Un curtcircuit es defineix com un defecte o error entre dues parts de la instal·lació elèctrica que tenen diferent potencial, i la qual té una durada inferior a 5 segons.
Un curtcircuit és, per tant, una sobre intensitat amb valors molt per sobre de la intensitat nominal que s’estableix en un circuit o línia elèctrica.
Els efectes d’un curtcircuit com es pot apreciar a la figura anterior és la d’un alliberament d’energia amb despreniment de calor i espurnes que poden eventualment ocasionar un incendi en la instal·lació i fins i tot arribar a propagar-se per l’habitatge, local o nau industrial.
Sempre s’ha de projectar, dimensionar i assegurar-se que la instal·lació elèctrica compleix amb la normativa vigent i en particular la del REBT RD-842/2002, per evitar aquesta possible fallada en la instal·lació i que en el cas que es produeixi per accident o altres causes alienes a aquesta, que es minimitzi els seus efectes per protecció de les línies mitjançant magnetotèrmics, interruptors diferencials i una bona posada a terra.
Tipus de curtcircuits
A les instal·lacions elèctriques amb circuits trifàsics es poden presentar diferents classes de curtcircuits, segons siguin entre fases, entre fases i terra. En l’esquema 1 ens mostra el tipus de curtcircuit entre línies d’un sistema trifàsic i també el cas de curt circuit de dues línies en un sistema monofàsic.
En el següent esquema 2, podem apreciar que les dues fases poden estar en curtcircuit i alhora amb derivació a terra, o també les fases independents derivades a terra.
Càlculs de corrent de curtcircuits
Seguint la Llei d’Ohm tenim que la intensitat de corrent és directament proporcional al voltatge aplicat i inversament proporcional a la seva resistència segons la fórmula següent:
| I = V / R , V= I x R |
Sent:
I = Intensitat , V= Voltatge , R = Resistència
En el cas d’aplicar-se la Llei d’Ohm pel cas que ens interessa que seria el d’instal·lacions d’usuaris de la xarxa de distribució elèctrica, l’aplicarem seguint l’annex 3 de la guia tècnica d’aplicació de Baixa Tensió.
El càlcul de les corrents de curtcircuit i la protecció de la instal·lació per a aquestes sobreintensitats, sempre ha de ser l’últim a calcular, un cop calculada la instal·lació segons els criteris tradicionals:
– Càlcul per escalfament.
– Càlcul per caiguda de tensió.
– Elecció de protecció tèrmica.
– Elecció de protecció diferencial.
També hem de tenir en compte els factors següents:
– Valor del corrent de curtcircuit.
– Temps d’actuació de les proteccions.
– Corrent de curtcircuit màxima i mínima.
Fórmules d’aplicació en el càlcul
Normalment és difícil de conèixer la impedància del circuit d’alimentació a la xarxa elèctrica, això és la impedància del transformador, xarxa de distribució i escomesa. Pel que es pot aplicar una fórmula 3 simplificada segons es recomana en la guia tècnica d’aplicació del reglament electrotècnic de baixa tensió, REBT.
Les formules 1 i 2 a aplicar seguint la Llei d’Ohm són les següents:
| |
| |
Sent:
IccMax , intensitat de corrent de curtcircuit màxima.
IccMin , intensitat de corrent de curtcircuit mínima .
RL , resistència de curtcircuit de línia .
Rcc , resistència de curtcircuit del transformador.
| |
| |
Sent :
V , VFase , tensió de fase .
SN , potencia nominal del transformador.
Ucc, tensió de curtcircuit del mateix.
S , secció de fases
L , longitud de fases .
ρ , resistivitat del conductor
Sent :
V , VFase , tensió de fase .
SN , potencia nominal del transformador.
Ucc, tensió de curtcircuit del mateix.
S , secció de fases
L , longitud de fases .
ρ , resistivitat del conductor
Fórmula simplificada de càlcul
Com s’ha indicat anteriorment, probablement desconeixerem com és la xarxa de distribució, de manera que calcularem el corrent de curtcircuit amb l’expressió fórmula 5, que indica la Guia del REBT en el seu annex 3.
| |
Sent:
R , Resistència del conductor de fase entre el punt considerat i l’alimentació.
U , tensió d’alimentació fase neutre (230 V).
Icc = Intensitat de curtcircuit màxima en el punt considerat.
Per al càlcul de la valor de R s’haurà de tenir en compte la suma de resistències dels conductors entre la Caixa general de Protecció i el punt considerat en el qual es vol calcular el curtcircuit que podria ser el punt on s’emplaça el quadre amb els dispositius generals de comandament i protecció. També es considerarà per simplificació que els conductors es troben a una temperatura de 20ºC, per obtenir així el valor màxim possible de Icc.
La resistivitat del conductor es considerarà també a la mateixa temperatura de 20ºC.
Exemple de càlcul de curtcircuit en el quadre general d’un habitatge
Dades:
- Tenim un habitatge amb grau d’electrificació bàsic.
- L’habitatge té una derivació individual DI que és de coure i de 10 mm² de secció amb una longitud de 15 metres.
- A més es coneix que la línia general d’alimentació LGA és de coure i té una secció de 95 mm² i una longitud entre la caixa general de protecció CGP i la centralització de comptadors de 25 m.
Es requereix calcular la intensitat de curtcircuit (Icc) en el punt del quadre general de proteccions.
Primer de tot calculem la resistència de fase de la LGA i de la DI.
Farem servir la fórmula 4, per calcular la resistència de fase RLGA i RDI.
| |
La resistivitat del coure a 20ºC de temperatura és ρ = 0,018 Ω mm² / m
LLGA 25 m
RLGA = ρ ————- = 0,018 Ω mm2 /m x ————- = 0,00474 Ω
SLGA 95 mm2
LDI 15 m
RDI = ρ ————– = 0,018 Ω mm2 /m x ————— = 0,027 Ω
SDI 10 mm2
En el cas d’utilitzar conductors d’alumini per la LGA , i agafant la temperatura d’uns 20ºC tenim el següent valor de la resistivitat de l’alumini
ρ = 0,029 Ω mm2/m
El següent pas, és el de calcular la suma de resistències (Σ RL) total de les fases
∑ RL = 2 (RLGA + RDI) = 2(0,00474 Ω + 0,027 Ω) = 0,0635 Ω
Per tant la intensitat de curtcircuit (Icc) aplicant la fórmula 5 serà la següent:
Icc = (0,8 x U)/ R = (0,8 x 230 V)/ 0,0635 Ω = 2897,6 A
| Icc = 2897,6 A |
En el cas de fer servir una LGA d’alumini , la intensitat de curtcircuit (Icc) en el punt del quadre general de proteccions serà el següent:
Segons comentat anteriorment , en els conductors d’alumini la resistivitat es pot prendre també a 20ºC prenent el valor de 0,029 Ω mm2/m
ρ = 0,029 Ω mm2/m .
Resistència de fase LGA
LLGA 25 m
RLGA = ρ ——— = 0,029 Ω mm2 /m x ————- = 0,00763 Ω
SLGA 95 mm2
Resistència de fase DI
LDI 15 m
RDI = ρ ———- = 0,018 Ω mm2 /m x ———- —- = 0,027 Ω
SDI 10 mm2
∑ RL = 2 (RLGA + RDI) = 2(0,00763 Ω + 0,027 Ω) = 0,06926 Ω
Per tant la intensitat de curtcircuit (Icc) aplicant la fórmula 5 serà la següent:
Icc = (0,8 x U)/ R = (0,8 x 230 V)/ 0,06926 Ω = 2656,6 A
| Icc = 2656,6 A |