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BANCO DE CREDITO DEL PERÚ BCP CHORRILLOS ESTUDIO ELECTRODINÁMICO DE TABLEROS DE BAJA TENSIÓN REV 3 TGCR P y TSGEP A/B MARZO 2011

Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

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ESTUDIO ELECTRODINÁMICO DE

TABLEROS DE BAJA TENSIÓN

REV 3

TGCR P y TSGEP A/B

MARZO 2011

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ESTUDIO ELECTRODINÁMICO DE TABLEROS

DE BAJA TENSIÓN

INDICE

1. ANTECEDENTES............................................................................................................................... 3 2. OBJETIVOS ....................................................................................................................................... 3 3. ALCANCES ........................................................................................................................................ 3 4. NORMATIVA UTILIZADA .................................................................................................................. 3 5. MATERIALES UTILIZADOS ............................................................................................................. 4 6. RESUMEN DE CÁLCULO TGCR P.................................................................................................. 7 7. RESUMEN DE CÁLCULO TSGEP A Y B ......................................................................................... 9 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIOES...................................................................................... 10 9. ANEXO 1: CALCULO DETALLADO TGCR P 10. ANEXO 2: CALCULO DETALLADO TSGEP A Y B 11. ANEXO 3: TABLA 4 IEC 60439-1 12. ANEXO 4: TABLAS IEC865-1

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1. INTRODUCCIÓN

En redes de baja tensión, el problema de la respuesta a los efectos de la corriente de cortocircuito se centra en los circuitos de fuerza. Depende, sobretodo, de la intensidad de corriente de cortocircuito, de la forma de los conductores, de su disposición relativa y del sistema de fijación. Los campos electromagnéticos son producidos alrededor de los conductores debido a la circulación de la corriente eléctrica a través de ellos. Donde tales campos interactúan entre conductores paralelos, induciéndose una fuerza electromagnética. Si dicha fuerza es inducida por la corriente de cortocircuito se produce sobre los conductores, esfuerzos mecánicos y térmicos que tienen que ser tomados en cuenta, para el correcto dimensionamiento de los mismos. Bajo las condiciones de cortocircuito, las altas corrientes de falla producen fuerzas electrodinámicas entre los conductores. Estas fuerzas pueden alcanzar magnitudes de miles de kilogramos-fuerza por metro lineal El problema de mejorar o diseñar un Sistema de Barras Principal contra los efectos de la corriente de cortocircuito en baja tensión es elegir, de un conjunto de alternativas, aquella solución técnica que garantice un buen margen de seguridad sin que esto signifique un gran costo. El costo de un Sistema de Barras Principal involucra, el costo de los insumos (conductor, aislador

porta barras y base de montaje), la mano de obra por fabricación y la mano de obra por montaje. 2. OBJETIVOS

• Demostrar, mediante el procedimiento de cálculo propuesto por la norma IEC 60865 – 1, que el sistema de barras colectoras y barras de acometida montados en los TABLEROS TGCR – P 480 V, 3F, 3H, 60 Hz, 800 A, 42 KA; soporta la corriente de cortocircuito de 42 KA.

• Demostrar, mediante el procedimiento de cálculo propuesto por la norma IEC 60865 – 1, que el sistema de barras colectoras y barras de acometida montados en los TABLEROS TSGEP – A y B 480 V, 3F, 3H, 60 Hz, 600 A, 42 KA; soporta la corriente de cortocircuito de 42 KA.

3. ALCANCES

El presente cálculos tiene los siguientes alcances, que son tomados de la norma empleada:

• Solamente se considera el caso de los cortocircuitos trifásicos balanceados (el más severo).

• Los conductores que se estudian son rígidos y de sección rectangular.

• Se estudia al Sistema de Barras Principal como parte de un tablero eléctrico.

• No se toma en cuenta las perturbaciones de los componentes metálicos del entorno. • No se toma en cuenta el efecto de proximidad entre barras.

4. NORMATIVA UTILIZADA

• IEC 60865, “Short-circuit Calculation of effects – Part 1: Definitions and calculation methods”, International Electrotechnical Commission - Europa, 1993.

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• IEC 60439, “LV Switchgear and Controlgear Assemblies – Part 1: Type-tested and partially type-tested Assemblies”, International Electrotechnical Commission - Europa, 2004.

5. MATERIALES EMPLEADOS

Material Designación DIN Propiedad Relevante Barra de cobre E- Cu- F30 Rp0.2 (min) = 250 N/mm2, Rp0.2 (max) = 360 N/mm2

Portabarras E1 1.0KV/1300 kg Carga de ruptura = 1300 kg 6. RESUMEN DE CÁLCULO TGCR P Sistema de barras colectoras

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Barras de acometida

Nota 1: Para ver los cálculos completos ver Anexo 1. Nota 2: Tablas usadas, ver Anexo 3 y 4

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7. RESUMEN DE CÁLCULO TSGEP A Y B Sistema de barras colectoras

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Barras de acometida

Nota 1: Para ver los cálculos completos ver Anexo 2. Nota 2: Tablas usadas, ver Anexo 3 y 4

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8. CONCLUSIONES Y/O RECOMENDACIONES

� Según los cálculos efectuados se verifican que las Barras Principales y las barras de acometida de todos los tableros, soportan los efectos de las corrientes de cortocircuito para las que fueron diseñados.

� Este estudio se complementa con el replanteo de planos de los tableros con las nuevas

configuraciones para los aisladores. Atentamente, Adolfo Jiménez Soluciones & servicios

Schneider Electric Perú S.A.

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9. ANEXO 1: CÁLCULO DETALLADO TGCR P

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CÁLCULO DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

PROGRAMA: BUSBAR 865 v1.0 (Según la Norma IEC 865-1 1993)CLIENTE: TGCR-P (BP)

1. DATOSSección del conductor A 10x50 mm2

Material del conductor E-Cu-F30Acabado del conductor DesnudoVista de perfil l l lCapacidad del conductor In 852 ACorriente de cortocircuito trifásica ik3 42.00 kANúmero de tramos ≥ 3Distancia entre soportes L 500 mmDistancia entre conductores a 100 mmTipo de soporte externo (A) 2x E1 1.0KV / 1300KgTipo de soporte interno (B) 2x E1 1.0KV / 1300KgTemperatura antes del cortocircuito θb 65 ºCTemperatura despue del cortocircuito θa 200 ºCFrecuencia de la red f 60 HzDuracción del cortocircuito Tk 0.1 s

2. CÁLCULO DE LOS EFECTOS MECÁNICOS

2.1 La corriente pico de cortocircuito:

ip3 = = 88.2 kA κ = 1.48

donde κ se obtiene de IEC 439-1 (k = n/1.4142).

2.2 Distancia efectiva entre los conductores principales:

am = = 0.104 m ; k12 = 0.963

ver IEC 865-1, figura 1 para b/d = 5.00 y a/d = 10.00.

2.3 Máxima fuerza en el conductor principal central:

Fm3 = = 6,489.9 N

donde el valor de la permabilidad magnética en el vacio es:

k3iκ2 ⋅⋅

12ka

m

2p

o

aLi3

4 3πμ

μO = 4π × 10-7 N/A2

├ a ┼ a ┤b l l l

d d d

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3. ESFUERZO EN CONDUCTORES Y FUERZA EN LOS SOPORTES

3.1 Método simplificado

3.1.1 Esfuerzo en conductores:

σm = = 355.3 N/mm2 ; Z = 833 mm3

VσVr = 1.00 ver la IEC 865-1, tabla 2β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

; CS = 1.06

3.1.2 Fuerza en los soportes:

Según la IEC 865-1, tabla 2 con el valor de: Rp0.2 (max) = 360 N/mm2

= 1.234 ;

Luego:

VFVr = 1.00

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.4 → FdA = 264.9 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.1 → FdB = 728.5 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

3.2 Método detallado

3.2.1 Frecuencia natural fc del conductor principal:

fc = = 144.5 Hz ; γ = 3.56 ver la IEC 865-1, tabla 3

E = 110000 N/mm2 ; J = 4167 mm4 ; m' = 4.45 kg/m

La relación fc/f es 2.41. De la IEC 865-1, figura 4, se obtienen los siguientes valores:

VF = 2.67 Vσ = 1.00Vr = 1.00

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)Rp0.2

355.3 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

p0.2

m0.8R

σ

m'EJ

L2γ

Z8LF

VV 3mrβσ

1.00 ≤p0.2

tot

0.8Rσ

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3.2.2 Esfuerzo en conductores:

σm = = 355.3 N/mm2 ; Z = 833 mm3

VσVr = 1.00β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

CS = 1.06

3.2.2 Fuerza en los soportes:

De 3.2.1: VFVr = 2.67

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.4 → FdA = 708.0 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.1 → FdB = 1,946.9 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

4. CÁLCULO DE LOS EFECTOS TÉRMICOS4.1 Densidad de corriente de cortocircuito nominal soportado en 1s, para:

θb = 65 ºC θa = 200 ºC

Sthr es encontrado de la IEC 865-1, figura 13b):

Sthr = 135.8 A/mm2 → K = 135.8

4.2 El equivalente térmico de la corriente de corta duración es:

Ith = = 44.4 kA m = 0.12 ; n = 1.00

4.3 Densidad de la corriente térmica de cortocircuito:

Sth = = 88.7 A/mm2 ; A = 500 mm2

El conductor soporta los efectos térmicos si:

CS = 4.8

Z8LF

VV 3mrβσ

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)R p0.2

355.3 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

nmI ''k +

AIth

KTKSth ≤

88.7 ≤ 429.5

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CONCLUSIONES: Método Método Valor Unidadsimplificado detallado límite

Esfuerzo en el conductor principal: 355.3 355.3 375 N/mm2

Fuerza en soporte externo (A): 264.9 708.0 2600 kgFuerza en soporte interno (B): 728.5 1946.9 2600 kg

Densidad de la corriente térmica de cortocircuito: 88.7 429.5 A/mm2

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CÁLCULO DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

PROGRAMA: BUSBAR 865 v1.0 (Según la Norma IEC 865-1 1993)CLIENTE: TGCR-P (BA)

1. DATOSSección del conductor A 10x50 mm2

Material del conductor E-Cu-F30Acabado del conductor DesnudoVista de perfil ▬ ▬ ▬Capacidad del conductor In 852 ACorriente de cortocircuito trifásica ik3 42.00 kANúmero de tramos 2Distancia entre soportes L 400 mmDistancia entre conductores a 73 mmTipo de soporte externo (A) AP 1.5KV / 1250KgTipo de soporte interno (B) AP 1.5KV / 1250KgTemperatura antes del cortocircuito θb 65 ºCTemperatura despue del cortocircuito θa 200 ºCFrecuencia de la red f 60 HzDuracción del cortocircuito Tk 0.1 s

2. CÁLCULO DE LOS EFECTOS MECÁNICOS

2.1 La corriente pico de cortocircuito:

ip3 = = 88.2 kA κ = 1.48

donde κ se obtiene de IEC 439-1 (k = n/1.4142).

2.2 Distancia efectiva entre los conductores principales:

am = = 0.067 m ; k12 = 1.092

ver IEC 865-1, figura 1 para b/d = 0.20 y a/d = 1.46.

2.3 Máxima fuerza en el conductor principal central:

Fm3 = = 8,064.9 N

donde el valor de la permabilidad magnética en el vacio es:

k3iκ2 ⋅⋅

12ka

m

2p

o

aLi3

4 3πμ

μO = 4π × 10-7 N/A2

├ a ┼ a ┤d ▬ ▬ ▬

b b b

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3. ESFUERZO EN CONDUCTORES Y FUERZA EN LOS SOPORTES

3.1 Método simplificado

3.1.1 Esfuerzo en conductores:

σm = = 70.6 N/mm2 ; Z = 4167 mm3

VσVr = 1.00 ver la IEC 865-1, tabla 2β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

; CS = 5.31

3.1.2 Fuerza en los soportes:

Según la IEC 865-1, tabla 2 con el valor de: Rp0.2 (max) = 360 N/mm2

= 0.245 ;

Luego:

VFVr = 2.70

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.375 → FdA = 833.2 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.3 → FdB = 2,777.4 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

3.2 Método detallado

3.2.1 Frecuencia natural fc del conductor principal:

fc = = 777.0 Hz ; γ = 2.45 ver la IEC 865-1, tabla 3

E = 110000 N/mm2 ; J = 104167 mm4 ; m' = 4.45 kg/m

La relación fc/f es 12.95. De la IEC 865-1, figura 4, se obtienen los siguientes valores:

VF = 1.00 Vσ = 1.00Vr = 1.00

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)Rp0.2

70.6 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

p0.2

m0.8R

σ

m'EJ

L2γ

Z8LF

VV 3mrβσ

≤ 0.37p0.2

tot

0.8Rσ

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3.2.2 Esfuerzo en conductores:

σm = = 70.6 N/mm2 ; Z = 4167 mm3

VσVr = 1.00β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

CS = 5.31

3.2.2 Fuerza en los soportes:

De 3.2.1: VFVr = 1.00

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.375 → FdA = 308.6 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.3 → FdB = 1,028.7 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

4. CÁLCULO DE LOS EFECTOS TÉRMICOS4.1 Densidad de corriente de cortocircuito nominal soportado en 1s, para:

θb = 65 ºC θa = 200 ºC

Sthr es encontrado de la IEC 865-1, figura 13b):

Sthr = 135.8 A/mm2 → K = 135.8

4.2 El equivalente térmico de la corriente de corta duración es:

Ith = = 44.4 kA m = 0.12 ; n = 1.00

4.3 Densidad de la corriente térmica de cortocircuito:

Sth = = 88.7 A/mm2 ; A = 500 mm2

El conductor soporta los efectos térmicos si:

CS = 4.8

Z8LF

VV 3mrβσ

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)R p0.2

70.6 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

nmI ''k +

AIth

KTKSth ≤

88.7 ≤ 429.5

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CONCLUSIONES: Método Método Valor Unidadsimplificado detallado límite

Esfuerzo en el conductor principal: 70.6 70.6 375 N/mm2

Fuerza en soporte externo (A): 833.2 308.6 1250 kgFuerza en soporte interno (B): 2777.4 1028.7 1250 kg

Densidad de la corriente térmica de cortocircuito: 88.7 429.5 A/mm2

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10. ANEXO 2: CÁLCULO DETALLADO TSGEP A Y B

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CÁLCULO DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

PROGRAMA: BUSBAR 865 v1.0 (Según la Norma IEC 865-1 1993)CLIENTE: TSGEP A y B (BP)

1. DATOSSección del conductor A 10x50 mm2

Material del conductor E-Cu-F30Acabado del conductor DesnudoVista de perfil l l lCapacidad del conductor In 852 ACorriente de cortocircuito trifásica ik3 42.00 kANúmero de tramos ≥ 3Distancia entre soportes L 500 mmDistancia entre conductores a 100 mmTipo de soporte externo (A) 2x E1 1.0KV / 1300KgTipo de soporte interno (B) 2x E1 1.0KV / 1300KgTemperatura antes del cortocircuito θb 65 ºCTemperatura despue del cortocircuito θa 200 ºCFrecuencia de la red f 60 HzDuracción del cortocircuito Tk 0.1 s

2. CÁLCULO DE LOS EFECTOS MECÁNICOS

2.1 La corriente pico de cortocircuito:

ip3 = = 88.2 kA κ = 1.48

donde κ se obtiene de IEC 439-1 (k = n/1.4142).

2.2 Distancia efectiva entre los conductores principales:

am = = 0.104 m ; k12 = 0.963

ver IEC 865-1, figura 1 para b/d = 5.00 y a/d = 10.00.

2.3 Máxima fuerza en el conductor principal central:

Fm3 = = 6,489.9 N

donde el valor de la permabilidad magnética en el vacio es:

k3iκ2 ⋅⋅

12ka

m

2p

o

aLi3

4 3πμ

μO = 4π × 10-7 N/A2

├ a ┼ a ┤b l l l

d d d

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3. ESFUERZO EN CONDUCTORES Y FUERZA EN LOS SOPORTES

3.1 Método simplificado

3.1.1 Esfuerzo en conductores:

σm = = 355.3 N/mm2 ; Z = 833 mm3

VσVr = 1.00 ver la IEC 865-1, tabla 2β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

; CS = 1.06

3.1.2 Fuerza en los soportes:

Según la IEC 865-1, tabla 2 con el valor de: Rp0.2 (max) = 360 N/mm2

= 1.234 ;

Luego:

VFVr = 1.00

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.4 → FdA = 264.9 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.1 → FdB = 728.5 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

3.2 Método detallado

3.2.1 Frecuencia natural fc del conductor principal:

fc = = 144.5 Hz ; γ = 3.56 ver la IEC 865-1, tabla 3

E = 110000 N/mm2 ; J = 4167 mm4 ; m' = 4.45 kg/m

La relación fc/f es 2.41. De la IEC 865-1, figura 4, se obtienen los siguientes valores:

VF = 2.67 Vσ = 1.00Vr = 1.00

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)Rp0.2

355.3 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

p0.2

m0.8R

σ

m'EJ

L2γ

Z8LF

VV 3mrβσ

1.00 ≤p0.2

tot

0.8Rσ

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3.2.2 Esfuerzo en conductores:

σm = = 355.3 N/mm2 ; Z = 833 mm3

VσVr = 1.00β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

CS = 1.06

3.2.2 Fuerza en los soportes:

De 3.2.1: VFVr = 2.67

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.4 → FdA = 708.0 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.1 → FdB = 1,946.9 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

4. CÁLCULO DE LOS EFECTOS TÉRMICOS4.1 Densidad de corriente de cortocircuito nominal soportado en 1s, para:

θb = 65 ºC θa = 200 ºC

Sthr es encontrado de la IEC 865-1, figura 13b):

Sthr = 135.8 A/mm2 → K = 135.8

4.2 El equivalente térmico de la corriente de corta duración es:

Ith = = 44.4 kA m = 0.12 ; n = 1.00

4.3 Densidad de la corriente térmica de cortocircuito:

Sth = = 88.7 A/mm2 ; A = 500 mm2

El conductor soporta los efectos térmicos si:

CS = 4.8

Z8LF

VV 3mrβσ

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)R p0.2

355.3 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

nmI ''k +

AIth

KTKSth ≤

88.7 ≤ 429.5

Página 3 de 4

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CONCLUSIONES: Método Método Valor Unidadsimplificado detallado límite

Esfuerzo en el conductor principal: 355.3 355.3 375 N/mm2

Fuerza en soporte externo (A): 264.9 708.0 2600 kgFuerza en soporte interno (B): 728.5 1946.9 2600 kg

Densidad de la corriente térmica de cortocircuito: 88.7 429.5 A/mm2

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CÁLCULO DE LOS EFECTOS DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

PROGRAMA: BUSBAR 865 v1.0 (Según la Norma IEC 865-1 1993)CLIENTE: TSGEP A y B (BA)

1. DATOSSección del conductor A 10x50 mm2

Material del conductor E-Cu-F30Acabado del conductor DesnudoVista de perfil ▬ ▬ ▬Capacidad del conductor In 852 ACorriente de cortocircuito trifásica ik3 42.00 kANúmero de tramos 2Distancia entre soportes L 450 mmDistancia entre conductores a 73 mmTipo de soporte externo (A) AP 1.5KV / 1250KgTipo de soporte interno (B) AP 1.5KV / 1250KgTemperatura antes del cortocircuito θb 65 ºCTemperatura despue del cortocircuito θa 200 ºCFrecuencia de la red f 60 HzDuracción del cortocircuito Tk 0.1 s

2. CÁLCULO DE LOS EFECTOS MECÁNICOS

2.1 La corriente pico de cortocircuito:

ip3 = = 88.2 kA κ = 1.48

donde κ se obtiene de IEC 439-1.

2.2 Distancia efectiva entre los conductores principales:

am = = 0.067 m ; k12 = 1.092

ver IEC 865-1, figura 1 para b/d = 0.20 y a/d = 1.46.

2.3 Máxima fuerza en el conductor principal central:

Fm3 = = 9,073.0 N

donde el valor de la permabilidad magnética en el vacio es:

k3iκ2 ⋅⋅

12ka

m

2p

o

aLi3

4 3πμ

μO = 4π × 10-7 N/A2

├ a ┼ a ┤d ▬ ▬ ▬

b b b

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Page 24: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

3. ESFUERZO EN CONDUCTORES Y FUERZA EN LOS SOPORTES

3.1 Método simplificado

3.1.1 Esfuerzo en conductores:

σm = = 89.4 N/mm2 ; Z = 4167 mm3

VσVr = 1.00 ver la IEC 865-1, tabla 2β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

; CS = 4.19

3.1.2 Fuerza en los soportes:

Según la IEC 865-1, tabla 2 con el valor de: Rp0.2 (max) = 360 N/mm2

= 0.310 ;

Luego:

VFVr = 2.70

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.375 → FdA = 937.4 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.3 → FdB = 3,124.6 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

3.2 Método detallado

3.2.1 Frecuencia natural fc del conductor principal:

fc = = 613.9 Hz ; γ = 2.45 ver la IEC 865-1, tabla 3

E = 110000 N/mm2 ; J = 104167 mm4 ; m' = 4.45 kg/m

La relación fc/f es 10.23. De la IEC 865-1, figura 4, se obtienen los siguientes valores:

VF = 1.00 Vσ = 1.00Vr = 1.00

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)Rp0.2

89.4 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

p0.2

m0.8R

σ

m'EJ

L2γ

Z8LF

VV 3mrβσ

≤ 0.37p0.2

tot

0.8Rσ

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Page 25: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

3.2.2 Esfuerzo en conductores:

σm = = 89.4 N/mm2 ; Z = 4167 mm3

VσVr = 1.00β = 0.73 ver la IEC 865-1, tabla 3

El juego de barras soporta la fuerza de cortocircuito si:

; = 250 N/mm2

Para una sección rectangular q = 1.5, ver IEC 865-1, tabla 4.

CS = 4.19

3.2.2 Fuerza en los soportes:

De 3.2.1: VFVr = 1.00

Para el soporte externo (A) es con:

αA = 0.375 → FdA = 347.2 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

Para el soporte interno (B) es con:

αB = 1.3 → FdB = 1,157.3 kg ver la IEC 865-1, tabla 3

4. CÁLCULO DE LOS EFECTOS TÉRMICOS4.1 Densidad de corriente de cortocircuito nominal soportado en 1s, para:

θb = 65 ºC θa = 200 ºC

Sthr es encontrado de la IEC 865-1, figura 13b):

Sthr = 135.8 A/mm2 → K = 135.8

4.2 El equivalente térmico de la corriente de corta duración es:

Ith = = 44.4 kA m = 0.12 ; n = 1.00

4.3 Densidad de la corriente térmica de cortocircuito:

Sth = = 88.7 A/mm2 ; A = 500 mm2

El conductor soporta los efectos térmicos si:

CS = 4.8

Z8LF

VV 3mrβσ

(min)qRσ p0.2m ≤ (min)R p0.2

89.4 ≤ 375.0

3mrFd FVVF α=

nmI ''k +

AIth

KTKSth ≤

88.7 ≤ 429.5

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Page 26: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

CONCLUSIONES: Método Método Valor Unidadsimplificado detallado límite

Esfuerzo en el conductor principal: 89.4 89.4 375 N/mm2

Fuerza en soporte externo (A): 937.4 347.2 1250 kgFuerza en soporte interno (B): 3124.6 1157.3 1250 kg

Densidad de la corriente térmica de cortocircuito: 88.7 429.5 A/mm2

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ESTUDIO ELECTRODINÁMICO DE TABLEROS DE BAJA TENSIÓN

BANCO DE CRÉDITO DEL PERU – SEDE CHORRILLOS

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11. ANEXO 3: TABLA 4 IEC 60439-1

Page 28: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

– 90 – 60439-1 © CEI:1999+A1:2004

7.5.2.2 Pour un ENSEMBLE ayant plusieurs unités d'arrivée non susceptibles de fonctionner simultanément, la tenue aux courts-circuits peut être indiquée pour chacune des unités d'arrivée conformément à 7.5.2.1.

7.5.2.3 Pour un ENSEMBLE ayant plusieurs unités d'arrivée susceptibles de fonctionner simultanément, et pour un ENSEMBLE ayant une unité d'arrivée et une ou plusieurs unités de sortie pour machines tournantes de grande puissance, de nature à alimenter le court-circuit, un accord spécial doit déterminer les valeurs du courant de court-circuit présumé dans chaque unité d'arrivée, dans chaque unité de départ et dans les jeux de barres.

7.5.3 Relation entre le courant de crête et le courant de court-circuit

Pour déterminer les contraintes électrodynamiques, la valeur du courant de crête doit être obtenue en multipliant le courant de court-circuit par le facteur n. Les valeurs normalisées du facteur n et le facteur de puissance correspondant sont données au tableau 4.

Tableau 4 – Valeurs normalisées du facteur n

Valeur efficace du courant de court-circuit

kA

cos ϕϕϕϕ n

I ≤ 5 0,7 1,5

5 < I ≤ 10 0,5 1,7

10 < I ≤ 20 0,3 2

20 < I ≤ 50 0,25 2,1

50 < I 0,2 2,2

NOTE Les valeurs de ce tableau correspondent à la majorité des applications. Dans des endroits spéciaux, par exemple à proximité de transformateurs ou de générateurs, le facteur de puissance pourra atteindre des valeurs plus faibles: la valeur de crête du courant présumé maximal deviendra donc la valeur limite au lieu de la valeur efficace du courant de court-circuit.

7.5.4 Coordination des dispositifs de protection contre les courts-circuits

7.5.4.1 La coordination des dispositifs de protection doit faire l'objet d'un accord entre le constructeur et l'utilisateur. Les indications données dans le catalogue du constructeur peuvent tenir lieu d'un tel accord.

7.5.4.2 Si les conditions de service exigent une continuité maximale d'alimentation, les réglages ou le choix des dispositifs de protection contre les courts-circuits à l'intérieur de l'ENSEMBLE seront, si possible, fixés de telle sorte qu'un court-circuit se produisant dans tout circuit de départ soit éliminé par l'appareil de connexion installé dans le circuit de départ défectueux sans affecter les autres départs, assurant ainsi la sélectivité du système de protection.

7.5.5 Circuits à l'intérieur d'un ENSEMBLE

7.5.5.1 Circuits principaux

7.5.5.1.1 Les jeux de barres (nus ou isolés) doivent être disposés de telle sorte qu'un court-circuit interne ne soit pas à craindre dans les conditions normales de service. Sauf spécification contraire, ils doivent être dimensionnés conformément aux renseignements concernant la tenue aux courts-circuits (voir 7.5.2) et conçus pour résister au moins aux contraintes de court-circuit limitées par le ou les dispositifs de protection situés en amont des jeux de barres.

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ESTUDIO ELECTRODINÁMICO DE TABLEROS DE BAJA TENSIÓN

BANCO DE CRÉDITO DEL PERU – SEDE CHORRILLOS

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12. ANEXO 4: TABLAS IEC8565-1

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04Pagina 28 di 54

Distanza equivalente as tra subconduttori in metri,per sezioni rettangolari

Tab. 1 Effective distance as between sub-conductors inmetres, for rectangular cross-section dimensions

Sezioni rettangolariRectangular cross section

b0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,12 0,16 0,20

d

0,0050,010

0,0200,028

0,0240,031

0,0270,034

0,0330,041

0,0400,047

—0,054

—0,067

—0,080

0,0050,010

—0,017

0,0130,019

0,0150,020

0,0180,023

0,0220,027

—0,030

—0,037

—0,043

0,0050,010

—0,014

—0,015

—0,016

—0,018

—0,020

—0,022

—0,026

—0,031

0,0050,010

—0,017

0,0140,018

0,0150,020

0,0180,022

0,0200,025

—0,027

—0,032

——

RIPRODUZIONE SU LICENZA CEI AD ESCLUSIVO USO AZIENDALE

Page 31: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04

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Valori massimi possibili di VsVr, Vss Vrs, VFVrTab. 2 Maximum possible values of VsVr, Vss Vrs, VFVr

Tipo di cortocircuitoType of short

circuit

ReteSystem

Senza richiusura automatica tripolare

Without three-phase automatic reclosing

Con richiusura automatica tripolare

With three-phase automatic reclosing

Con o senza richiusura automatica tripolareWith and without three-phase automatic reclosing

VsVr, VssVrs VsVr, VssVrs VFVr

bifaseline-to-line

1,0 1,8

gammarange

2,0 per_for £ 0,5

per_for 0,5 < < 1,0

1,0 per_for 1,0 £

trifasethree-phase

1,0 1,8

gammarange

2,7 per_for

£ 0,370

per_for 0,370 < < 1,0

1,0 per_for 1,0 £

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 1

0 8Rp0 2,,

stot--------------------

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 2

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 3

stot

0 8Rp0 2,,--------------------

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 1

stot

0 8Rp0 2,,--------------------

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 2

stot

0 8Rp0 2,,-------------------- 3

stot

0 8Rp0 2,,--------------------

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Page 32: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04Pagina 30 di 54

Fattori a, b e g per differenti disposizioni dei suppor-ti del sistema di sbarre

Fattore q

Tab. 3 Factors a, b and g for different busbar support ar-rangements

Tab. 4 Factor q

Tipo di trave e di supportoType of beam and support

Fattore aFactor a

Fattore b*Factor b*

Fattore gFactor g

Trave ad una sola cam-pataSingle span beam

A e B: supporti sempliciA and B: simple supports

A: 0,5B: 0,5

1,0 1,57

A: supporto a incastroA: fixed supportB: supporto sempliceB: simple support

A: 0,625B: 0,375

0,73 2,45

A e B: supporti a incastroA and B: fixed supports

A: 0,5B: 0,5

0,5 3,56

Trave continua consupporti semplici equi-distantiContinuous beam with equidistant simple supports

Due campateTwo spans

A: 0,375B: 1,25

0,73 2,45

Tre o più campateThree or more spans

A: 0,4B: 1,1

0,73 3,56

* Compresi gli effetti dovuti alla plasticitàPlasticity effects included.

SezioneCross section

SezioneCross section

q = 1,5

q = 1,83

q = 1,19

q = 1,7

q = 1,7

q = 1,5

q è valido per l’asse flettente indicato a tratteggio. Le forze sono perpendicolari all’asse stesso.q is valid for the dotted bending axis. The forces are perpendicular to it.

1 1 2s D¤Ð( )3

Ð

1 1 2s D¤Ð( )4

Ð

----------------------------------------

1 1 2s D¤Ð( )3

Ð

1 1 2s D¤Ð( )4

Ð

----------------------------------------

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Page 33: Estudio Electrodinamico - TABLEROS BCP_3

NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04

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Modulo di resistenza di sezione Z di conduttori princi-pali con due o più elementi di irrigidimento tra duesupporti adiacenti. Gli elementi di irrigidimento sonoindicati in nero

Temperature massime raccomandate per conduttorisottoposti a sollecitazione meccanica durante uncortocircuito

Tab. 5 Section moduli Z of main conductors with two ormore stiffening elements between two adjacentsupports. The stiffening elements are black

Tab. 6 Recommended highest temperatures for mechani-cally stressed conductors during a short circuit

Sezioni rettangolariRectangular sections

Z Sezioni rettangolariRectangular sections

Z

0,867 d 2b 3,48 d

2b

1,98 d 2b 1,73 d

2b

Tipo di conduttoreType of conductor

Temperatura massima raccomandata del conduttore durante un cortocircuito

Maximum recommended conductor temperature during a short circuit

Conduttori nudi, massicci o cordati: Cu, Al oppure lega di alluminioBare conductors, solid or stranded: Cu, Al or Al alloy

200 °C

Conduttori nudi, massicci o cordati: acciaioBare conductors, solid or stranded: steel

300 °C

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04Pagina 32 di 54

Fattore k1s per il calcolo della distanza equivalentedei conduttori

Per la programmazione, l’equazione è riportatanell’Allegato A.

Fig. 1 Factor k1s for calculating the effective conductordistance

For programming, the equation is given in theAnnex A.

a1s

d-------

k1s

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04

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Direzione del carico ed asse di flessione per disposi-zioni a conduttori multipliLEGENDA

a Direzione del carico

Fig. 2 Loading direction and bending axis for multipleconductor arrangementsCAPTION

1 Loading direction

1

1

a)

b)

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04Pagina 34 di 54

Fattore c relativo all’influenza dei pezzi di collega-mento nell’equazione (17)LEGENDA

a) Disposizione degli elementi di collegamento entro la campata.b) Pezzi di collegamento costituiti da elementi di irrigidimento.c) Pezzi di collegamento costituiti da distanziatori od operanti come

distanziatori

Il fattore c deve essere ricavato dalla Fig. 3b) op-pure Fig. 3c) come sottoindicato:

Per la programmazione, l’equazione è riportatanell’Allegato A.

Fig. 3 Factor c for the influence of connecting pieces inequation (17)CAPTION

a) Arrangement of connecting pieces within the span.b) Connecting pieces are stiffening elements. c) Connecting pieces are or operate as spacers.

Factor c shall be taken from the Fig. 3b) orFig. 3c) as shown:

For programming, the equation is given inAnnex A.

entro una campata vi sonowithin a span there are

k elementi di irrigidimentok stiffening elements

k distanziatorik spacers

Direzione dell’oscillazioneperpendicolare alla superficieDirection of oscillation perpendicular to the surface

Fattore c dalla Fig. 3b)Factor c from Fig. 3b)

Fattore c dalla Fig. 3c)Factor c from Fig. 3c)

Direzione dell’oscillazioneparallela alla superficieDirection of oscillation along the surface

Fattore c dalla Fig. 3)Factor c from Fig. 3c)

Fattore c dalla Fig. 3c)Factor c from Fig. 3c)

a)

b) c)

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04

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Fattori VF, Vs e Vss da utilizzarsi in caso di cortocir-cuiti trifase e bifaseLEGENDA

a Trifaseb Bifasec Trifase e bifase

d o

Per la programmazione, le equazioni sono ripor-tate nell’Allegato A.

fcf---

fcs

f------

Fig. 4 Factors VF, Vs and Vss to be used with thethree-phase and line-to line short circuits CAPTION

a Three-phaseb Line-to-linec Three-phase and line-to-line

d or

For programming, the equations are given inAnnex A.

1 k ³ 1,60 2 k = 1,40 3 k = 1,25 4 k = 1,10 5 k = 1,00

fcf---

fcs

f------

a

b

c

d

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04Pagina 44 di 54

Fattore m, dissipazione del calore dovuta alla com-ponente continua nelle reti trifase e reti monofase

Per la programmazione, l’equazione è riportatanell’Allegato A.

Fattore n, dissipazione del calore dovuta alla com-ponente alternata nelle reti trifase e, all’incirca, nel-le reti monofase

Per la programmazione, l’equazione è riportatanell’Allegato A.

Fig. 12 a) Factor m, heat dissipation due to d.c. componentin three-phase systems and single-phase systems

For programming, the equation is given inAnnex A.

Fig. 12 b) Factor n, heat dissipation due to a.c. component inthree-phase systems and approximately for sin-gle-phase systems

For programming, the equation is given inannex A.

f Tk×

I k² Ik¤ 1=

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NORMA TECNICACEI EN 60865-1:1998-04

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Relazione tra la densità di corrente nominale massi-ma sopportabile di breve durata (Tkr = 1 s) e la tem-peratura del conduttoreLEGENDA

a Linea continua: RameLinea tratteggiata: Acciaio debolmente legato

b Alluminio, lega di alluminio, conduttore di alluminio rinforzato conacciaio (ACSR)

Per la programmazione, le equazioni sono ripor-tate nell’Allegato A.

Fig. 13 Relation between rated short-time withstand cur-rent density (Tkr = 1 s) and conductor temperature

CAPTION

a Full lines: CopperDotted lines: Low-alloyed steel

b Aluminium, aluminium alloy, aluminium conductor steel rein-forced (ACSR)

For programming, the equations are given inAnnex A.

a

b

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