HOJA EXCEL PARA EL CÁLCULO DE CABLES AISLADOS DE ALTA TENSIÓN (TERCERA CATEGORÍA, HASTA 30 [kV])

En esta entrada se explica como emplear la siguiente hoja de cálculo (realizada con Microsoft Excel) para la comprobación o diseño de líneas de media tensión (≤ 30 [kV]) con cables aislados de aluminio, su fin es facilitar el cálculo de los circuitos más habituales en instalaciones de abonado o compañía:

El código de colores expuesto sirve para identificar el origen de los datos, las celdas a cumplimentar y verificar la validez de los resultados obtenidos. El método de cálculo aplicado sigue los mismos pasos que se explicaron en la publicación SELECCIÓN Y CÁLCULO DE CABLES AISLADOS EN INSTALACIONES DE ALTA TENSIÓN (3ª CATEGORÍA / ≤30 [kV]), la cual recomiendo consultar para aclarar cualquier duda sobre las fórmulas empleadas.

ÍNDICE DE CONTENIDOS

• Limitaciones de uso
• Datos de entrada
• Resultados obtenidos
• Caso práctico

LIMITACIONES DE USO

Esta hoja Excel recoge las fórmulas y muchas de las tablas de la ITC-LAT 06 (RD 223/2008), pero no contempla todas las casuísticas recogidas en la normativa, por lo que tiene ciertas limitaciones importantes a tener en cuenta cuando se emplee:

• Cálculo enfocado a cables aislados enterrados entubados, en galería, en envolvente o al aire.
• Solo contempla agrupaciones en una misma bandeja o en varios tubos si es montaje enterrado.
• Se han introducido los coeficientes más desfavorables de la ITC-LAT 06 para el criterio térmico.
• Únicamente se recogen los datos de los cables de aluminio aceptados por la principales distribuidoras.

Por estos motivos los resultados obtenidos son más conservadores que los que se lograrían usando las tablas más apropiadas del reglamento según el tipo de montaje. La hoja por lo tanto está ideada para el cálculo de líneas en las que el criterio más determinante es el de cortocircuito, como es el caso de pequeñas extensiones de red, acometidas y puentes de media tensión.

DATOS DE ENTRADA

Los datos de entrada que debe introducir el usuario son las celdas en blanco o amarillo, las cuales están agrupadas en las primeras dos secciones de la hoja tituladas 0) DATOS BÁSICOS DEL SISTEMA y 1) CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA LÍNEA y se listan a continuación:

• Identificativos: proyecto, circuito calculado y empresa distribuidora.
• Red: tensión nominal, potencia de cortocircuito e intensidad/tiempo de defecto.
• Circuito: potencia nominal, longitud, factor de potencia, tipo de cable/pantalla y sección elegida.
• Emplazamiento: tipo de montaje, temperatura, nº de circuitos, resistividad, profundidad y exposición al sol.

RESULTADOS OBTENIDOS

Los resultados de la hoja se exponen en las secciones 2-3-4 (comprobación sección) y 5-6 (pantallas / canalizaciones), en el caso de que el cable elegido no cumpla algún criterio, en la última celda de la sección se indicará en color rojo y si fuera correcto en color verde:

• Comprobación de los criterios de caída de tensión (2), intensidad máxima admisible (3) y cortocircuito (4).
• Calibres y regulaciones recomendadas (3/4) para los fusibles y las funciones de protección ANSI 50 y 51.
• Verificación de las pantallas (5) y cálculo de las dimensiones mínimas que deben tener las canalizaciones (6).

CASO PRÁCTICO

Se desean comprobar los cables de una instalación de alta tensión destinada a dar servicio a una estación de recarga de vehículos eléctricos ubicada en suelo urbano. La empresa distribuidora en el emplazamiento es Barras Electricas Galaico Asturianas, S.A (BEGASA).

Esta nos ha informado de que la potencia de cortocircuito de la línea subterránea de media tensión (LSMT) de la depende la estación es de 88 [MVA] y el defecto a tierra es de 250 [A] con una duración máxima de 5 [s]. Los tres tramos que conforman la obra ejecutada son:

1. Red de MT desde su origen hasta el centro de seccionamiento (CS) /// 10000 [m].
2. Enlace desde el CS al centro de transformación y medida (CT&M) /// 10 [m].
3. Puente de MT entre la celda de medida (última celda) y el transformador del CT&M /// 5 [m].

Los cables empleados en los dos primeros tramos son RHZ1-2OL AL 12/20kV de 240 [mm²] y en el último de 150 [mm²], la tensión nominal del sistema es de 20 [kV]. La canalización es de tipo enterrada entubada en el exterior y dentro del CT&M es al aire.

La potencia del transformador del CT&M es de 630 [kVA], se ha estimado que la carga que soporta la línea incluyendo la del propio abonado es de 5630 [kVA] (5000 + 630), la longitud de la red es de 10 [km]. La disposición de los diferentes elementos es la mostrada en la siguiente imagen:

PASO 1 – Introducción de los datos de entrada.

En este caso al tener que calcular tres líneas de media tensión se deben hacer tres copias de la hoja inicial, una por cada línea, los parámetros a introducir para este proyecto son los listados a continuación, cabe aclarar que algunos de estos quedan a criterio del técnico proyectista:

• Datos del sistema: BEGASA / 88 [MVA] / 250 [A] / 5 [s] / 20 [kV] / F.P de 0,90
• Tipología de cable: RHZ1-2OL AL 12/20 [kV] con pantallas tipo Cu+XLPE / 16 [mm²]
• L1: 5630 [kVA] / 240 [mm²] / Enterrada a 0,8 [m] / 25 [ºC] / 3 circuitos / 1,50 [K·m/W] / 10000 [m]
• L2: 630 [kVA] / 240 [mm²] / Enterrada a 0,8 [m] / 25 [ºC] / 3 circuitos / 1,50 [K·m/W] / 10 [m]
• L3: 630 [kVA] / 150 [mm²] / Al aire / 40 [ºC] / 1 circuito / 5 [m]

PASO 2 – Resultados obtenidos.

A continuación se adjuntan los tres informes de cálculo generados, uno por cada línea, como se puede observar en los resultados obtenidos, en este caso se cumplen holgadamente los criterios de la ITC-LAT 06: