diseo de puesta a tierra de la subestacion santa rosa correccion

8/6/2019 Diseo de Puesta a Tierra de La Subestacion Santa Rosa Correccion

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Diseño de alto voltaje

Malla de puesta a tierra de la

subestación santa rosa(corregido)

INTERANTES:BYRON ANDRES MENA PEREZOMAR CHACONEDISON ECHE




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Diseño de puesta a tierra de la Subestación Santa Rosa

INTRODUCCIONLas puestas a tierra tienen como principal objetivo limitar la tensión respecto a tierra, que pueden

presentar las masas metálicas (tensión de contacto); o entre distintos lugares del suelo en las inmediaciones de la puesta a tierra (tensión de paso); asegurar el correcto funcionamiento de las

de las protecciones (R de la puesta a tierra)

DefiniciónLa denominación "puesta a tierra" comprende toda la ligazón metálica directa, sin fusible ni

protección alguna, de sección suf iciente, entre determinados elementos o partes de una

instalación y un electrodo, o grupo de electrodos, enterrados en el suelo, con objeto de conseguir

que en el conjunto de instalaciones, edif icios y superf icie próxima del terreno no existan

diferencias de potencial peligrosas y que, al mismo tiempo, permita el paso a tierra de las corrientes de f alta o la de descarga de origen atmosférico.

Para el diseño de la malla de la S/E Santa Rosa que se presenta más adelante se utiliza la

metodologí a desarrollada por el IEEE (Norma 80).

Finalidad De Las Puestas A TierraLos objetivos principales de las puestas a tierra son:

y Obtener una resistencia eléctrica de ba jo valor para derivar a tierra Fenómenos Eléctricos

Transitorios (FETs.), corrientes de f allas estáticas y parásitas; así como ruido eléctrico y de

radio frecuencia.

y Mantener los potenciales producidos por las corrientes de f alla dentro de los límites de

seguridad de modo que las tensiones de paso o de toque no sean peligrosas para los

humanos y/o animales.

y Hacer que el equipamiento de protección sea más sensible y permita una rápida

derivación de las corrientes defectuosas a tierra.

y Proporcionar un camino de derivación a tierra de descargas atmosféricas, transitorios y de

sobretensiones internas del sistema.y Ofrecer en todo momento y por el tiempo de vida útil del sistema de puesta a tierra (±20

años) ba ja resistencia eléctrica que permita el paso de las corrientes de f alla.

y Servir de continuidad de pantalla en los sistemas de distribución de líneas telef ónicas,

antenas y cables coaxiales.




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Procedimiento para el diseño de la malla depuesta a tierra:El diseño de una puesta a tierra en general se debe considerar varios aspectos como se detellan a

continuación:

y Determinación de las caracterí sticas del terreno.

y Determinación de la corriente máxima de f alla a tierra.y Diseño preliminar de los sistemas de tierra.

y Calculo de la resistencia del sistema de tierras.

y Cálculo del máximo aumento de potencial de la malla.

y Cálculo de las tensiones del piso en el exterior.

y Investigación de los potenciales de transferencia y puntos de mayor peligro.

y Corrección o ref inamiento del diseño preliminar como resultado de los pasos 6 y 7.

y Construcción del sistema de tierras.

y Medición en el campo de la resistencia a tierra del sistema de tierra.

y Revisión de los pasos 5, 6, 7 y 8, basándose en los datos de campo.

y Modif icación del sistema de tierras y/o adición de mallas y varillas, según los resultados

del numeral 11.

Aplicación de la metodología para la subestación santa rosay Investigación de las características del terreno.

Para el caso de la subestación en estudio se ha determinado iuna resistividad del terreno igual a

40 ohms*metro.[1]

y Determinación de la corriente máxima de falla a tierra.

Como dato hemos encontrado que la mayor corriente de f alla entre la malla y la tierra es de 21.8

kA en un tiempo de duración de la f alla de 15 ciclos.[1]

Por def inición conocemos que :

Corriente de diseño

Donde:

y Representa el Factor de crecimiento de la instalación y está entre el 10% y 20% de la . Para este diseño se consideró un 15%.




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y Factor por decremento que depende del tiempo t (en segundos), ya que al

producirse una f alla se origina una corriente transitoria decreciente, la cual se la considera

en su aspecto más desf avorable.

Entonces:

[2]

.

Por lo tanto:

Selección del conductor:

Donde:

y Temperatura máxima en grados Celsius para las uniones de las mallas. Para el

diseño se utilizó uniones soldadas.

y Temperatura ambiente. La temperatura ambiente a una altura de 0.5m 0.6m ba jo

el suelo es de 38°C.

y Tiempo de diseño. Se consideró un tiempo de duración de la f alla de 1s.

y Dependen del material. Datos tomados de la Norma 80-1986.

Conductor Copper Clad Steel Core Wire.




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Como podemos obsrvar el cacle comercial que mas se acerca y cumple con los rquerimientos de la

malla es el cable 250Kcmil de sección :

El diámetro es:

Longitud del conductor:

Donde:

y Factores geométricos.

y Resistividad del material sobre el suelo. Se consideró que sobre el suelo va una capa

de ripio con una resistividad de aproximadamente 3000*m.

y Está dada en función de K y hs.

y

Capa de ripio sobre el suelo.

y Constante.

Entonces:

Se calcula una longitud referencial para la cual se asume unos valores iniciales de Km*Ki = 2

Por tanto se tiene:

Esta longitud se toma de referencia como la longitud del conductor enterrado para realizar un

diseño previo de la malla de puesta a tierra.

Se consideró una distancia de separación arbitraria de los conductores de alrededor de 15 metros.

Con lo cual se realizó el diseño previo de la malla.




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Con el pre diseño realizado se calculó la longitud de cable enterrado L la cual da como resultado

una longitud muchí simo mayor que la longitud de referencia L calculada con anterioridad.

Cabe recalcar que la S/E Santa Rosa está formada por tres niveles del suelo (en forma de gradas

Anexo 4); es decir, que tiene tres alturas de suelo diferentes, por lo que en la longitud de cable se

consideró la longitud de cable utilizado para conectar los diferentes niveles de aproximadamente25m. Con esta consideración y el cable utilizado en la malla se obtuvo la longitud L.

El valor de L puede ser mayor igual que L pero en un porcenta je de 3% - 4%.

Para este caso se obtuvo un valor de L mayor a 3 veces el valor de L. Por lo que se recurre a una

nueva interacción de la malla realizando un nuevo pre diseño.

En este pre diseño se tomo una distancia de separación de aproximadamente el doble que el anterior; es decir alrededor de 30m y se calculo la longitud de cable enterrado L.

Diseño 2:

La nueva longitud de cable enterrado es:

En esta longitud se incluyó la consideración del suelo antes mencionada. Con esto se calcularon los

respectivos valores de Km y Ki para hallar la nueva longitud L.

Donde:

y separación entre los conductores de la malla (en metros).

D2=25

y Diámetro de los conductores que forman la malla (en metros).

y Profundidad a la que está enterrada la malla (en metros), varí a entre 0.5m 0.6 m




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y Profundidad referencial de la malla.

y es igual a 1 si existen varillas en el perímetro. Para este caso no se tiene varillas.

y Número de conductores paralelos a la malla.

Para encontrar el valor de n se traza una línea vertical arbitraria en la malla y se cuenta el número

de conductores que la cortan. Realizando este la línea trazada es cortada por 10 conductores.

Por tanto: n = 10

Los respectivos cálculos de Km y Ki se presentan en el Anexo 6 de los cuales se toma el mayor

valor de Km para el cálculo de L.

El máximo valor de Km se obtuvo para un rectángulo de 25 m × 25 m.

Entonces se obtiene que:

Calculo de la resistencia del sistema de tierras.Una vez diseñada la malla es necesario calcular la resistencia de conexión a tierra de ésta. Como la

malla está colocada sólo en la superf icie del terreno, se la puede considerar como una superf icie

conductora circular con un área igual a la cubierta por la malla.

Donde:

y Resistividad del suelo a la profundidad h.

y Área total de la malla.

y Longitud de cable enterrado.

Por tanto:




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Cálculo del máximo aumento de potencial de la malla (Potencial de Toque).

POTENCIAL DE TOQUEEste potencial genera un gradiente que tiene una distribución por toda la instalación, siendo

susceptible de ser concatenado con una persona que se encuentra en el campo electrostático

creado.

A este potencial se lo calcula mediante la ecuación siguiente.

Donde Lm=Lc+Lr

Donde:

y Máxima corriente de f alla (valor ef icaz) que circula por la malla.

y Longitud total del conductor de la malla y de las varillas respectivamente. En este

caso no se utilizaron varillas por lo que Lr es cero.

Entonces:

Para verif icar si el valor de U se encuentra dentro de la tolerancia de una persona se utiliza la

ecuación de Dalziel:

Cumple con la tolerancia.

Cálculo de las tensiones del piso en el exterior (Potencial de Paso).




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POTENCIAL DE PASO

Considerando que :

y L1 = Ls = 0.75*Lc + 0.85 LR

y Coef iciente que toma en cuenta n, D y h.

Por lo tanto:

Se verif ica si el valor de Us se encuentra dentro de la tolerancia de una persona se utiliza la

ecuación de Dalziel:

Ecuación de Dalziel:

Cumple tolerancia establecida.

BIBLIOGRAFÍA:y Apuntes de clase.[3]

y Norma IEEE 80 1980[2]

y http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2614/1/CD-3291.pdf [1]

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