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español
TÍTULO
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EXTRACTO DEL D
Editada e impresa por AENORDepósito legal: M 3741:2011 LAS OBSE
la
UNE
entes de cortocircuito en sistemas trifás
na
3: Corrientes durante dos cortocircuit
a simultáneos y separados y corrientes p
ito circulando a través de tierra
cuit currents in three-phase a.c systems. Part 3: Currents during two rt-circuits and partial short-circuit currents flowing through earth.
de court-circuit dans les réseaux triphasés à courant alternatif. Pa rcuits monophasés simultanés séparés à la terre et courants de cour
terre.
rma es la versión oficial, en español, de la Norma Eur u vez adopta la Norma Internacional IEC 60909-3:2009.
rma anulará y sustituirá a la Norma UNE-EN 60909-3:20
orma ha sido elaborada por el comité técnico AEN/C
ción de energía eléctrica cuya Secretaría desempeña UN
DOCUMENTO UNE-EN 609
ERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:E-EN 60909-3
Enero 2011
sicos de corriente
tos monofásicos a
parciales de
corto-separate simultaneous line-to-artie 3: Courants durant deux
rt-circuit partiels s'écoulant à
ropea EN 60909-3:2010, 004 antes de 2013-03-01. CTN 207 Transporte y NESA.
909-3
62 PáginasÍNDICE
Página
PRÓLOGO ... 9
1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ... 11
2 NORMAS PARA CONSULTA ... 12
3 TÉRMINOS Y DEFINICIONES ... 12
4 SÍMBOLOS ... 14
5 CÁLCULO DE CORRIENTES DURANTE DOS CORTOCIRCUITOS MONOFÁSICOS A TIERRA SIMULTÁNEOS Y SEPARADOS ... 16
5.1 Corriente simétrica inicial de cortocircuito ... 16
5.1.1 Determinación de M(1) y M(2) ... 17
5.1.2 Casos simples de dos cortocircuitos monofásicos a tierra simultáneos y separados ... 17
5.2 Valor de cresta de la corriente de cortocircuito, corriente de cortocircuito simétrica de corte y corriente de cortocircuito permanente ... 18
5.3 Distribución de las corrientes de cortocircuito durante dos cortocircuitos monofásicos a tierra simultáneos y separados ... 18
6 CÁLCULO DE CORRIENTES PARCIALES DE CORTOCIRCUITO QUE CIRCULAN A TRAVÉS DE TIERRA EN CASO DE CORTOCIRCUITO DESEQUILIBRADO ... 19
6.1 Generalidades ... 19
6.2 Cortocircuito monofásico a tierra en una subestación ... 19
6.3 Cortocircuito monofásico a tierra alejado de una subestación ... 21
6.4 Cortocircuito monofásico a tierra en las inmediaciones de una subestación ... 23
6.4.1 Potencial de tierra UETnen el apoyo n fuera de la subestación B ... 23
6.4.2 Potencial de tierra de la subestación B durante un cortocircuito monofásico a tierra en el apoyo n ... 24
7 FACTOR DE REDUCCIÓN PARA LÍNEAS AÉREAS CON HILOS DE TIERRA .... 24
8 CÁLCULO DE LA DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE Y DEL FACTOR DE REDUCCIÓN EN CASO DE CABLES CON CUBIERTAS METÁLICAS O PANTALLAS PUESTAS A TIERRA EN AMBOS EXTREMOS ... 26
8.1 Introducción ... 26
8.2 Cables tripolares ... 26
8.2.1 Cortocircuito monofásico a tierra en la subestación B ... 27
8.2.2 Cortocircuito monofásico a tierra en el cable que une las subestaciones A y B ... 28
8.3 Tres cables unipolares ... 31
8.3.1 Cortocircuito monofásico a tierra en la subestación B ... 31
8.3.2 Cortocircuito monofásico a tierra en el cable entre las subestaciones A y B ... 31
ANEXO A (Informativo) EJEMPLO DE CÁLCULO DE LAS CORRIENTES DE DOS CORTOCIRCUITOS MONOFÁSICOS A TIERRA SIMULTÁNEOS Y SEPARADOS... 35
ANEXO B (Informativo) EJEMPLOS DE CÁLCULO DE LAS CORRIENTES
PARCIALES DE CORTOCIRCUITO A TRAVÉS DE TIERRA .... 38 ANEXO C (Informativo) EJEMPLO DE CÁLCULO DEL FACTOR DE REDUCCIÓN
r1 Y LA DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE A TRAVÉS DE
TIERRA EN EL CASO DE UN CABLE TRIPOLAR ... 48 ANEXO D (Informativo) EJEMPLO DE CÁLCULO DEL FACTOR DE REDUCCIÓN
r3 Y LA DISTRIBUCIÓN DE CORRIENTE A TRAVÉS DE
TIERRA EN EL CASO DE TRES CABLES UNIPOLARES ... 54 Figura 1 Impedancia de cadena ZP de una cadena infinita, compuesta por la impedancia
del hilo de tierraZ = Z dQ Q T′ y la resistencia de puesta a tierra RT de los apoyos,
con distancias dT iguales entre apoyos ... 12
Figura 2 Impedancia de cadena ZPn ZPnde una cadena finita con n apoyos, compuesta
por la impedancia del hilo de tierra ZQ = Z d'Q T, la resistencia de puesta a
tierra RT de los apoyos con distancias dT, iguales entre apoyos y la impedancia
de puesta a tierra ZEBde una subestación B, ecuación (29) ... 13 Figura 3 Representación de dos cortocircuitos monofásicos a tierra simultáneos y
separados y de las corrientes IkEE" ... 15 Figura 4 Corrientes parciales de cortocircuito en el caso de un cortocircuito monofásico
a tierra en la subestación B ... 18 Figura 5 Corrientes parciales de cortocircuito en caso de un cortocircuito monofásico
a tierra en un apoyo T de una línea aérea ... 20 Figura 6 Distribución de la corriente total a tierra IETtot ... 21 Figura 7 Corrientes parciales de cortocircuito en el caso de un cortocircuito monofásico
a tierra en un apoyo n de la línea aérea en las inmediaciones de la subestación B ... 22
Figura 8 Factor de reducción r para líneas aéreas con hilos de tierra no magnéticos
en función de la resistividad del suelo ρ ... 25 Figura 9 Factor de reducción de tres cables unipolares de potencia ... 27 Figura 10 Factores de reducción para tres cables de potencia unipolares ... 31 Figura A.1 Dos cortocircuitos monofásicos a tierra simultáneos y separados en una línea
aérea con alimentación única (véase la tabla 1) ... 34 Figura B.1 Cortocircuito monofásico a tierra dentro de la subestación B Esquema de la
red para las subestaciones A, B y C... 38 Figura B.2 Cortocircuito monofásico a tierra dentro de la subestación B - Sistemas de
secuencia directa, inversa y homopolar con conexiones en el punto de
cortocircuito F dentro de la subestación B ... 39 Figura B.3 Cortocircuito monofásico a tierra fuera de las subestaciones B y C en el apoyo T
de una línea aérea. Esquema del sistema para las subestaciones A, B y C ... 41 Figura B.4 Cortocircuito monofásico a tierra fuera de las subestaciones B y C en el apoyo T
de una línea aérea. Sistemas de secuencia directa, inversa y homopolar con
conexiones en el punto de cortocircuito F ... 41 Figura B.5 Potenciales de tierra uETn = UETn/UET con UET = 1,912 kV y uEBn = UEBn/UEB con
UEB = 0,972 kV, si el cortocircuito monofásico a tierra ocurre en los apoyos
Figura C.1 Ejemplo de cálculo del factor de reducción del cable y la distribución de
corriente a través de tierra en una red de 10 kV, Un = 10 kV; c = 1,1; f = 50 Hz ... 48
Figura C.2 Corrientes de cortocircuito y corrientes parciales de cortocircuito a través de tierra para el ejemplo de la figura C.1 ... 50
Figura C.3 Ejemplo de cálculo de la distribución de corriente en una red de 10 kV con un cortocircuito en el cable que une A y B (datos según el apartado C.2.1 y la figura C.1) ... 51
Figura C.4 Corrientes de cortocircuito monofásico a tierra, corrientes parciales en la pantalla y corrientes parciales a través de tierra ... 54
Figura D.1 Ejemplo de cálculo del factor de reducción y de la distribución de corriente en caso de tres cables unipolares y un cortocircuito monofásico a tierra en la subestación B ... 55
Figura D.2 Sistemas de secuencia directa, inversa y homopolar de la red de la figura D.1 con conexiones en el punto de cortocircuito (subestación B) ... 56
Figura D.3 Distribución de corriente para la red de la figura D.1, en función de la longitud, ℓ, de los cables unipolares entre las subestaciones A y B ... 57
Figura D.4 Ejemplo de cálculo del factor de reducción r3 y de la distribución de corriente en caso de tres cables unipolares y un cortocircuito monofásico a tierra entre las subestaciones A y B ... 57
Figura D.5 Sistemas de secuencia directa, inversa y homopolar de la figura D.4 con conexiones en el punto de cortocircuito (en cualquier punto entre las subestaciones A y B) ... 59
Figura D.6 Distribución de corriente en el cable de la figura D.4 en función de ℓA, REF → ∞ ... 61
Figura D.7 Distribución de corriente para el cable de la figura D.4 en función de ℓA, REF = 5 Ω... 33
Tabla 1 Cálculo de las corrientes iniciales de cortocircuito monofásico a tierra en casos simples ... 17
Tabla 2 Resistividad ρ y profundidad equivalente de penetración en tierra ... 23
Tabla C.1 Resultados para el ejemplo de la figura C.1 ... 49
Tabla C.2 Resultados del ejemplo de la figura C.3, ℓ = 5 km ... 51
Tabla C.3 Resultados del ejemplo de la figura C.3, ℓ = 10 km ... 52 1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Esta parte de la Norma IEC 60909 especifica los procedimientos para el cálculo de las corrientes de cortocircuito previstas en caso de un cortocircuito desequilibrado en los sistemas trifásicos de corriente alterna de alta tensión que operan a frecuencia nominal de 50 Hz o 60 Hz; es decir:
a) corrientes durante dos cortocircuitos monofásicos a tierra simultáneos y separados, en sistemas con neutro aislado o con puesta a tierra resonante;
b) corrientes parciales de cortocircuito que circulan a través de tierra en el caso de un único cortocircuito monofásico a tierra en sistemas con neutro puesto rígidamente a tierra o a través de baja impedancia.
Las corrientes calculadas por estos procedimientos, se utilizan para determinar las tensiones inducidas, o las tensiones de contacto y de paso, así como la elevación del potencial de tierra en una subestación (dentro de una central eléctrica o externa a ella) y en los apoyos de líneas aéreas.
Estos procedimientos se utilizan para el cálculo de factores de reducción de líneas aéreas con uno o dos hilos de tierra. Esta norma no cubre:
a) las corrientes de cortocircuito creadas deliberadamente bajo condiciones controladas como en las instalaciones de ensayo de cortocircuito; o
b) las corrientes de cortocircuito en las instalaciones eléctricas de barcos o aviones; o
c) las corrientes de faltas monofásicas a tierra en sistemas con neutro aislado o con puesta a tierra resonante.
El objeto de esta norma es establecer procedimientos concisos y prácticos, que conduzcan a resultados seguros con sufi-ciente precisión, para el cálculo de las corrientes de cortocircuito monofásicos a tierra, durante dos cortocircuitos monofá-sicos a tierra separados y simultáneos; así como para el cálculo de las corrientes parciales de cortocircuito a través de: tierra, los hilos de tierra de las líneas aéreas y las pantallas o cubiertas de los cables. Para este propósito, las corrientes de corto-circuito se determinan considerando una fuente de tensión equivalente aplicada en el punto de cortocorto-circuito, con todas las demás fuentes cortocircuitadas. Para el cálculo de corrientes de cortocircuito en el punto de cortocircuito, se desprecian las resistencias de puesta a tierra de las subestaciones y de los apoyos de las líneas aéreas.
Esta norma es un complemento a la Norma IEC 60909-0. Las definiciones generales, símbolos e hipótesis de cálculo hacen referencia a esa norma. En ésta sólo se definen o especifican algunos términos especiales.
El cálculo de las corrientes de cortocircuito, basado en los datos asignados de los equipos eléctricos y en la disposición topológica del sistema, tiene la ventaja de poderse utilizar tanto para sistemas existentes como para los que están en fase de planificación. El procedimiento es adecuado para la realización de cálculos por métodos manuales o por ordenador. Esto no excluye el uso de métodos especiales, como por ejemplo el método de superposición, adaptados a circunstancias particulares si dan al menos la misma precisión.
Como se indica en la Norma IEC 60909-0, las corrientes de cortocircuito y sus parámetros se pueden determinar también por ensayos en el sistema.
2 NORMAS PARA CONSULTA
Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta).
lEC 60909-0:2001 Corrientes de cortocircuito en sistemas trifásicos de corriente alterna. Parte 0: Cálculo de corrientes. lEC/TR 60909-2:2008 Corrientes de cortocircuito en sistemas trifásicos de corriente alterna. Parte 2: Datos de equipos
