Exportación de un suministro de PME a un edificio anexo mediante un SWA

Introducción

A menudo surgen preocupaciones cuando se necesita ejecutar un suministro a un edificio anexo donde las instalaciones principales utilizan una instalación de puesta a tierra de Protección Múltiple (PME).

En general, BS 7671 permite el uso de una instalación de puesta a tierra de PME en dicho edificio anexo. Cuando no haya partes conductoras extrañas presentes, no es necesario que se proporcionen conexiones de protección principales en la edificación anexa. Sin embargo, donde haya partes conductoras extrañas tales como servicios metálicos o partes estructurales metálicas, se debe proporcionar la conexión de protección principal para estas partes (411.3.1.2).

BS 7671 permite combinar las funciones de conductor de protección de circuito y conductor de unión de protección en un solo conductor cuando se cumplen los requisitos para ambos usos (542.1.1). Los requisitos mínimos de dimensionamiento donde se aplican las condiciones de PME son significativamente más onerosos que donde no se aplican, ya que el dimensionamiento se basa en el área de la sección transversal (csa) del conductor neutro de protección a tierra (PEN) del suministro entrante (544.1.1). ).

En tales casos, un diseñador puede optar por adoptar una disposición de puesta a tierra del sistema TT y la instalación de electrodos de puesta a tierra como una opción alternativa a la instalación de puesta a tierra de PME para la totalidad o parte de una instalación. Sin embargo, esto no está exento de problemas.

Aparte de una serie de otras instalaciones especiales, no existe una estipulación general en BS 7671 que prohíba la exportación de puesta a tierra de PME a otro edificio.

Los riesgos asociados a un suministro PME

En una disposición de puesta a tierra de PME, el conductor neutro de suministro está conectado a tierra en la fuente ya intervalos regulares a lo largo de su ruta a través de múltiples electrodos de tierra. Por lo tanto, la ruta de retorno de falla tanto para fallas línea-tierra como línea-neutro es a través del conductor combinado. Este método proporciona una ruta de retorno de baja impedancia a lo largo del conductor PEN que permite la desconexión rápida de los dispositivos de protección contra sobrecorriente en condiciones de falla.

En general, PME proporciona una instalación de conexión a tierra confiable para los consumidores y, como resultado, debe emplearse dentro de una instalación donde esté permitido y sea posible. Sin embargo, el uso de un arreglo de PME puede presentar un riesgo en ciertas circunstancias.

Ejemplo:

Suministros a una dependencia a través de cable blindado de alambre de acero

Dependencia alimentada desde el origen en el edificio principal a través de un cable blindado de dos hilos de acero (SWA) de 6 mm2 con conductores de cobre y aislamiento termoendurecible de 90 °C, clipado directo. El cable está protegido por un disyuntor tipo B de 32 A. El tamaño del conductor se eligió para abordar cualquier posible problema de caída de voltaje.

Adecuación de la armadura para servir como conductor de protección del circuito

Si la armadura del SWA se va a utilizar como conductor de protección de circuitos (cpc), su csa debe cumplir los requisitos para un conductor de protección utilizando la ecuación adiabática proporcionada en la Regulación 543.1.3 o seleccionarse utilizando la Tabla 54.7 de BS 7671.

Por cálculo

De la Fig. 3A4 de BS 7671, la corriente (I) que causa la desconexión dentro de 0,1 a 5 segundos es de 160 A, y el tiempo de operación (t) para este circuito de distribución es de 5 segundos.

De la Tabla 54.4, el factor (k) para el blindaje de acero de un cable que emplea aislamiento termoplástico a 70 °C[1] es 51. Entonces, usando la ecuación dada en la Regulación 543.1.3:

Por selección

De la Tabla 54.2, el factor (k1) para los conductores de línea que tienen un aislamiento de 70°C es 143.

De la Tabla 54.4, el factor (k2) para la armadura de acero de un cable que emplea aislamiento termoendurecible a 70 °C es 51.

Usando la fórmula de la columna 3 de la Tabla 54.7:

De la Tabla G2 de BS 5467: 2016 Cables blindados con aislamiento termoendurecible (de tensiones nominales 600/900 V para instalaciones fijas), la csa de la armadura para cable bifilar de 6 mm² es de 22 mm².

Por lo tanto, el blindaje es adecuado para su uso como cpc, ya sea mediante cálculo o selección.

Adecuación de la armadura para servir como el principal conductor de unión de protección donde no hay partes conductoras extrañas presentes

Si el edificio anexo no contiene piezas conductoras extrañas, no es necesario que se proporcione la unión de protección principal (consulte la Fig. 1).

Adecuación de la armadura para servir como el principal conductor de unión de protección donde hay partes conductoras extrañas presentes

Si el edificio anexo contiene partes conductoras extrañas, como servicios metálicos (ver Fig. 2) o partes estructurales metálicas, se debe proporcionar la conexión de protección principal para estas partes (411.3.1.2).

El dimensionamiento de este conductor de unión de protección debe basarse en el conductor PEN del suministro, utilizando la Tabla 54.8 de BS 7671 (544.1.1).

A los efectos de este ejemplo, el conductor PEN entrante tiene un csa de cobre equivalente a 35 mm².

Según la Tabla 54.8 de BS 7671, para un conductor PEN de 35 mm², el equivalente de cobre csa del conductor de protección principal no debe ser inferior a 10 mm².

Según BS EN 13602: 2013, la resistividad (p) del cobre es de 17,24 mΩ/m.

De BS EN 10257-1: 2011, la resistividad (p) para acero 138 mΩ/m.

El csa de la armadura de alambre de acero se calcula usando:

Como se indicó anteriormente, de la Tabla G2 de BS 5467: 2016, el csa del blindaje para cable de 6 mm² de dos núcleos es de 22 mm².

Como tal, se puede ver que el blindaje de este cable no es suficiente para actuar como conductor de unión de protección principal.

Refiriéndonos nuevamente a la Tabla G2, para que el blindaje sea adecuado, se requeriría un cable de dos hilos con conductores circulares de 50 mm² y un blindaje csa de 86 mm². Esta es una propuesta poco realista para la aplicación.

Posibles soluciones donde la armadura es de csa insuficiente para usar como conductor principal de protección

Las tres soluciones más probables en este ejemplo incluyen:

i) instalar un cable SWA de tres hilos de 10 mm² y utilizar uno de los hilos como conductor de protección;

ii) instalar un conductor de protección separado con un csa de 10 mm² junto al SWA; o

iii) optar por no emplear la instalación de puesta a tierra de PME en el edificio anexo e instalar electrodos para proporcionar una disposición de puesta a tierra del sistema TT.

Las dos primeras opciones se vuelven progresivamente menos atractivas a medida que aumenta la distancia entre el local principal y el edificio anexo. La practicidad de emplear la última opción depende de las condiciones del terreno en la localidad y los riesgos asociados con la conducción de electrodos.

Resumen

El sistema de puesta a tierra PME es la instalación de puesta a tierra más utilizada en el Reino Unido y tiene la ventaja de proporcionar una ruta de bucle de tierra de baja resistencia para la corriente de falla, pero a la inversa podría hacer que el voltaje de contacto en la estructura metálica conectada aumente a un nivel peligroso si se produce una ruptura. en el conductor del PEN de alimentación.

Cuando la parte principal de las instalaciones tiene un arreglo de puesta a tierra PME, esto también se puede usar para la instalación en un edificio anexo en la mayoría de los casos. En general, puede que no haya partes conductoras extrañas y, por lo tanto, no es necesario realizar una conexión de protección.

Por lo general, el circuito de distribución a un edificio anexo se proporciona a través de un cable blindado de alambre de acero. Cuando el blindaje se vaya a utilizar como un cpc combinado y un conductor de unión de protección principal, debe cumplir con los requisitos de (544.1.1) y (543.1.1) de BS 7671.

Como aproximación, un conductor de acero debe tener una csa ocho veces mayor que la de un conductor de cobre para proporcionar equivalencia.

[1] El cálculo se basa en la temperatura normal de funcionamiento de los conductores con aislamiento termoendurecible que no supere los 70 °C y, por lo tanto, se basa en la capacidad de conducción de corriente del cable aislado con PVC termoplástico equivalente. Esto es para asegurar la compatibilidad entre los elementos del equipo y los conductores a los que están conectados. Consulte el Párrafo 2 de la Regulación 512.1.5.