5 780 A

El cable estará bien diseñado.


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Existen fabricantes que recomiendan lo siguiente:

Icc = 110 x S

Ö t

Para Cu, asume que los cables están inicialmente a 60º C y temperatura al fina del C.C.

no sobrepasa 150º C

Icc = corriente de cortocircuito (A)

S = secció

n conductor Cu (mm

2

)t = tiempo duración del corto circuito (s)

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