Diseno de Lineas Subterraneas en Mt

8/18/2019 Diseno de Lineas Subterraneas en Mt

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TEMA 3 – Diseño de líneas subterráneas en A.T

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TEMA 3 – DISEÑO DE UNA LÍNEA

SUBTERRÁNEA EN A.T.

1.- Generalidades

Tras el transporte a través de líneas aéreas de AT desde las centrales productoras, la energía llegaa las poblaciones. Allí se distribuye casi exclusivamente mediante líneas subterráneas que seránde media tensión hasta los centros de transformación, y de baja tensión a la salida de los mismos.La utilización de este tipo de instalaciones no sólo se debe a razones de seguridad para laspersonas, sino que también obedece a criterios estéticos y de aspecto físico de las ciudades.

Las líneas de MT subterráneas no aparecen exclusivamente en las ciudades, sino que hay otrassituaciones en las que se utiliza este tipo de instalación:

En el recorrido de una línea aérea pueden aparecer obstáculos físicos o condicionantesadministrativos que hagan necesario o conveniente el soterramiento de la línea.

En algunas Centrales Hidroeléctricas en caverna se une los transformadores del interiorcon las líneas aéreas exteriores mediante cables aislados de MT que discurren a lo largode galerías o pozos.

Las salidas de algunas Centrales Termoeléctricas hasta las líneas aéreas o lassubestaciones de distribución se hacen mediante líneas subterráneas cuando atraviesaszonas habitadas.

En algunos complejos industriales no es posible la alimentación mediante líneas aéreas,

luego debe recurrirse a redes subterráneas de alta tensión. En interconexión de algunas subestaciones o al realizar el cierre en anillo.

Por requerimiento de Organismos Oficiales o Particulares que requieren la sustitución deun tramo de línea aérea por uno subterráneo.

Las redes de distribución subterránea tienen un coste mucho más elevado que las líneas aéreas,ya que por un lado el calado de la vía pública para poder alojar las canalizaciones, conductores yseñalización de los mismos y por otro el uso de conductores más sofisticados, repercutenconsiderablemente en el coste de la instalación.

Dedicaremos el presente tema al estudio de este tipo de líneas eléctricas abordando aspectoscomo el tipo de cables empleados y sus campos de aplicación, la tecnología específica querequieren y su disposición en el subsuelo urbano. Por otro lado, veremos la normativa de aplicaciónen este tipo de instalación y los cálculos necesarios para el dimensionado adecuado.

1.1.1 Normativa de Aplicación

Hasta ahora no existía ningún reglamento de líneas subterráneas de media tensión. El nuevoReglamento de Líneas de Alta Tensión ya las recoge en una Instrucción Técnica específica paraéste tipo de líneas: ITC-LAT 06


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Página 2 DID - M. Fuster

Además de éste, existen una seriede normas y directrices que debenser aplicadas en el diseño y montajede este tipo de líneas, que son:

• Normas UNE que regulan lostipos de cables, sudesignación, la fabricaciónde cables y accesorios, etc.(introducidas en el RLAT)

• Normas de las compañíaseléctricas debidamenteaprobadas por laAdministración competente(Proyectos Tipo).

• Recomendaciones UNESA para la fabricación e instalación de distintos elementos.

• Disposiciones reglamentarias municipales o locales recogidas en las correspondientesOrdenanzas Municipales.

Tal como aparece en lainstrucción de líneas aéreas, paralas subterráneas existen tambiénunos valores de tensión

normalizados que se emplearánen las líneas subterráneas quecoinciden con loscorrespondientes a las líneasaéreas y son:

* Tensiones de uso preferente enredes de transporte y distribución

Además de la clasificación según la tensión nominal de la línea, las líneas subterráneas seclasifican en tres categorías diferentes que dependen de la duración máxima de un ocasionalfuncionamiento con una fase a tierra. Éstas son:

Categoría A: Los defectos a tierra se eliminan rápidamente y como máximo en un minuto.

Categoría B: Los defectos a tierra se producen durante un tiempo limitado que no debe superaruna hora, aunque podría admitirse un tiempo mayor cuando así lo especifique la norma particulardel tipo de cable y accesorios empleados.

Categoría C: Es cualquier red que no sea no categorías A o B.

Tensión nominal dela red (kV)

Tensión más elevadade la red (kV)

Categorías segúntensión de la red

3 3,6

Tercera Categoría

6 7,2

10 12

15 17,520* 24

25 30

30 36

45 52Segunda Categoría

66* 72,5

110 123

Primera Categoría132* 145

150 170

220* 245Categoría Especial

400* 420

ITC-LAT 06 - LÍNEAS SUBTERRÁNEAS CON CABLES

“…A TODAS LAS LÍNEAS SUBTERRÁNEAS Y A

CUALQUIER TIPO DE INSTALACIÓN LAS LÍNEAS AÉREAS…”

• En galerías,• En bandejas en el interior de• en fondos acuáticos, …

• CABLES AISLADOS,• TENSIÓN ASIGNADA> = 1• C.A. TRIFÁSICAA50 Hz

CAMPO DE

APLICACIÓN


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En el RLAT se definen igualmente unastensiones asignadas del cable y susaccesorios, con los que el fabricantedeberá designarlos: U0 /U

Esta tensión asignada se escogerá enfunción de la tensión nominal de la red(Un), o tensión más elevada de la red(Us), y de la categoría de la red. Talcomo se aprecia en la siguiente tabla:

ITC-LAT 06 - LÍNEAS SUBTERRÁNEAS CON CABLES AISLADOS

TENSIÓN ASIGNADA (U0 /U)

U0 /U

Tensión nominal (Un)

Tensión más elevada de la red (Us)

CATEGORÍADuración máxima

del eventualfuncionamiento delsistema con una

fase a tierra


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1.2 Componentes

1.2.1 Cables Aislados

Antes de adentrarnos en este punto distinguiremos entre un conductor y un cable :

• Conductor es el elemento metálicoencargado de conducir la corrienteeléctrica. Puede ser de dos tipos:

Hilo : formado por una solavarilla.

Cuerda : constituido por variosalambres reunidos en forma dehélice formando un únicocuerpo.

• Cable es el conjunto constituido poruna o varios conductores protegidosgeneralmente por una envoltura quereúna la flexibilidad, resistenciamecánica y rigidez dieléctricanecesarias para el uso a que elcable se destina.

1.2.1.1 Componentes de un Cable Aislado

En los cables aislados de cualquier tensión sedistinguen básicamente tres elementos:

El Conductor

Es el componentefundamental del cable através del cual circula lacorriente eléctrica. Por ellose le exigirá una bajaresistividad eléctrica, buenascaracterísticas mecánicas y alta resistencia a la corrosión. Los materialesmás empleados son el cobre recocido y el aluminio semiduro que sedisponen en forma de cuerdas que pueden estar constituidas por

alambres de forma cilíndrica o de forma sectorial, empleándose las últimas en secciones grandespor el ahorro de espacio que suponen.

CuerdaCircularCompactada

Cuerda

Milliken


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El Material Aislante

Posibilita el aislamiento eléctrico del conductor en virtud de las buenas características dieléctricasde este material. Se dispone alrededor del conductor cubriéndolo totalmente y con un espesoradecuado a la tensión de servicio del cable, con el fin de que el campo eléctrico al que estásometido el aislamiento sea muy inferior a la tensión de perforación o rigidez dieléctrica del medio.

Los materiales aislantes empleados en alta tensión se clasifican en:

• Aislamientos estratificados: Consiste en cintas aislantes aplicadas en hélice a pasomuy corto. Se emplean dos tipos:

Cintas de papel impregnadas en aceite. Cintas mixtas impregnadas en aceite.

El aceite puede ser fluido o no migrante. El primero posibilita mayores tensiones detrabajo (hasta 1.100 kV) pero requiere un elevado mantenimiento del sistema de bombeocon pérdidas frecuentes y numerosas averías, por lo que se utiliza más la variante no

migrante aunque admita menores tensiones de servicio.

• Aislamiento secos o extrusionados: Se trata de materiales poliméricos sintéticosaplicados mediante un proceso de extrusionado. Se emplean dos tipos distintos:

Termoestables . Son aquellos que, fundiendo las materias primas por acción delcalor, se solidifican al sobrepasar una cierta temperatura, quedando con la forma delmolde. Tienen la propiedad de no fundirse al calentarlas nuevamente. Losempleados en líneas subterráneas de MT son:

• Goma EPR o Etileno Propileno (150 kV) • XLPE o Polietileno Reticulado (220 kV)

Termoplásticos . Tienen la propiedad de ablandarse con el calor y solidificarse alenfriarlos, pudiendo moldearse sin que pierdan sus propiedades.

• PVC o policloruro de vinilo (6 kV) • Etileno propileno de alto módulo o HEPR (400 kV)


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Las Protecciones del Cable

Además del conductor y el aislamiento, la mayoría de los cables disponen de sucesivos elementoscuya misión es proteger el cable contra losdistintos tipos de agresiones.

Según la naturaleza de la protección que eseelemento procure al cable, se distinguen:

Protecciones contra daños de origen eléctrico

• Capas Semiconductoras.

Hay de dos tipos:

> Capa semiconductorainterna: Alisa el campoeléctrico más próximo al conductor, haciéndolo perfectamente cilíndrico y evitandoasí las irregularidades superficiales que introduce el cableado de la cuerda alrellenar adecuadamente los huecos presentes entre los alambres.

Por otro lado, impide la ionización del aire comprendido entre el conductor y elaislante (efecto corona).

En los cables con aislamiento de papel impregnado se consigue el mismo efectocolocando sobre la cuerda conductora una cinta de papel de carbón.

> Capa semiconductora externa: tiene una función similar a la de la capasemiconductora interna pero en la parte exterior del aislamiento, manteniéndoseen íntimo contacto con éste y evitando la presencia de vacíos en tensión entre loselementos de la pantalla y el aislamiento. Por estar en contacto con la pantalla, semantiene a la tensión de tierra.

En los cables unipolares aislados con papel impregnado esta función la efectúa eltubo de plomo.

• Pantallas o blindajes. Son elementos metálicos confunciones de protección eléctrica constituida por una coronade alambres normalmente de cobre o por una envolturametálica estanca que haría a la vez las funciones dearmadura. Pueden desempeñar distintas funciones:

> Dar forma cilíndrica al campo eléctrico que rodea unconductor en cables de MT y AT, logrando unadistribución simétrica del esfuerzo eléctrico.

> Confinar el campo eléctrico en el interior del cable.

> Limitar la influencia mutua entre cables eléctricos.

> Evitar, o al menos reducir, el peligro de electrocuciones.


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Protecciones contra daños de origen mecánico

• Armaduras. Son elementos metálicos cuya función característica es la protecciónmecánica. Pueden diseñarse para proteger al cable contra esfuerzos cortantes, detracción, contra roedores, etc.

• Cubiertas. Son aquellos elementos de protección no metálicos que preservan al cablecontra agentes dañinos exteriores: químicos, biológicos, atmosféricos, abrasivos, etc., oque mejoran determinadas características internas para satisfacer mejor susprestaciones: materiales de relleno, barreras antillama en los cables resistentes al fuego,etc.

Los materiales empleados son:

> Termoplásticos:

PVC

Polietileno termoplástico

Poliolefinas

> Termoestables

Policloropreno (Neopreno)

Polietileno clorosulfonado (hypalón)

1.2.1.2 Clasificación de los Cables de MT

Según su Configuración

Atendiendo a este criterio de clasificación tendremos:


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• Cable Unipolar. Está constituido por solo conductor, que casisiempre es de sección circular, además de los aislamientos yprotecciones necesarias para cada aplicación. Su utilización seha ido extendiendo conforme ha aumentado la potencia

demandada y su aplicación en una determinada circunstancia encompetencia con los cables multipolares obedecerá a criterios deeconomía, capacidad de transporte y gastos de instalación.

• Cable multipolar. Está formado por dos o más conductores, biensean de fases, neutro, protección o de señalización. Cada uno deellos dispone de su propio aislamiento y el conjunto se completacon una envolvente aislante, pantalla, recubrimiento contra lacorrosión y efectos químicos, etc., común.

Según el Campo Eléctrico

Las líneas de campo electrostático de un conductor unipolar tienen una forma radial, es decir, auna distancia fija del centro del cable el campo es idéntico en todos los puntos. Con campos deestas características, los esfuerzos eléctricos que soportan los aislamientos son idénticos en todoslos puntos, sin desequilibrios.

En el cable tripolar las líneas de fuerza ya no siguen trayectorias radiales, debido a que lospotenciales existentes en el espacio entre los conductores y el exterior no son simultáneamenteiguales. Así, distinguiremos dos tipos de cables tripolares:

• Cables de campo no radial. El campo eléctrico en lamasa del aislamiento no es radial, ya que, además delcampo debido a su propio conductor, inciden los camposde las otras dos fases. Esta forma de trabajo no favoreceal aislamiento.

• Cables de campo radial. Cuando cada una de las fasesque constituyen el cable posee una pantallaindependiente, se consigue confinar el campo de cadauno de los conductores a su propio aislamiento,lográndose un campo radial.


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1.2.1.3 Designación de los Cables de MT

Como ya hemos visto, los cables aislados son sistemas complejos que comprenden diferenteselementos. Para identificar todas las variantes posibles existe una nomenclatura normalizada que

permite su designación de forma estandarizada, facilitando la relación biunívoca entre el cable y sunombre, por encima de las denominaciones comerciales propias de cada fabricante. Son dos lasnormas que rigen esta denominación:

• UNE 21024. Se aplica a cables aislados con papel impregnado de mezcla no migrante ytensiones nominales comprendidas entre 1,8/3 y 26/45 kV.

• UNE 21123. Válida para cables de transporte de energía con aislantes secos paratensiones nominales de 1 kV a 30 kV.

Las denominaciones se desglosan en los siguientes elementos:

- La palabra UNE para identificar que se trata de una designación normalizada.

- El tipo constructivo del cable expresado mediante un grupo de letras referentes alos diferentes elementos que lo integran.

- La tensión nominal para la cual ha sido construida el cable, expresada en KV eincluyendo los valores U0 y U.

- El número, la sección nominal y la forma y naturaleza de los conductores.

1.2.2 Accesorios

Loa accesorios empleados en lasterminaciones y los empalmes de los cablesaislados forman parte del propio sistema detransporte por lo que deben diseñarse paraque cumplan con los mismos requisitos queel cable, es más, los márgenes de seguridaddeben ser mayores ya que son elementossometidos a manipulaciones. El RLATestablece que deben ser adecuados a lanaturaleza, composición y sección de loscables, además de no aumentar laresistencia eléctrica del sistema.

Existen básicamente dos tipos de accesorios:

• Terminales: son los elementos imprescindibles de la línea de distribución que sedisponen en sus extremos. Unen tanto la línea aérea predecesora con la líneasubterránea, como el cable aislado con el transformador de distribución.

• Empalmes: es la unión de dos conductores con el objeto de dar continuidad eléctrica ymecánica al sistema. Se emplean cuando la línea tiene una longitud elevada o se haproducido una rotura del cable durante su tendido.


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1.2.2.1 Terminales

Colocados en los extremos del cable, los terminales deben cumplir lossiguientes requisitos:

- Separar físicamente el conductor de su pantalla metálica.

- Disponer de una línea de fuga adecuada según el nivel depolución y otras condiciones ambientales del lugar donde seinstalan.

- Mantener la estanqueidad tanto del interior al exterior del cablecomo en sentido contrario.

Los terminales se clasifican según su lugar de colocación en deinterior y de exterior, y según el número de conexiones en unipolares y tripolares. Al último tipo se le denomina en el argot eléctrico comobotella terminal.

TERMINAL DEINTERIOR

TERMINAL DEEXTERIOR


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Terminales de Exterior

Se emplea para enlazar líneas subterráneas con líneas aéreas yse ubica en los apoyos de entronque o fin de línea. Su principalreto es impedir que la humedad penetre en el sistema y entre encontacto con los conductores. Por eso deben ir debidamente

sellados y dotados de aletas para aumentar la línea de fuga delsistema. Se fabrican en distintos materiales:

• Porcelana: se trata de un material utilizado durantemuchos años con resultados satisfactorios, luego seemplea en los terminales de cables con tensiónsuperior a 66 kV. Es también el que más se utilizacon cables de papel impregnado en aceite.

• Terminales elásticos: Son materiales plásticos conpropiedades elásticas que con un número reducidode tallas se adaptan a toda la gama de secciones de

cables de MT. El más empleado es el caucho desilicona. Existen dos variantes:

Materiales termorretráctiles : el material plásticode características adecuadas se retícula,posteriormente se expande a una ciertatemperatura y, por último, se enfría conservandola deformación. Este elemento posee unamemoria elástica de manera que recobra suforma original cuando es calentado mediante unsoplete.

Materiales retráctiles en frío : se utiliza un material

elastomérico pretensado que mantiene sudeformación gracias a un elemento auxiliar quees eliminado durante el montaje, logrando con ello la contracción del materialplástico y su ajuste al cable. Por su comodidad de instalación, ha ido reemplazandoal anterior.

Terminales de Interior

Los encontramos fundamentalmente en los Centros de Transformación donde la línea subterráneaacomete a las celdas del transformador. Las tecnologías de fabricación son las mismas que para elcaso de terminales de exterior pero no lo es su forma constructiva. Exteriormente se distinguen delos anteriores por tener una menor línea de fuga, además de poderse presentar la modalidad de

terminales enchufables.


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1.2.2.2 Empalmes

El empalme es el accesorio que conecta dos tramos deuna línea subterránea. En la unión de cables aisladosdebe garantizarse la continuidad de todos los elementosque constituyen el cable: el conductor, la pantalla, el

aislante, la cubierta, etc. La unión del conductor se realizamediante manguitos o elementos metálicos que alojan losdos conductores y que constituyen el cuerpo del empalme.

El resto de elementos se unen a través de accesorios en su mayoría retráctiles de forma tubularque se colocan concéntricos al manguito.

1.2.2.3 DerivacionesCuando se quiere empalmar una línea secundaria aotra principal se debe realizar una derivaciónempleando accesorios adecuados que permitan laramificación de la línea al mismo tiempo que asegurenla continuidad eléctrica y mecánica del sistema.Tecnológicamente son similares a los empalmes con lasalvedad de que en la mayoría de los casos los cablesderivados son de menor sección que los de la líneaprincipal, por lo que ha de preverse este cambio desección en la interconexión de los conductores.

Tecnología retráctil en frío Tecnología Termoretráctil


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1.2.3 Propiedades y Aplicaciones de los Distintos Cables Aislados

1.2.3.1 Cables Aislados con Papel Impregnado

El uso de este tipo de aislante en los cables de AT se remonta al siglo XIX, y continúa utilizándoseen la actualidad debido a sus magníficas propiedades dieléctricas. La tendencia actual es

eliminarlo paulatinamente aunque aún se emplea en las tensiones más elevadas especialmente ensu variante de aceite fluido.

La envoltura aislante que rodea al conductor está formada por varias capas de papel especialsometidas a una operación previa de secamiento y a otra de impregnación al vacío. El papelempleado es de celulosa pura, la cual ha de contener la menor cantidad posible de salesionizables. Por otro lado, la mezcla de impregnación está compuesta por aceites minerales ymaterias resinosas de gran rigidez dieléctrica, además de una cierta cantidad de ceras minerales

que restan fluidez al conjunto.

Los conductores de este tipo de cables son cuerdas de

cobre o de aluminio, generalmente compactadas ya seande sección circular o sectoral.

La elevada resistencia al envejecimiento y a la ionizaciónde este tipo de cables, y su resistencia intrínseca a lahumedad por lo inevitable de la presencia de la cubierta deplomo, le convierten en el cable de más dilatada vida útil.Sin embargo, precisamente por el tubo de plomo lodesaconsejan en aquellas instalaciones donde se preveala necesidad de modificar en un futuro próximo el itinerariodel tendido.

Se trata del cable idóneo para la red subterránea de mediao alta tensión de distribución de una ciudad, ya que suescaso índice de averías reduce al mínimo las

impopulares zanjas de las reparaciones en la vía pública, al tiempo quemantiene en niveles muy confortables la regularidad del servicio. Noobstante, las mejoras continuas introducidas en la fabricación de cables conaislamientos secos hacen que vayan siendo remplazados por estos.

1.2.3.2 Cables Aislados con Polietileno Reticulado (XLPE)

El polietileno sin reticular posee una excelentes propiedades eléctricas, peropresenta serios inconvenientes debido a su baja resistencia a la ionización,su sensibilidad a la acción de la humedad en terrenos contaminados quelimita su aplicación en instalaciones subterráneas, y su termoplasticidad queobliga a fijar temperaturas máximas de servicio y de cortocircuito muy bajas.Sin embargo, tras la reticulación química de ese material adquiere unaexcelente estabilidad térmica, soportando temperaturas de trabajo delconductor de hasta 90 ºC.

El punto más débil de este aislamiento sigue siendo su relativa bajaresistencia a la ionización en presencia de la humedad, fenómeno conocido

como Water treeing (arborescencia húmedas), lo que obliga a tomarprecauciones especiales. En primer lugar se dotan de una cubierta de altaimpermeabilidad y elevada resistencia a los desgarres y cortes, además se


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emplean cintas absorbentes o polvos higroscópicos que colocados encima y/o debajo de lapantalla de hilos de cobre producen un efecto barrera al paso del agua entre la cubierta y la capasemiconductora externa; por último, todos los intersticios del conductor se rellenan con uncompuesto absorbente de humedad que actúa como papón en caso de contacto con el agua yevitan su propagación transversal.

En definitiva, se trata de un cable de características muy notables tanto de pérdidas en eldieléctrico, resistividad térmica y eléctrica como rigidez dieléctrica. Sus limitaciones másimportantes son la aparición de arborescencias en presencia de humedad, por lo que sedesaconseja su empleo en tendidos subterráneos en suelos con presencia de humedad y surigidez que dificulta su instalación en recorridos muy sinuosos.

Se trata de un cable idóneo por su ligereza de pesoy reducido diámetro para instalaciones industrialesen el interior de fábricas, en galerías, grapado entúneles, etc.


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1.2.3.3 Cables Aislados con Goma Etileno-Propileno (EPR y HEPR)

El desarrollo de este material fue posterior al XLPE y, manteniendo las ventajas de latermoestabilidad del anterior, aportó una mayor resistencia a la humedad hasta el punto de que seemplea en la fabricación de cables submarinos, en los que el aislamiento está en contacto directocon el agua de mar sin protección adicional alguna. Otra de las mejoras introducidas fue su

resistencia al efecto corona, por lo que se puede decir que el EPR es el mejor aislamiento secoconocido hasta el momento.

Su punto débil reside en un

factor de pérdidas en eldieléctrico ligeramente mayorque el del XLPE y, sobretodo, una mayor resistenciatérmica, lo que reduce laintensidad máxima admisibleen servicio permanente (un5% inferiror a la del XLPE).

Como ya se ha indicado anteriormente, se trata de un material que resiste perfectamente la acciónde la humedad, y además posee la estructura de una goma. Es idóneo para instalacionessubterráneas en suelos húmedos, instalaciones en las que el recorrido es muy sinuoso o donde seprevea un próximo cambio de recorrido.

La variante de Etileno-Propileno de alto módulo (HEPR) permite aumentar las temperaturas deservicio del cable por su mayor resistencia al envejecimiento térmico y, por tanto, lograr mayoresintensidades admisibles para las mismas secciones del conductor.


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1.3 Formas de Instalación de las Líneas Subterráneas

Todas las redes subterráneas tienen encomún que, por razones de economía y

simplicidad, deben tener trazados lo máscortos y rectilíneo posibles, respetandosiempre los radios de curvatura admisiblespara cada tipo de conductor. En zonasurbanas deberán discurrir preferiblementebajo aceras y a ser posible paralelos a laslíneas de las fachadas de los edificios.

En cuanto a la forma en que los cables se colocarán en el subsuelo, se tienen las siguientesposibilidades:

FORMAS DE INSTALACIÓN

Directamente enterrados

Enterrados bajo tubo

En galerías• Visitables

• Registrables

En Atarjeas o canales revisables

En bandejas, soportes, palomillas o directamente sobrepared

En fondos acuáticos

Conversiones aéreo-subterráneas


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1.3.1 Enterrados Directamente en el Terreno

Los cables se colocan en el interior de la zanja directamente encontacto con el terreno. Para evitar que la cubierta del cable sufradaños en su tendido, se coloca un lecho de un mínimo de 5 cm deespesor de arena de río o tierra cribada, totalmente desprovista depiedras que pudieran rasgar la cubierta. Con ese mismo material secubren los cables con un espesor mínimo de 10 cm. A continuación,para proteger el cable frente a excavaciones hechas por terceros secoloca una capa de ladrillos, placas de hormigón o cualquier otromaterial con suficiente resistencia mecánica. Después se rellena lazanja con el propio material que se extrajo en la excavación y secompacta. Próxima a la superficie, se dispone una cinta deseñalización que advierte de la presencia de un cable eléctrico de alta

tensión.

El RLAT no establece las dimensiones decada una de las partes de la instalaciónaunque si fija una profundidad deenterramiento mínima desde la parteinferior del cable más próximo a lasuperficie que es de:

• 60 cm en acera o tierra

• 80 cm en calzada

1.3.2 En canalización entubada

Los cables de media tensión se tienden en el interior de un tubo ubicado enel fondo de una zanja. Con ello se evita el uso de arena de río así como deprotecciones mecánicas ya que el tubo realiza esta función, aunque si espreceptiva la cinta de señalización. Este sistema tiene la ventaja respectoal anterior de que la reparación de averías resulta más fácil y económica.

Según el RLAT, laprofundidad mínima de la parte inferior del tuboa la superficie ha de ser de 0,6 m en acera y0,8 m en calzada.


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Los tubos empleados tienen elevada resistencia mecánica, su interior es liso para no dañar lacubierta de los cables en su instalación y pueden ser de materiales tan diversos como cemento yderivados, metálicos, plásticos, etc. Su diámetro será al menos 1,5 veces el diámetro exterior delcable multipolar o el diámetro aparente del sistema constituido por cables unipolares. Cada cablemultipolar o terna de cables unipolares dispondrá de su tubo independiente y si se instalase cadacable unipolar en un tubo, este no podrá ser de material ferromagnético ya que se producirían en

su seno inducciones magnéticas ocasionadas por el paso de la corriente eléctrica.

Cuando la instalación subterránea cruza una calzada, para protegerlafrente a las vibraciones ocasionadas por el tráfico rodado, sehormigonea la parte inferior de la zanja recubriendo la totalidad del tubo.

En este tipo de instalaciones es preciso disponer dearquetas de registro que consisten en pozos construidoscon ladrillo u hormigón normalmente y que son atravesadospor el tubo. Estos elementos disponen de tapas que puedenser retiradas para que los operarios realicen operaciones demontaje, empalmes, derivaciones, reposiciones oreparaciones.

Las arquetas se suelen colocar en los puntos donde se produzcancambios de dirección para facilitar el montaje, lo mismo que sucede entramos rectos donde se instalarán al menos cada 40 m.


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1.3.3 En Galerías

Las galerías constituyen largos pasillos subterráneosque se ubican en el subsuelo de las ciudades. Tienenla ventaja respecto a otros sistemas de instalaciónsubterránea la posibilidad de albergar distintas

instalaciones y sus posibles ampliaciones futuras, sugran capacidad y la facilidad con la que se realiza elmantenimiento y la reparación de averías. Por elcontrario, resultan mucho más gravosas desde elpunto de vista económico.

Existen dos tipos de galerías:

• Galerías visitables: en las que seprevé el tránsito de personal,

normalmente cualificado, para lasoperaciones de mantenimiento yreparación. Este hecho debe estarprevisto tanto en las dimensionescomo en sus condiciones deseguridad y salubridad.

• Galerías registrables: susdimensiones no permiten lacirculación de personas aunque estándotadas de tapas de registromanipulables con medios mecánicospara la realización de reparaciones yreposiciones.

Las galerías se construyen con materiales de elevadaresistencia mecánica pues deben soportar tanto la carga

de tierras y pavimentos que hay sobre ellas como lasvibraciones y sobrecargasocasionadas por el tráfico.

El RLAT establece lascondiciones que deben reunirambos tipos de galerías.


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1.3.4 En Atarjeas o Canales Revisables

Las atarjeas consisten en pequeños canales que se construyen a ras del suelo. Se diferencian dellas galerías registrables en cuanto a sus dimensiones, mucho más reducidas, y en que las tapasque protegen a los cables pueden ser retiradas manualmente, sin necesidad de herramientasespecíficas. Esta forma de instalación de las líneas subterráneas de MT está limitada a zonas deacceso restringido como puede ser en el interior de industrias o en centrales eléctricas,subestaciones, etc.

1.3.5 En bandejas, soportes, palomillas o directamente sujetos a la pared

En algunos casos muy particulares como en subestaciones,centrales eléctricas u otro tipo de instalaciones eléctricas y enel interior de edificios de tipo industrial o comercial que seacometan el alta tensión, siempre que el acceso al recorridoesté restringido a personal autorizado, las líneas eléctricas dedistribución en alta tensión mediante cables aislados podráninstalarse en bandejas, soportes, palomillas o directamentesujetos a la pared. Esto abarata costes tanto de instalacióncomo de mantenimiento, localización de averías y reparación.

En locales frecuentados por personal noautorizado se podrá utilizar como sistema deinstalación las bandejas, tubos o canales, siempreque la tapa pueda abrirse solo con útil. Lasbandejas deberán instalarse a una altura mínima

de 4 m.

En esta forma de instalación, los cables estándebidamente señalizado y, si fuera preciso,dispondrán de protecciones mecánicas.

1.3.6 En los Fondos Acuáticos

Se considera red subterránea y por tanto su cálculo se realizacomo tal, aquellas que discurren en fondos acuáticos comomares, lagos, ríos, etc. Esta modalidad de instalación requiereunas consideraciones de diseño específicas como el tener encuenta las mareas y corrientes a las que puede estarsometido el cable, especialmente en la zona de transición, laposibilidad de que el cable pueda ser afectado por algún

elemento de arrastre de las embarcaciones, etc.

Locales con personal NO autorizado:

• Bandejas con tapa que se abre con útil.• Adosadas a pared a >4m de altura

PROTECCIÓN CONTRA CONTACTOSINDIRECTOS

• Todos los elementos metálicos se conectarána la red de tierras de la instalación.• Las canalizaciones conductoras se conectarán

a tierra cada 10 m como máximo.


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1.3.7 Conversiones aéreo-subterráneas


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1.3.8 Puesta a Tierra de las Líneas Subterráneas

Las pantallas metálicas e los cables subterráneos deben conectarse a tierra al menos en un de susextremos, aunque es preferible que la conexión se realice por ambos lados. Sí solo se conectasepor una parte, debe comprobarse que las tensiones producidas por una falta a tierra o porinducción no son peligrosas, es decir, no superan los valores dados en la ITC-LAT-07 en funciónde la duración de la falta (Tabla 18 - Apartado 7.3.4.1.).

En el caso de galerías visitables, se dispondrá de una red de tierras única a lo largo de toda lagalería a la que se conectarán todos los elementos metálicos para la sujeción de los cables ocualquier otro elemento metálico accesible al personal, además de las pantallas metálicas de loscables.

1.3.9 Cruzamientos, proximidades y paralelismos

La interacción entre las líneas eléctricassubterráneas de alta tensión y otrosservicios tales como canalizaciones deagua, gas, otros conductores eléctricos,carreteras, vías, etc. Deberá cumplir unaserie de condiciones que prevengan lasposibles situaciones de riesgo deaccidente que dicha interacción pudieraproducir.

Según el RD 1955/2000, de 1 dediciembre, se prohíbe la plantación deárboles o la construcción de edificios einstalaciones industriales en la franjadefinida por la zanja de una líneasubterránea directamente enterrada en elterreno.

El reglamento permite la utilización de“topos” o sistemas similares, para larealización de cruce en las que no seaposible o suponga un gran inconveniente laapertura de zanja.


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En la siguiente tabla se resume las principales condiciones que indica el reglamento que se ha decumplir en cada una de las situaciones:

Cruzamientos Proximidades y

ParalelismosCalles y carreteras • Canalizaciones entubadas y

hormigonadas.• Profundidad >= 60 cm tubo superior.• Cruce perpendicular al eje del vial.

Ferrocarriles • Canalizaciones entubadas yhormigonadas.

• Profundidad >= 110 cm tubo superior.• Rebasarán 1,5 m por cada parte.• Cruce perpendicular a la vía.

Otros cables de

energía eléctrica

• Cables de BT arriba.• Distancia >= 25 cm• Distancia de cruce a empalme >= 1m• Si distancia inferior, bajo tubo.

• Distancia >= 25 cm• Si distancia inferior, elemento

divisorio.

Cables detelecomunicaciones

• Distancia >= 20 cm• Distancia de cruce a empalme >= 1m• Si distancia inferior, bajo tubo.

• Distancia >= 20 cm• Si distancia inferior, bajo tubo.

Conducción deagua

• No cruces con las juntas de lascanalizaciones de agua.

• Distancia >= 2 cm• Distancia de cruce a empalme >= 1m

• Si distancia inferior, bajo tubo.

• Distancia >= 20cm• Distancia de junta de

canalización a empalme >= 1m• Si distancia inferior, bajo tubo.

Conducción de gas • Distancia mínimas según tabla 3• Si distancia inferior, protección

suplementaria según tabla.

• Distancia mínimas según tabla 4• Si distancia inferior, protección

suplementaria según tabla.


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1.4 Cálculo de la Sección del Conductor en Líneas Subterráneas

La selección de la sección del conductor de un cable de una línea subterránea de MT se realiza deacuerdo con los siguientes criterios:

• La tensión de la red y el régimen de explotación.• La intensidad que debe circular.

• La caída de tensión que se produce.

• La intensidad producida en un cortocircuito

El procedimiento de cálculo se sintetiza en el siguiente esquema:

Elección delNivel de Aislamiento

Elección de lamayor de los tres criterios

Cálculo porIntensidad Admisible

Cálculo porIntensidad de Cortocircuito

Cálculo porCaída de Tensión

1.4.1 Tensión de la Línea y Régimen de Explotación

Las redes subterráneas de MT pueden soportar una gran variedad de tensiones que van desde los3 kV a los 400 kV. El valor de la tensión nominal de la línea condicionará el espesor del aislanteque se clasifican según los valores U0 /U, pero además también dependerá del sistema deprotección a tierra existente. Así, para elegir el cable se partirán de los siguientes datos:

• Tensión nominal de la red

• Categoría de la red

Con esos datos se empleará la Tabla 2 de la ITC-LAT-06 y se determinarán los valores:

• U0 /U

• Up (Valor de cresta de la tensión soportada a impulsos tipo rayo aplicada entre cadaconductor y la pantalla o la cubierta para el que se ha diseñado el cable o los accesorios.

Esta operación es previa a cualquier otro dimensionamiento de la sección del conductor.

1.4.2 Cálculo de la Sección por Intensidad Admisible

Dado que existe un límite de la temperatura de los aislamientos que no debe sobrepasarse sí se

quiere preservar sus propiedades dieléctricas, mecánicas o químicas a lo largo del tiempo y, dadoque la circulación de corriente eléctrica a través de los conductores produce un calentamiento del


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medio, el proyectista deberá calcular las intensidades máximas según la Norma UNE 21144 oconsultar la Norma UNE 20435 que se encuentren en vigor.

En su defecto, y solo para una tensión de aislamiento de 18/30 kV, existen tablas de IntensidadesMáximas Admisibles para distintos tipos de cables y sistemas de instalación recogidos en la ITC-LAT-06. Estas son:

Sí las condiciones fuesen diferentes (otra temperatura, presencia de otros cables, otra profundidad,etc.) las tablas del reglamento no serían de aplicación tal y como se presentan. Puesto que sería

inmanejable disponer de tablas específicas para todas las combinaciones posibles, lo que se hacees utilizar las tablas confeccionadas para las condiciones estándar y obtener la intensidadadmisible para una situación diferente aplicando un Factor de Corrección:

Donde:

'AdmI → Intensidad máxima admisible en las circunstancias actuales

AdmI → Intensidad máxima admisible en las condiciones estándar

cF → Factor de corrección para esa situación

Para distintas condiciones de las indicadas, el reglamento establece unos factores de correcciónque modifican las intensidades admisibles. Estos son:

Sistema deinstalación

Condiciones ambientales Material

Tensiónde

aislamiento

Aislamiento Tabla

ITC-LAT 06

Directamenteenterrados

Hasta tensión de aislamientode 18/30 kV: un cable tripolar oterno de cables unipolares

enterrados toda su longitud a 1m de profundidad, en unterreno de resistividad térmicade 1,5 K⋅m/W y temperatura delterreno de 25 ºC. y unatemperatura ambiente de 40 ºC

Cu/Al 18/30 kV EPR/XLPE/ HEPR

Tabla 6

Enterrados

bajo tubo* Tabla 12

Al aire Tabla 13

* Para longitudes mayores de 15 m. Para longitudes inferiores se aplicará la tabla 6

cAdm'Adm FII ⋅=


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El primer paso en el cálculo de la sección por este criterio consiste en identificar la tabla deaplicación. Una vez determinada, la sección mínima que se podrá escoger será aquella que cumplaque:

TRANSADM II ≥

donde:

IADM → Intensidad máxima admisible del conductor

ITRANS → Intensidad transportada por la línea

1.4.3 Cálculo de la Sección por Caída de Tensión

Al igual que en las líneas aéreas, en las redes subterráneas de MT existe un límite a la caída detensión que puede producirse a lo largo de su longitud. Ese valor deberá ser un dato proporcionadopor la compañía suministradora de energía y se expresará como un tanto por cien.

Como la separación entre conductores es muy pequeña con relación al diámetro, es posibledespreciar los efectos inductivos de la línea y su repercusión en la caída de tensión. Con ello,existe una expresión aproximada de la sección por caída de tensión en una línea trifásica que es:

Donde:

P → Potencia activa de la línea en W

L → Longitud de la línea en m

ρθ → Resistividad del conductor a la máxima temperatura de servicio en Ω⋅mm2 /m

∆V→ caída de tención absoluta producida en la línea

V → Tensión nominal de la línea en V

Aplicadossobre:

Factor de corrección Tabla aaplicar

Instalaciónenterrados

Tablas 6 y 12

Temperatura del terreno distinta de 25 ºC Tabla 7Resistividad térmica del terreno distinta de 1.5K.m/W

Tabla 8

Agrupación. Distancia entre ternos o cablestripolares Tabla 10

Profundidad de instalación distinta a 1 m Tabla 11Instalados al aire

Tabla 13Temperatura ambiente del aire distinta de 40 ºC Tabla 14Agrupamiento de cables Tablas 15 a 24Expuesto directamente al sol 0,9

VV

LPs

⋅∆

⋅⋅= θ

ρ


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Del valor obtenido con la fórmula se redondea a la sección normalizada superior.

Las máximas temperaturas de servicio dependen de los tipos aislamientos y sus valores son:

Para

determinar los valores de la resistividad a la máxima temperatura de servicio, partimos de los datosde la siguiente tabla:

La resistividad a cualquier temperatura se puede estimar como:

( )( )201º20 −⋅+⋅= θ α ρ ρ θ C

Donde:

ρθ → Resistividad del conductor a la temperatura θ en Ω⋅mm2 /m

ρ20ºC → Resistividad del conductor a 20 ºC en Ω⋅mm2 /m

α → Coeficiente de variación de la resistividad del material con la temperatura en ºC-1

θ → Temperatura a la que se quiere determinar la resistividad en ºC

Tipo de Aislamiento

Condiciones

ServicioPermanente Cortocircuito

Policloruro de Vinilo (PVC)s ≤ 300 mm2 70 ºC 160 ºC

S > 300 mm2 70 ºC 140 ºC

Polietileno Reticulado (XLPE) 90 ºC 250 ºC

Etileno Propileno (EPR) 90 ºC 250 ºC

Etileno Propileno altomódulo

(HEPR)

U0 /U ≤ 18/30 kV 105 ºC 250 ºC

U0 /U > 18/30 kV 90 ºC 250 ºC

Papel impregnado enaceite con mezcla no

migrante

Hasta 12/20 kV 80 ºC 170 ºC

De 15/25 a 18/30 kV 80 ºC 150 ºC

26/45 kV 70 ºC 150 ºC

36/66 kV 65 ºC 150 ºC

Materialαααα

(ºC-1)ρρρρ20

(ΩΩΩΩ·mm2/m)ρρρρ65



(ΩΩΩΩ·mm2/m)

ρρρρ90 (ΩΩΩΩ·mm2/m)

ρρρρ105 (ΩΩΩΩ·mm2/m)

Cu 0,00393 0,0172414 0,02029 0,02063 0,02131 0,02198 0,02300

Al 0,00403 0,0285714 0,03375 0,03433 0,03548 0,03663 0,03836


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1.4.3.1 Iteración

Al suponer que el cable está a su máxima temperatura de servicio cuando se determina la secciónpor caída de tensión, se está haciendo una aproximación conservadora, es decir, por el lado de laseguridad. En la mayoría de las ocasiones el cable estará trabajando a una temperatura inferior ysu valor máximo sólo lo alcanzará cuando circule la máxima intensidad admisible. En la mayoría de

las ocasiones, este hecho no tiene gran importancia porque la sección calculada se redondea a lanormalizada superior. Pero hay situaciones en las que esta aproximación conservadora nos puedellevar a escoger una sección superior a la necesaria, que son cuando concurren las siguientescircunstancias:

• La sección obtenida por caída de tensión excede ligeramente un valor normalizado.

• El criterio de caída de tensión prevalece por el criterio de intensidad admisible

En estos casos debe hacerse un cálculo iterativo para ver si resultaría válida la secciónnormalizada que se está excediendo. El procedimiento de iteración es el siguiente:

1. Se determina la temperatura real del conductor

El cable trabajará a una temperatura inferior a la máxima de servicio que se determina mediante laexpresión:

Donde:TR → Temperatura real del conductor para la sección considerada en ºC

I → Intensidad que circula por el conductor en A

Imax → Intensidad máxima admisible de la sección del conductor considerada en A

Tmax→ Temperatura máxima de servicio permanente del cable en ºC (65, 70, 80, 90 ó 105ºC)

T0 → Temperatura ambiente de la instalación en ºC. Si se corresponde con condicionesestándar:

• 25 ºC para instalación enterrada

• 40 ºC para instalación al aire

2. Se determina la resistividad del conductor a esa temperatura T R

La fórmula de aplicación es la de variación de la resistividad con la temperatura, ya vistaanteriormente.

( )( )201º20 −⋅+⋅= RC T T R α ρ ρ

( ) 00max

2

maxR TTTI

IT +−⋅

=


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3. Se calcula la sección por cdt con esa resistividad

Se trata de aplicar el valor determinado en el paso anterior a la fórmula decálculo de la sección por cdt:

Si con esta iteración se obtiene un valor inferior a la sección normalizada considerada, dichasección cumplirá con el criterio reglamentario de caída de tensión. En caso contrario deberemosemplear la sección normalizada superior.

1.4.4 Cálculo de la Sección por Intensidad de Cortocircuito

Los cables aislados deben tener dimensiones suficientes para soportar sin deteriorarse losesfuerzos térmicos a los que queda sometido cuando se produce un cortocircuito accidentaldurante el tiempo que transcurre hasta que actúa la protección. La capacidad de resistirsobrecalentamientos breves depende de la sección y se puede calcular mediante la expresión:

Donde:

Iscc → Corriente de cortocircuito soportada por el conductor en A

s → Sección del conductor en mm2

K → Coeficiente dependiente del conductor y de las temperaturas inicial y final delcortocircuito

Su valor corresponde a la densidad de corriente tabulada en las tablas 35 y 36 parauna duración del cortocircuito de 1 segundo.

tcc → duración del cortocircuito en segundosLos valores de las densidades de corriente (A/mm2) de cortocircuito que pueden resistir losconductores de los distintos tipos de cables aparecen tabulados en las tablas 25 y 26 del RLAT enfunción de la duración del cortocircuito. Sí se quiere obtener el valor para duraciones diferentes seaplica la fórmula anterior.Para que una sección se haya escogido adecuadamente según este criterio se debe verificar que:

siendo Ipcc la intensidad de cortocircuito permanente que puede presentarse en ese punto de la redeléctrica. Este valor depende de la configuración de las líneas aguas arriba de la instalación y de lapotencia de cortocircuito que es capaz de proporcionar el transformador o el alternador que laalimenta. Como esto es una información que sólo maneja la compañía distribuidora, para realizar eldiseño deberá proporcionar el dato de la potencia de cortocircuito que puede producirse en elpunto de conexión, además del tiempo de actuación de las protecciones.La Ipcc se puede calcular como:Donde:

VV

LPs

⋅∆

⋅⋅= R

T ρ

CC

scct

sKI

⋅=

pccscc II ≥

V3

1000SI ccpcc

⋅

⋅=

Ipcc → Corriente de cortocircuito permanenteque puede presentarse en ese punto en A

Scc → Potencia de cortocircuito en MVA

V → Tensión nominal de la línea en kV

Diseno de Lineas Subterraneas en Mt

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