RESUMEN DEL PROCESO DE CÁLCULO DE REDES DE TIERRA

RESUMEN DEL PROCESO DE CÁLCULO DE REDES DE TIERRA PARA CENTROS DE
TRANSFORMACIÓN, SEGÚN EL MÉTODO UNESA
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Tensión de paso y de contacto máximas
La tensión de paso es la que aparece entre dos puntos del terreno cuando se produce un defecto
a tierra.
La tensión de contacto es la que aparece entre los dos pies juntos y otra parte del cuerpo,
normalmente la mano, en contacto con partes conductoras derivadas.
Según el MIE RAT-13, la tensión de contacto V ca y de paso V pa máximas aplicables al cuerpo
humano son:
0,1 s < t # 0,9 s
K = 72
n=1
0,9 s < t # 3 s
K = 78,5
n = 0,18
3s<t#5s
Vca = 64 V
Vpa = 640 V
Vca = 50 V
Vpa = 500 V
5s<t
siendo t la duración de la falta, en segundos
Endesa, en el Cap.I, apdo. 3.3, establece como tiempo máximo de desconexión en caso de defecto en
la red de MT de t = 1 s
Por tanto,
y
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Tensión de contacto y de paso aplicadas al cuerpo humano
Siendo ñS la resistividad superficial medida en el terreno donde se va a instalar la red de tierras
del CT, la tensión de paso Vp y de contacto Vc máximas que se producirán en un defecto en el cuerpo
humano, serán, respectivamente:
La tensión de paso de acceso es la que representa un pié en el terreno y otro en la solera de
hormigón del CT:
donde ñS = resistividad superficial del terreno
ñ’S = resistividad del hormigón, 3.000 ÙAm
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Elección del Esquema de Tierras
Se tomará el esquema tipo del procedimiento UNESA que mejor se adapte a la forma y
dimensiones del CT y sus características, donde las configuraciones consideradas son:
• Cuadrados y rectángulos de cable enterrado horizontalmente, sin picas,
• Cuadrados y rectángulos de cable enterrado como las anteriores pero con 4 u 8 picas
verticales,
• Configuraciones longitudinales, o sea, línea recta de cable enterrado horizontalmente, con
2, 3, 4, 6 u 8 picas verticales alineadas.
Para cada una de estas configuraciones, se consideran dos profundidades de enterramiento, de
0,5 y de 0,8 m y, para las picas, longitudes de las mismas de 2, 4, 6 u 8 m.
Nota: Se entiende por electrodo de puesta a tierra, el conjunto formado por los conductores
horizontales y las picas verticales (si las hay), todo ello enterrado.
De el esquema elegido, se obtienen:
• La resistencia de tierra Kr.
• La tensión de paso máxima Kp.
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•
•
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La tensión de contacto interior Kc
La tensión de contacto exterior máxima Kc = Kp(acc) (sólo configuraciones cuadradas o
rectangulares)
Procedimiento de cálculo
Datos de partida, a facilitar por la compañía suministradora:
• Tensión de alimentación
• Neutro de MT aislado o bien conectado a tierra a través de impedancia ZE.
En el caso de neutro aislado:
• Longitud total de las líneas de MT subsidiarias de la misma transformación AT/MT, en km.
Es el valor La de la fórmula.
• Longitud total de los cables subterráneos MT subsidiarios de la misma transformación
AT/MT, en km. Es el valor Lc de la fórmula.
En el caso de neutro conectado a tierra a través de impedancia ZE:
• Valor de la impedancia ZE desglosada en reactancia Xn y resistencia Rn
• o bien, como dato alternativo, menos preciso pero hasta cierto punto suficiente, la intensidad
máxima de cortocircuito unipolar fase-tierra, en el origen de la línea de MT que alimenta el
CT
• Duración de la corriente de falta, hasta su eliminación por la acción de las protecciones.
Dato obtenido por medición:
• Resistividad ñ del terreno, en ÙAm.
En el Capítulo IV de las normas de Endesa, apdo. 6.1, se indica que para diseñar la instalación de
puesta a tierra, debe tenerse en cuenta que, en las subestaciones, los neutros de los transformadores
que alimentan la red de distribución en MT de ENDESA en Andalucía, están unidos a tierra mediante
resistencia que limita la intensidad de defecto a 300 A (40 Ohm) para redes aéreas, ó 1.000 A (12 Ohm)
para redes subterráneas (a confirmar por ENDESA en cada caso), siendo el tiempo de desconexión de
1 s.
Por tanto, en zona Endesa, estaremos en el caso de neutro conectado a través de impedancia:
Líneas subterráneas: Rn = 12 Ù
Xn = 0 Ù
Id max. = 1000 A
Líneas aéreas:
Rn = 40 Ù
Xn = 0 Ù
Id máx. = 300 A
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Cálculo de la Resistencia de Tierra del Esquema tipo
El cálculo de Rt se realiza por la ecuación:
Rt = ñ A Kr
Kr se obtiene de las tablas tipo
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Cálculo de las intensidades máximas fase-tierra en la parte de MT
En redes MT con neutro aislado, será:
En redes MT con neutro conectado a tierra mediante impedancia, será:
donde:
Id = corriente de defecto máxima (A)
U = tensión compuesta de la red (V)
Ca = capacidad homopolar de la línea aérea (F/km)
La = longitud total de las líneas aéreas de MT subsidiarias de la misma transformación AT/MT (km)
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Cc = apacidad homopolar de los cables MT subterráneos (F/km)
Lc = longitud total de los cables subterráneos de MT subsidiarios de la misma transformación AT/MT
(km)
Rt = resistencia de la puesta a tierra de protección del centro de transformación (Ù),
ù = pulsación de la corriente (2ðf)
Rn = Resistencia de la puesta a tierra del neutro de la red MT, en Ù
Xn = Reactancia de la puesta a tierra del neutro de red MT, en Ù
Salvo que el proyectista justifique otros valores, se considerará para las capacidades de la red
aérea y subterránea, respectivamente, los siguientes valores:
Ca = 0,006 ìF/km
Cc = 0,25 ìF/km
los cuales corresponden a los conductores de las secciones más utilizadas normalmente, con
tensiones nominales de 20 kV.
La fórmula a usar en zona Endesa, será
con Xn = 0 Ù
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Cálculo de la tensión de defecto en el CT
Ud = Id A Rt
<
V bt
(Debe quedar por debajo de la tensión máxima de BT a soportar por los aparatos, normalmente 10.000
V de aislamiento para BT)
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Cálculo de la tensión de paso exterior máxima
Up = Kp A ñ A Id
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Cálculo de la tensión de paso de acceso y de contacto exterior (caso de configuraciones
cuadradas y rectangulares) (UNESA)
Up(acc) = Kp(acc) A ñ A Id
Para el caso de electrodos alejados del CT, la tensión de paso de acceso y contacto exterior es:
Up(acc) = Up = Id A Rt
10 Comparación de los valores obtenidos con la tensión de contacto y de paso aplicadas al
cuerpo humano
Up = Kp A ñ A Id
<
Up(acc)
<
Uc = Kc A ñ A Id
<
Si los valores obtenidos no cumplen con los mínimos, se elegirá un nuevo tipo de electrodo.
En el caso de la tensión de contacto interior Uc, debido a la dificultad de que se mantenga dentro
de los valores mínimos con un electrodo de tierra que no deba ser super-dimensionado, se tomarán las
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medidas de control establecidas en el RLAT.
11 Sistema de tierras: Reunidas o Separadas
Los Centros dispondrán de dos sistemas de tierra:
• Uno de servicio, para el neutro de baja tensión
• Otro de protección, al que se conectarán las masas y envolventes metálicas de los aparatos, así
como los herrajes y estructuras del CT
Estos dos sistemas serán separados o se conectarán en una única red de tierra general, según el
siguiente criterio:
a) En los Centros Intemperie y en los integrados en una red MT aérea, se dispondrán tierras
separadas.
b) En los Centros integrados en una red subterránea de cables MT con las pantallas unidas
eléctricamente entre sí, se interconectarán la tierra de protección y la de servicio, en un único
sistema general de puesta a tierra.
c) En los Centros integrados en una red MT mixta, de líneas aéreas y cables subterráneos y en ella
existan 2 ó más tramos subterráneos con una longitud total mínima de 3 km, con trazados
diferentes, y con una longitud cada uno de ellos de más de 1 km, se interconectarán la tierra de
protección
En caso de tierras separadas, la distancia de separación:
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