GUIA PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS EN REDES Y SUBESTACIONES ELECTRICAS ELABORADO POR

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1 GUIA PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS EN REDES Y SUBESTACIONES ELECTRICAS ELABORADO POR GERMAN GRANADOS ROBAYO I NGENIERO ELECTRICISTA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA Bogota, Octubre de 2013 Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 1

2 Contenido 1. CALCULOS EN MEDIA TENSION, RED AEREA IMPEDANCIA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION CAPACIDAD DE LOS FUSIBLES PARA REDES AEREAS CARACTERISTICAS DE LOS CONDUCTORES EN REDES AEREAS CALCULOS EN BAJA TENSION Características de los conductores en baja tensión Capacidad de corriente en corto circuito para conductores en baja tensión Diagrama unifilar para tablero de distribución general de acometidas eléctricas Dimensionamiento de acometidas, Norma AE 244 de Codensa Características del cable monopolar de cobre THWN, THHN Numero máximo de conductores por ducto Calculo de barrajes eléctricos EJEMPLO DE ESTRUCURA PARA MONTAJE DE TRANSFORMADOR EN POSTE Lista de materiales estructura tipo H CALCULO DE LA RESISTENCIA DE TIERRA DE LA VARILLA DE PUESTA A TIERRA DEL TRANSFORMADOR EN POSTE FORMAS DE MEDIR LA ENERGIA SEGÚN LA CARGA CONTRATADA Limites de carga para medición directa Limites de carga para medición indirecta en BT, cargas alimentadas con transformador dedicado 120/208 Voltios Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 11.4 KV Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 13.2 KV Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 34.5 KV DATOS PARA EL EJERCICIO DE LA SUBESTACION CAPSULADA NORMA DE REFERENCIA PARA EL CALCULO DE LA MALLA DE PUESTA ATIERRA DE LA SUBESTACION ELECTRICA CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO EN CONDUCTORES DE COBRE Y ALUMINIO CENTROS DE TRANSFORMACION INDUSTRIALES DE 34.5 KV Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 2

3 2.3.1 Normas aplicables Centros de distribución industriales 34.5 KV, generalidades Características principales de los transformadores Protecciones primarias de transformadores de 34,5 kv Ejemplo CTS552-1 Centro de transformación industrial 34,5 kv. Instalación exterior del transformador Ejemplo CTS555 Centro de transformación industrial 34,5 kv. Diagrama unifilar de transformadores de 1000 a 2000 KVA Ejemplo CTS566 Centro de transformación industrial 34,5 kv. Disposición interior CENTROS DE TRANSFORMACION DE 11.4, 13.2 KV Normas aplicables NORMAS DE CONSTRUCCION CABLES SUBTERRANEOS Normas aplicables Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 3

4 1. CALCULOS EN MEDIA TENSION, RED AEREA Potencia instalada Potencia demandada Tensión primaria (KV) Corriente Primario Impedancia del transformador Corriente de corto circuito primario (A) Protección primario Longitud (M) Conductor MT Constante K conductor en media tensión Caída de tensión primario (%) 1.1 IMPEDANCIA DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION 1.2 CAPACIDAD DE LOS FUSIBLES PARA REDES AEREAS Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 4

5 1.3 CARACTERISTICAS DE LOS CONDUCTORES EN REDES AEREAS 1.4 CALCULOS EN BAJA TENSION Corriente Secundario Impedancia del transformador Corriente de corto circuito primario (A) Protección secundario Conductor BT I conductor fases conductor de fases (A) (Z) % (A) 1 THHN (A) (A) I conductor neutro I conductor tierra Constante K conductor en baja tensión Caída de tensión (%) Capacidad de corto en el secundario (A) Conductor de puesta a tierra tablero Barrajes tablero principal Medidores de energía (A) (A) (A) (A) (A) (A) (A) Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 5

6 1.4.1 Características de los conductores en baja tensión Capacidad de corriente en corto circuito para conductores en baja tensión Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 6

7 1.4.3 Diagrama unifilar para tablero de distribución general de acometidas eléctricas Dimensionamiento de acometidas, Norma AE 244 de Codensa Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 7

8 1.4.5 Características del cable monopolar de cobre THWN, THHN Numero máximo de conductores por ducto Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 8

9 1.5 Calculo de barrajes eléctricos Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 9

10 1.6 EJEMPLO DE ESTRUCURA PARA MONTAJE DE TRANSFORMADOR EN POSTE CTU510-2 Centro de distribución urbano. Montaje en estructura tipo H de transformador trifásico de 225 kva con final de circuito primario para servicio dedicado Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 10

11 Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 11

12 1.6.1 Lista de materiales estructura tipo H Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 12

13 Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página CALCULO DE LA RESISTENCIA DE TIERRA DE LA VARILLA DE PUESTA A TIERRA DEL TRANSFORMADOR EN POSTE. Para el cálculo del electrodo tipo varilla se utiliza el método de TAGG, en el cual se halla la resistencia propia de la varilla con la siguiente expresión: + + π ρ = t 4 L t 4 L 3 r L L 2 R B B B B B P Donde: ρ: es la resistividad del terreno, en ohmio-metro

14 L B : es la longitud de la barra, en metros r B : es el radio de la barra, en metros t: es la profundidad de enterramiento, en metros Para una varilla en cobre de 5/8 de diámetro con una longitud de 2,44 metros enterrada 20 centímetros desde la superficie y con una resistividad del terreno de 23 Ω-m, se tiene: R P = 23 2,44 3 2, ,2 = 9, Ω 2 π 2,44 0, , ,2 28 El valor calculado de 9,28 Ω cumple ya que es menor al exigido en la tabla No. 24 del artículo 15 del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE vigente. 1.8 FORMAS DE MEDIR LA ENERGIA SEGÚN LA CARGA CONTRATADA Para servicios cuya carga requerida sea inferior a cincuenta y cinco (55) kw, la medida se realizará en baja tensión (nivel 1) con medidores de energía electrónicos con clase de exactitud igual o mejor a 1, en conexión directa o semidirecta por medio de transformadores de corriente con clase de exactitud igual o mejor a 0.5S. Estos equipos pueden ser multirango en tensión hasta 480 V. Para cargas iguales o superiores a cincuenta y cinco (55) kw, e inferiores a trescientos (300) kw, la medida se realizará en baja tensión (nivel 1) con medidores de energía electrónicos y transformadores de corriente con clase de exactitud igual o mejor a 0.5S Limites de carga para medición directa En la selección de los conductores de la acometida, debe tenerse en cuenta que cumpla con los requerimientos de caída máxima de tensión de acuerdo con la norma AE 200. En las siguientes tablas se señalan los calibres mínimos a utilizar. Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 14

15 1.8.2 Limites de carga para medición indirecta en BT, cargas alimentadas con transformador dedicado 120/208 Voltios Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 15

16 1.8.3 Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 11.4 KV Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 13.2 KV Limites de carga para medición indirecta, cargas alimentadas con redes de MT 34.5 KV Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 16

17 2. DATOS PARA EL EJERCICIO DE LA SUBESTACION CAPSULADA Proyecto redes aéreas Proyecto subestación interna Nombres y Apellidos Potencia instalada (KVA) Factor de demanda (%) Resistividad del terreno Ohmios/m^2 Tensión primaria (KV) Tensión secundaria (V) Potencia instalada (KVA) Factor de demanda (%) Resistividad del terreno Ohmios/m^2 Tensión primaria (KV) Tensión secundaria (V) Alejandro Martinez, Frank Rodriguez, Capsulada, celda dúplex y protección transformador aceite 140, Edwin A Bernal, Edwin A Leon, pedestal 107, Manuel Moreno, Jhon Fredy Vallejo aceite , Celiar Castilla, Edwin Ayala aceite 321, , Helmer Castro, Ismael Valbuena tiposeco 93, , Polkan Yesid Pineda, Jose David Restrepo aceite , Cindy Viviana Pachon, Hugo Armando Ardila aceite 107, , Marcelo Caceres, David Parra aceite , Carlos Alberto Plaza R, Julian Granados seco 93, Nelson Torres, Luis Edcuardo rodriguez aceite 107, , Orlando Ramirez, Jairo Atehortua seco , Carlos Arturo Cruz, Ivan Arturo Portela, Andres Alexander segura seco 321, , Cristian Wilches, Johan Saba, Alex Rey aceite 93, Nicolas, Jhon Ramirez aceite Armando Castaneda, Andrey Castellanos aceite 107, Walter espitia, Andres Rojas aceite , NORMA DE REFERENCIA PARA EL CALCULO DE LA MALLA DE PUESTA ATIERRA DE LA SUBESTACION ELECTRICA El cálculo de la malla de puesta a tierra interna utilizar la siguiente norma CTS557 Centros de transformación industriales de 34,5 kv. El sistema de puesta a tierra (SPT) del centro de transformación está formado por varillas de puesta a tierra (Norma ET-490) conectados entre sí, mediante cable de cobre calibre 2/0 AWG, formando una malla, la cual es calculada de acuerdo con el procedimiento presentado en la Norma IEEE-80 (Norma CS-556 y CS-557) con los siguientes datos: Resistencia máxima a tierra 10 Ohmios, profundidad de enterramiento de la malla 60 cm, tiempo de duración de la falla 0,1 segundos. Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 17

18 2.2 CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO EN CONDUCTORES DE COBRE Y ALUMINIO Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 18

19 2.3 CENTROS DE TRANSFORMACION INDUSTRIALES DE 34.5 KV Normas aplicables CTS 550 centros de transformación industriales CTS 551 diagrama unifilar CTS 552 Disposición típica CTS Celdas en local CTS 553 distancias mínimas en las celdas CTS 554 Diagrama unifilar de equipos de protección y medida de transformadores de 225 A 800 KVA Centros de distribución industriales 34.5 KV, generalidades Los Centros de transformación industriales de 34,5 kv pueden ser de instalación interior o exterior, dependiendo de la disponibilidad de espacio en predios del usuario. Estos Centros de Transformación podrán ser alimentadas por líneas aéreas, cables subterráneos o por líneas aéreas con tramos de cable subterráneo entre la estructura terminal y el Centro de transformación. Los Centros de Transformación industriales tendrán transformadores de relaciones 34,5 11,4 kv y 34,5 kv 480 V ó 440V, dependiendo de la necesidad del cliente. Para los Centros de Transformación industriales de 34,5 kv las potencias normalizadas por la Empresa para los transformadores son las siguientes: Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 19

20 2.3.3 Características principales de los transformadores Los transformadores deberán ser trifásicos a prueba de intemperie, auto - refrigerados y cumplir con la norma ANSI C Los arrollamientos de 34,5 kv deben estar conectados en delta y los arrollamientos secundarios deben estar conectados en estrella con neutro sólidamente puesto a tierra, con el grupo vectorial DY5. Los valores de impedancia y pérdidas deben cumplir los valores de la norma NTC 819 última versión. Las tolerancias de impedancia deberán estar dentro de los valores dados por la norma NTC 380. Todos los transformadores del tipo aislados en aceite deben estar equipados con válvula de sobrepresión. Los transformadores de capacidad igual o mayor a kva deben estar equipados con Relé Buchholz con dos flotadores y contactos, los cuales podrán ser utilizados para alarma y desconexión Protecciones primarias de transformadores de 34,5 kv Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 20

21 2.3.5 Ejemplo CTS Centro de transformación industrial 34,5 kv. Instalación exterior del transformador Elaborado por, Ing Germán n Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 21

22 2.3.6 Ejemplo CTS555 Centro de transformación industrial 34,5 kv. Diagrama unifilar de transformadores de 1000 a 2000 KVA Elaborado por, Ing Germán n Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 22

23 2.3.7 Ejemplo CTS566 Centro de transformación industrial 34,5 kv. Disposición interior Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 23

24 2.4 CENTROS DE TRANSFORMACION DE 11.4, 13.2 KV Normas aplicables Configuración de centros de transformación de distribución de MT CTS 500 Local para centros de transformación CTS 501 Opciones para la acometida de MT a centro de transformación en sótano CTS 503 Celda dúplex para MT CTS 504 Seccionador tripolar para operación bajo carga CTS 505 Disposición de equipos en la celda compacta dúplex CTS 506 Celda compacta triplex CTS 507 Fusibles limitadores de corriente CTS Centro de transformación capsulado CTS 513 Centros de transformación capsulados, con celdas de maniobra y medida CTS Celda del transformador tipo seco CTS 519 Centro de transformación subterráneo, transformador tipo seco CTS 520 Centro de transformación de pedestal 2.5 NORMAS DE CONSTRUCCION CABLES SUBTERRANEOS Normas aplicables Generalidades cables subterráneos CS150 Distribución típica de ductos y cámaras CS 151 Tipos de vías Generalidades cámaras y ducterias CS 200 características de ductos corrugados pvc CS 203 Construcción de canalizaciones eléctricas CS 208, 209, 210, 211, , , 216, 217, 218, 219, 220, 221, Detalles ductos, zanjas y rellenos CS 274 Caja de inspección para alumbrado publico y acometidas de baja tensión CS 275 Tapa de caja de inspección sencilla CS Caja de inspección sencilla CS 276 Caja de inspección doble CS 280 caja de inspección vehicular Cs 301 Características de cables triplex Elaborado por, Ing Germán Granados Robayo, Octubre 22 de 2013 Página 24

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