UNE-IEC/TR 60865-2 IN informe UNE

Abril 2006

TTULO

Corrientes de cortocircuito

Clculo de efectos

Parte 2: Ejemplos de clculo

Short-circuit currents. Calculation of effects. Part 2: Examples of calculation.

Courants de court-circuit. Calcul des effets. Partie 2: Exemples de calcul.

CORRESPONDENCIA

Este informe es idntico al Informe Tcnico IEC/TR 60865-2:1994.

OBSERVACIONES

ANTECEDENTES

Este informe ha sido elaborada por el comit tcnico AEN/CTN 207 Transporte y Distribucin de Energa Elctrica cuya Secretara desempea UNESA.

Editada e impresa por AENOR Depsito legal: M 19822:2006

LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

41 Pginas

AENOR 2006 Reproduccin prohibida

C Gnova, 6 28004 MADRID-Espaa

Telfono 91 432 60 00 Fax 91 310 40 32

Grupo 26

S

- 3 - IEC/TR 60865-2:1994

NDICE

Pgina

PRLOGO ........................................................................................................................................ 4

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN ............................................................................ 6

2 NORMAS PARA CONSULTA ............................................................................................ 6

3 SMBOLOS Y UNIDADES .................................................................................................. 6

4 EJEMPLO 1: EFECTOS MECNICOS EN UNA INSTALACIN DE 10 kV CON CONDUCTORES RGIDOS SIMPLES.................................................................... 6 4.1 Datos ....................................................................................................................................... 7 4.2 Fuerza mxima en el conductor central principal .............................................................. 7 4.3 Tensin del conductor y fuerzas en los soportes ................................................................. 8

5 EJEMPLO 2: EFECTOS MECNICOS EN UNA INSTALACIN DE 10 kV CON CONDUCTORES RGIDOS MLTIPLES.............................................................. 10 5.1 Datos (adicionales a los datos del ejemplo 1) ....................................................................... 11 5.2 Fuerza mxima en el conductor principal central .............................................................. 11 5.3 Fuerza mxima en el subconductor externo entre dos piezas de conexin adyacentes ... 11 5.4 Tensin mecnica en el conductor y fuerzas en los soportes.............................................. 12

6 EJEMPLO 3: EFECTOS MECNICOS EN UNA INSTALACIN DE ALTA TENSIN CON CONDUCTORES RGIDOS ................................................................... 15 6.1 Datos ....................................................................................................................................... 16 6.2 Fuerza mxima en el conductor principal central .............................................................. 17 6.3 Tensin mecnica en el conductor y fuerzas en los soportes.............................................. 17

7 EJEMPLO 4: EFECTOS MECNICOS EN UNA INSTALACIN DE 110 kV CON CONDUCTORES FLEXIBLES ................................................................................. 24 7.1 Datos ....................................................................................................................................... 25 7.2 Fuerzas electromagnticas y parmetros caractersticos ................................................... 25 7.3 Desplazamiento horizontal del vano bh y distancia mnima en el aire amn........................ 29 7.4 Conclusiones........................................................................................................................... 30

8 EJEMPLO 5: EFECTOS MECNICOS EN CONDUCTORES TENDIDOS ................ 30 8.1 Datos comunes........................................................................................................................ 31 8.2 Distancia entre ejes de subconductores as = 0,1 m .............................................................. 32 8.3 Distancia entre ejes de subconductores as = 0,4 m .............................................................. 37

9 EJEMPLO 6: EFECTO TRMICO EN CONDUCTORES DESNUDOS....................... 41 9.1 Datos ....................................................................................................................................... 41 9.2 Clculos................................................................................................................................... 41 9.3 Conclusin .............................................................................................................................. 41

IEC/TR 60865-2:1994 - 4 -

COMISIN ELECTROTCNICA INTERNACIONAL

Corrientes de cortocircuito Clculo de efectos

Parte 2: Ejemplos de clculo

PRLOGO

1) IEC (Comisin Electrotcnica Internacional) es una organizacin mundial para la normalizacin, que comprende todos los comits electrotcnicos nacionales (Comits Nacionales de IEC). El objetivo de IEC es promover la cooperacin internacional sobre todas las cuestiones relativas a la normalizacin en los campos elctrico y electrnico. Para este fin y tambin para otras actividades, IEC publica Normas Internacionales. Su elaboracin se confa a los comits tcnicos; cualquier Comit Nacional de IEC que est interesado en el tema objeto de la norma puede participar en su elaboracin. Organizaciones internacionales gubernamentales y no gubernamentales relacionadas con IEC tambin participan en la elaboracin. IEC colabora estrechamente con la Organizacin Internacional de Normalizacin (ISO), de acuerdo con las condiciones determinadas por acuerdo entre ambas.

2) Las decisiones formales o acuerdos de IEC sobre materias tcnicas, expresan en la medida de lo posible, un consenso internacional de opinin sobre los temas relativos a cada comit tcnico en los que existe representacin de todos los Comits Nacionales interesados.

3) Los documentos producidos tienen la forma de recomendaciones para uso internacional y se publican en forma de normas, informes tcnicos o guas y se aceptan en este sentido por los Comits Nacionales.

4) Con el fin de promover la unificacin internacional, los Comits Nacionales de IEC se comprometen a aplicar de forma transparente las Normas Internacionales de IEC, en la medida de lo posible en sus normas nacionales y regionales. Cualquier divergencia entre la Norma IEC y la correspondiente norma nacional o regional debe indicarse de forma clara en esta ltima.

La tarea principal de los comits tcnicos de IEC es la elaboracin de normas internacionales. En circunstancias excepcionales, un comit tcnico puede proponer la publicacin de un informe tcnico de uno de los tipos siguientes:

tipo 1, cuando a pesar de repetidos esfuerzos, no puede obtenerse el apoyo requerido para la publicacin de una norma internacional;

tipo 2, cuando el tema en cuestin est todava bajo desarrollo tcnico, o cuando por cualquier otra razn exista una posibilidad futura pero no inmediata de un acuerdo sobre una norma internacional;

tipo 3, cuando un comit tcnico ha recopilado diferente tipo de datos de los que estn publicados normalmente como una norma internacional, por ejemplo estado de la tecnologa.

Los informes tcnicos de los tipos 1 y 2 son revisados dentro de los tres aos siguientes a su publicacin para decidir si pueden ser transformados en normas internacionales. Los informes tcnicos de tipo 3 no tienen que ser revisados necesariamente hasta que se considere que la informacin que proporcionan ya no es til o vlida.

La IEC 60865-2 que es un informe tcnico de tipo 2, ha sido elaborada por el comit tcnico 73 de IEC: Corrientes de cortocircuito.

- 5 - IEC/TR 60865-2:1994

El texto de este informe tcnico se basa en los documentos siguientes:

Proyecto del comit Informe de voto 73(SEC)49 73(SEC)59

El informe de voto indicado en la tabla anterior ofrece toda la informacin sobre la votacin para la aprobacin de este informe tcnico.

Este documento se edita dentro de las series de publicaciones de informes tcnicos de tipo 2 (de acuerdo con el apartado G.4.2.2 de la parte 1 de las Directivas CEI/ISO) como una "norma probable de aplicacin provisional" en el campo de los sistemas de aislamiento para mquinas elctricas rotativas porque existe un requisito urgente de gua sobre cmo las normas en este campo deberan utilizarse para responder a una necesidad determinada.

Este documento no ser considerado como una "Norma Internacional". Se propone para una aplicacin provisional de forma que pueda reunirse la informacin y la experiencia de su aplicacin en la prctica. Los comentarios en el contenido de este documento deberan enviarse a la Oficina Central de CEI.

Deber realizarse una revisin de este informe tcnico de tipo 2 en un tiempo no superior a tres aos despus de su publicacin, con la opcin de prolongar su validez durante tres aos ms o convertirlo en una Norma Internacional o anularlo.

IEC/TR 60865-2:1994 - 6 -

Corrientes de cortocircuito Clculo de efectos

Parte 2: Ejemplos de clculo

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN El objetivo de este informe tcnico es mostrar la aplicacin de procedimientos para el clculo de efectos mecnicos y trmicos debidos a cortocircuitos segn lo presentado en la Norma IEC 60865-1. As, este informe tcnico es un complemento de la Norma IEC 60865-1. Sin embargo, no cambia la base de los procedimientos normalizados dados en dicha publicacin.

NOTA 1 Los ejemplos de este informe tcnico ilustran como realizar los clculos de acuerdo con la Norma IEC 60865-1 de una forma simplificada y fcil de seguir. Los ejemplos no tienen como fin la comprobacin para programas informticos.

NOTA 2 Los nmeros entre parntesis al final de las ecuaciones se refieren a las ecuaciones de la Norma IEC 60865-1.

NOTA 3 Las tensiones del sistema son denominadas tensiones nominales.

2 NORMAS PARA CONSULTA

IEC 60865-1:1993 Corrientes de cortocircuito. Calculo de efectos. Parte 1: Definiciones y mtodos de clculo.

3 SMBOLOS Y UNIDADES Para los smbolos y unidades vase la Norma IEC 60865-1.

4 EJEMPLO 1: EFECTOS MECNICOS EN UNA INSTALACIN DE 10 kV CON CONDUCTORES RGIDOS SIMPLES

La base para el clculo de este ejemplo es un embarrado trifsico de 10 kV con un conductor por fase. Los conductores son barras continuas con soportes simples equidistantes. La disposicin de los conductores se muestra en la figura 1.

Fig. 1 Disposicin de los conductores

- 7 - IEC/TR 60865-2:1994

4.1 Datos

Corriente simtrica inicial de cortocircuito trifsica Ik3 = 16 kA (valor eficaz)

Factor para el clculo del valor de cresta de la corriente de cortocircuito = 1,35

Frecuencia del sistema f = 50 Hz Sin reenganche automtico

Nmero de vanos 3

Distancia entre soportes l = 1 m

Distancia entre ejes de conductores a = 0,2 m

Conductor rectangular de AlMgSi0,5

Dimensiones b = 60 mm d = 10 mm

Masa por unidad de longitud m = 1,62 kg/m

Mdulo de Young E = 70 000 N/mm2

Tensin correspondiente al lmite elstico Rp0,2 = 120 N/mm2 hasta 180 N/mm2

4.2 Fuerza mxima en el conductor central principal

( )7 22 30m3 p3m

3 4 10 Vs 3 1,00 m30,6 10 A 803 N2 2 2 Am 2 0,202 m

lF ia

= = =

(2)

donde

3p3 k33 2 1,35 16 kA = 30,6 kA = 30,6 10 Ai I = =

y la distancia efectiva entre los conductores principales

m12

0,20 m 0,202 m0,99

aa

k= = = (6)

con k12 de acuerdo con la figura 1 de la Norma IEC 60865-1 para b/d = 6, a1s = a y a/d = 20.

IEC/TR 60865-2:1994 - 8 -

4.3 Tensin del conductor y fuerzas en los soportes

El clculo puede ser hecho de acuerdo con los siguientes apartados 4.3.1 4.3.2.

4.3.1 Mtodo simplificado

4.3.1.1 Tensin de flexin del conductor

6 2 2m3tot m r

6 3803 N 1,00 m1,0 0,73 73,3 10 N/m 73,3 N/mm

8 8 1 10 mF l

V VZ

= = = = =

(9.12)

donde

V Vr = 1,0 = (V Vr)mx. de acuerdo con la tabla 2 de la Norma IEC 60865-1

= 0,73 de acuerdo con la tabla 3 de la Norma IEC 60865-1

3 34 8 40,06 0,010 m 0,5 10 m

12 12bdJ = = =

8 46 30,5 10 m 1 10 m

/ 2 0,005 mJZ

d

= = =

Se asume que el embarrado soporta la fuerza de cortocircuito si con el valor ms pequeo de Rp0,2 se cumple

tot p0,2q R (13)

Para una seccin transversal rectangular q = 1,5, vase la tabla 4 de la Norma IEC 60865-1, se obtiene:

2 2 2tot = 73,3 N/mm menor que 1,5 120 N/mm = 180 N/mm

4.3.1.2 Fuerza de flexin en los soportes

d F r m3F V V F= (15)

De acuerdo con la tabla 2 de la Norma IEC 60865-1 con el valor ms alto de Rp0,2 se tiene:

2tot

2p0,2

73,3 N/mm 0,5090,8 0,8 180 N/mmR

= =

por tanto, en un cortocircuito trifsico

tot

p0,20,370 1

0,8 R