CONTRATO CONSTRUCCIÓN DEL SEGUNDO CIRCUITO A 115 kv ENTRE LAS SUBESTACIONES SURIA - PUERTO LÓPEZ PUERTO GAITÁN

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1 CONTRATO CONSTRUCCIÓN DEL SEGUNDO CIRCUITO A 115 kv ENTRE LAS SUBESTACIONES SURIA - PUERTO LÓPEZ PUERTO GAITÁN CIRCUITO PUERTO LÓPEZ PUERTO GAITÁN 115 kv SISTEMA DE PUESTA A TIERRA DOCUMENTO IEB D113 REVISIÓN 0 Medellín, Septiembre de 2013 Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

2 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ- PUERTO GAITÁN 115 kv Página i de ii CONTROL DE DISTRIBUCIÓN Copias de este documento han sido entregadas a: Nombre Dependencia Empresa Copias Gustavo Sánchez Distribución EMSA S.A E.S.P. 1 Gestor Documental IEB S.A. 1 Las observaciones que resulten de su revisión y aplicación deben ser informadas a IEB S.A. CONTROL DE REVISIONES Revisión No. Aspecto revisado Fecha 0 Emisión Inicial 16/09/13 CONTROL DE RESPONSABLES NÚMERO DE REVISIÓN Nombre JSB Elaboración Firma Fecha 10/09/13 Nombre HDS Revisión Firma Fecha 14/09/13 Nombre JPC Aprobación Firma Fecha 16/09/13 Participaron en la elaboración de este informe: JSB HDS JPC Juan Sebastián Botero Hervis Díaz Sierra Jaime Posada Caicedo Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

3 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ- PUERTO GAITÁN 115 kv Página ii de ii TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCION OBJETO RECURSOS DISPONIBLES METODOLOGIA SISTEMA DE PUESTA A TIERRA TIPOS DE ESTRUCTURAS VALORES DE REFERENCIA DE PUESTAS A TIERRA SEGÚN RETIE VALOR MAXIMO PARA TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO SELECCIÓN DE MATERIALES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA SELECCIÓN DEL MATERIAL DE PUESTA A TIERRA DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA SELECCIÓN DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA TIEMPO DE DURACIÓN DE LA FALLA TENSIONES DE CONTACTO Y PASO DISTRIBUCION DE CORRIENTES A TIERRA CONFIGURACION No 1 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA CONFIGURACION No 2 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA CONFIGURACION No 3 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA CONFIGURACION No 4 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA CONFIGURACION No 5 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA VALORES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA CONCLUSIONES REFERENCIAS LISTA DE TABLAS Tabla 1. Valores de referencia para resistencia de puesta a tierra según RETIE... 2 Tabla 2. Valores de Resistencia de puesta a Tierra recomendados... 2 Tabla 3. Requisitos para electrodos de puesta a tierra... 3 Tabla 4.Tipo de cable según el valor de resistividad... 4 Tabla 5.Rangos de resistividad Tabla 6.Tipo de cable para los SPT de las torres... 4 Tabla 7. Capacidad térmica de los elementos... 5 Tabla 8. Niveles de cortocircuito subestaciones Puerto Lopez, Campo Bonito y Puerto Gaitan... 5 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Configuración No 1 de la malla de puesta a tierra Figura 2. Configuración No 2 de la malla de puesta a tierra Figura 3. Configuración No 3 de la malla de puesta a tierra Figura 4. Configuración No 4 de la malla de puesta a tierra Figura 5. Configuración No 5 de la malla de puesta a tierra Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

4 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ- PUERTO GAITÁN 115 kv Página iii de ii LISTA DE ANEXOS Anexo 1. Sistema modelado mediante el programa ATP Anexo 2. Tabla resumen de las tensiones de paso y contacto. Anexo 3. Estudio de resistividad. Anexo 4. Validación del programa IEB MALLAS con la norma IEEE Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 1 de 13 1 INTRODUCCION Con la implementación de un sistema de puesta a tierra se busca lograr una adecuada coordinación entre el sistema de potencia y sus protecciones, así como garantizar la seguridad de las personas y los equipos expuestos a tensiones peligrosas durante fallas a tierra, cumpliendo con los criterios establecidos en el Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE) y la norma ANSI/IEEE Std. 80 IEEE Guide for Safety in A.C. Substation Grounding. 2 OBJETO En este informe se presentan los estudios realizados para el diseño de Puesta para la línea a 115 kv en doble circuito proyectada por la electrificadora del Meta S.A. ESP, entre las subestaciones Puerto López y Puerto Gaitán. 3 RECURSOS DISPONIBLES Para las mediciones de la resistividad del terreno se utilizó un telurómetro digital de cuatro terminales calibrado, el cual cuenta con indicadores de ruido eléctrico y verificación de las conexiones de la medida, entregando por lo tanto un valor medido de alta confiabilidad. En la modelación del sistema eléctrico y en los cálculos de distribución de corrientes a tierra, se utilizó como herramienta de simulación el programa de computador ATP el cual es ampliamente utilizado en simulaciones para el estudio y análisis de sistemas eléctricos de potencia, debido a la confiabilidad de sus resultados. En el diseño de la malla de tierra se emplea un programa para análisis de sistemas de puesta a tierra llamado "IEB MALLAS", el cual fue desarrollado por Ingeniería Especializada S.A y ha sido validado con los ejemplos de la norma IEEE METODOLOGIA Para el diseño del sistema de puesta a tierra de las redes aéreas fueron verificadas las características del sitio y se realizaron simulaciones tendientes a dimensionar el sistema. En general se verifica que los valores de resistencia de puesta a tierra estén dentro de los rangos aceptados por la última resolución del Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE, así como el cumplimiento de la seguridad de las personas, garantizando el control de las tensiones de contacto y paso que puedan presentarse. En el informe se presenta la metodología, los resultados del diseño de la malla de puesta a tierra, las conclusiones y las recomendaciones derivadas de los estudios realizados. 5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA 5.1 TIPOS DE ESTRUCTURAS El proyecto está constituido por 273 Torres distribuidas a lo largo de todo el eje de la línea. Para determinar la resistencia de puesta a tierra de las mallas, se utilizó el programa IEB MALLAS, el cual hace uso del método de la matriz combinada de resistencia, el método integral para la evaluación de tensiones a lo largo de los segmentos de un conductor. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

6 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 2 de VALORES DE REFERENCIA DE PUESTAS A TIERRA SEGÚN RETIE Para determinar la resistencia de puesta a tierra de las mallas, se utilizó el programa IEB MALLAS, el cual hace uso del método de la matriz combinada de resistencia, el método integral para la evaluación de tensiones a lo largo de los segmentos de un conductor y el método de las imágenes para el modelado de las dos capas. Dado que el valor de la resistencia de puesta a tierra es un indicador que limita directamente la máxima elevación de potencial y controla las tensiones transferidas, pueden tomarse como referencia los valores máximos de resistencia de puesta a tierra adoptados de las normas técnicas IEC , ANSI/IEEE 80, NTC 2050, NTC 4552 y establecidos en la Tabla 25 del RETIE. Tabla 1. Valores de referencia para resistencia de puesta a tierra según RETIE APLICACIÓN VALORES MÁXIMOS DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA [Ω] Estructuras de líneas de transmisión o Torrecillas metálicas de distribución con cable de guarda 20 Subestaciones de alta y extra alta tensión 1 Subestaciones de media tensión 10 Protección contra rayos 10 Neutro de acometida en baja tensión 25 Se recomendara en principio el siguiente valor máximo para las resistencias de puesta a tierra de las estructuras del proyecto: Tabla 2. Valores de Resistencia de puesta a Tierra recomendados TENSIÓN DE LA LÍNEA [kv] RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA [Ω] VALOR MAXIMO PARA TENSIONES DE PASO Y DE CONTACTO Según la norma IEEE 80 [3], numeral 8.3, el máximo valor para la tensión de paso de acuerdo con la masa corporal, de tal forma que sea tolerable por el cuerpo (sin fibrilación ventricular) está dado por la siguiente expresión: ( ) Dónde: ( ) : paso máxima para una persona de 50 Kg de masa corporal. : paso máxima para una persona de 70 Kg de masa corporal. : Factor de derrateo de la capa superficial. : Resistividad de la capa superficial (Ω-m). Si no existe capa superficial corresponde a la resistividad del suelo. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

7 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 3 de 13 : Duración máxima de la falla (s). Los valores máximos para los valores de contacto están dados por: ( ) Dónde: ( ) : toque máxima para una persona de 50 Kg de masa corporal. : toque máxima para una persona de 70 Kg de masa corporal. : Factor de derrateo de la capa superficial. : Resistividad de la capa superficial (Ω-m). Si no existe capa superficial corresponde a la resistividad del suelo. : Duración máxima de la falla (s). Con base en las ecuaciones anteriores; el programa IEB-MALLAS" desarrollado por Ingeniería Especializada S.A. realiza la verificación de las tensiones de paso y contacto para cada una de las estructuras analizadas; permitiendo realizar la sensibilización necesaria y obtener el valor de resistencia de puesta a tierra que mejor se establezca en cada estructura. 5.4 SELECCIÓN DE MATERIALES DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA Los requisitos mínimos exigidos por el RETIE [2] tabla 22. Artículo se muestran en la Tabla 3. Tipo de electrodo Varilla Tubo Fleje Cable Placa Tabla 3. Requisitos para electrodos de puesta a tierra Dimensiones mínimas Materiales Diámetro Área mm mm 2 Espesor Recubrimiento µm Cobre 12,7 Acero inoxidable 10 Acero Galvanizado en caliente Acero con recubrimiento electrodepositado de cobre Acero con recubrimiento total en cobre Cobre 20 2 Acero inoxidable 25 2 Acero galvanizado en caliente Cobre 50 2 Acero inoxidable 90 3 Cobre cincado Cobre o cobre estañado 1,8 para cada hilo 50 Acero galvanizado en caliente 1,8 para cada hilo 70 Cobre ,5 Acero inoxidable El área mínima del conductor a tierra estará dada por la siguiente ecuación según las referencias [2] y [3]: Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

8 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 4 de 13 Dónde: : Sección transversal del electrodo ( ). I: Corriente de falla a tierra (k ). : Constantes de materiales según tabla 23 de [2]. : Tiempo de despeje de la falla. 5.5 SELECCIÓN DEL MATERIAL DE PUESTA A TIERRA Para la selección del conductor se debe tener claridad en relación con las características del terreno en el que se instalarán las estructuras; este dependiendo de la resistividad, presentaran estados más o menos corrosivos; debidos a esto se elegirán dos tipos de conductores y se tendrá en cuenta el criterio mostrado en la Tabla 4 para su selección. Tabla 4.Tipo de cable según el valor de resistividad Tipo de cable ρ (Ω*m) Cable Copperclad (Acero con recubrimiento en cobre) < 50 Cable de Acero galvanizado en caliente > DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA El diseño del sistema de puesta a tierra contempla la selección de los electrodos de puesta a tierra, el cálculo de la resistencia de puesta a tierra y el análisis de las tensiones producidas durante fallas a tierra; En el Anexo 1 se muestra el sistema modelado mediante el programa ATP para el análisis del sistema de puesta a tierra. El diseño comprende la agrupación de las medidas de resistividad por rangos de tal manera que se logre una adecuada caracterización del terreno y un diseño confiable de las mallas, los rangos en que fueron agrupadas se muestran en la Tabla 5. Tabla 5.Rangos de resistividad. RANGO DESCRIPCIÓN 1 Resistividades entre Ω*m 2 Resistividades entre Ω*m 3 Resistividades entre Ω*m 4 Resistividades entre Ω*m 5 Resistividades superiores a 4000 Ω*m SELECCIÓN DEL CONDUCTOR DE PUESTA A TIERRA Para todas las torres el tipo de conductor se muestra en la tabla Tabla 6 Sección del conductor elegido ( ) Tabla 6.Tipo de cable para los SPT de las torres Nombre del conductor Capacidad máxima del conductor (ka) 74,57 Acero galvanizado en caliente 7/16 9,3 Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

9 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 5 de 13 Debido a los valores de resistividad de cada una de las torres se elegirá para las malla de puesta a tierra el acero galvanizado en caliente de 7/6 con una sección de y una capacidad de 9,3 ka, teniendo presente que en el sistema se presenta una corriente máxima de falla de 5,69 ka.( Ver Anexo 2) Los electrodos de puesta a tierra serán varillas de acero recubierto con cobre (Copperweld), deberán tener un acabado brillante, libre de impurezas e imperfecciones, la capa exterior de cobre deberá tener un espesor mínimo de 0,254 milímetros o acero galvanizado 7/16 pulgadas, de 2400 mm de longitud y ¾ de pulgada de diámetro. Las uniones entre el cable de puesta a tierra y las estructuras deberán hacerse con conectores unifilares, Dichas uniones enterradas deben realizarse con soldadura exotérmica o en su defecto con conectores certificados para enterramiento directo. La capacidad térmica de los conductores se muestra a continuación. Tabla 7. Capacidad térmica de los elementos Elemento TIEMPO DE DURACIÓN DE LA FALLA La mayor parte de las fallas de un sistema de potencia moderno son aclaradas entre 30 ms y 200 ms, dependiendo del tiempo de operación del interruptor o fusible utilizado, así como de la coordinación establecida previamente para la operación de las protecciones. Con el propósito de ser conservativos para la verificación de las tensiones del sistema de puesta a tierra de las estructuras, se asumirá un tiempo de despeje igual a 300 ms TENSIONES DE CONTACTO Y PASO Los resultados del cálculo y control de las tensiones de contacto y paso se muestran en el Anexo DISTRIBUCION DE CORRIENTES A TIERRA Temperatura máxima [ºC] En el ANEXO 1 se muestra el sistema modelado mediante el programa ATP, con el cual se obtiene la corriente que circularía por el sistema de puesta a tierra en caso de una falla monofásica a tierra de una de las fases de las líneas a 115 kv en cada una de las torres. Para generar los modelos en el software EMTP- ATP del sistema se utilizaron los datos de corrientes de cortocircuito de acuerdo con la base de Datos del Software Digsilent del Plan de Expansión de la UPME para el año Tabla 8. Niveles de cortocircuito subestaciones Puerto Lopez, Campo Bonito y Puerto Gaitan Subestación Trifásico (ka) Monofásico (ka) Puerto López 5,46 4,42 Campo Bonito (Bioenergy) 3,48 3,95 Puerto Gaitán 2,11 1,54 Icc máxima [ka] Soldadura exotérmica para cable Acero 7/16 (115 gr) ,1 Cable de Acero galvanizado en caliente 7/ ,3 Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

10 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 6 de CONFIGURACION No 1 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA La Configuración No 1 comprende todas aquellas mallas de tierra que no poseen contrapesos, configuración adoptada para los puntos de torres donde la resistividad del terreno, determinada en el Anexo 3 Estudio de Resistividad, se encuentre en el rango 1, entre 0 y 1000 Ω*m. Configuración de la malla: Anillo superior instalado a una profundidad de 0,5 m y separado del centro del pedestal 1 m y dos anillos inferiores, el primero separado 1 m del centro del pedestal y el segundo separado 2 m, ambos a 1 m de profundidad; estos arreglos deben instalarse en cada una de las patas de las Torres, adicionalmente se propone instalar un electrodo de puesta a tierra tipo varilla en cada uno de los vértices del anillo inferior exterior. La configuración propuesta se presenta a continuación. Figura 1. Configuración No 1 de la malla de puesta a tierra. La configuración No 1 corresponde a las siguientes torres, enumeradas desde la Subestación Puerto Lopez hacia la Subestación Puerto Gaitán: 4, 10, 11, 12, 15, 16, 17, 37, 38, 40, 136, 139, 160 y 225. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

11 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 7 de CONFIGURACION No 2 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA La Configuración No 2 comprende todas aquellas mallas de tierra que poseen contrapesos de 20 m, configuración adoptada para los puntos de torres donde la resistividad del terreno, determinada en el Anexo 3 Estudio de Resistividad, se encuentre en el rango 2, entre 1000 y 2000 Ω*m. Configuración de la malla: anillo superior instalado a una profundidad de 0,5 m y separado del centro del pedestal 1 m y dos anillos inferiores, el primero separado 1 m del centro del pedestal y el segundo separado 2 m, ambos a 1 m de profundidad; estos arreglos deben instalarse en cada una de las patas de las Torres, adicionalmente se propone instalar un electrodo de puesta a tierra tipo varilla en cada uno de los vértices del anillo inferior exterior y cuatro contrapesos cada uno de 20 m de longitud, en el sentido del eje de la línea; Estos contrapesos se ponen con el fin de cumplir con el criterio del RETIE de la resistencia de puesta a tierra y garantizar que las tensiones de paso y contacto de la malla se encuentren por debajo de los limites. La configuración propuesta se presenta a continuación. Figura 2. Configuración No 2 de la malla de puesta a tierra. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

12 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 8 de 13 La configuración No 2 corresponde a las siguientes torres, enumeradas desde la Subestación Puerto Lopez hacia la Subestación Puerto Gaitán: 2, 3, 5, 6, 7, 8, 35, 36, 41, 85, 115, 116, 146, 153, 162, 163, 190, 193, 200, 208, 231, 234, 239, 241 y CONFIGURACION No 3 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA La Configuración No 3 comprende todas aquellas mallas de tierra que poseen contrapesos de 30 m y será la configuración adoptada para los puntos de torres donde la resistividad del terreno, determinada en el Anexo 3 Estudio de Resistividad, se encuentre en el rango 3, entre 2000 y 3000 Ω*m. Configuración de la malla: anillo superior instalado a una profundidad de 0,5 m y separado del centro del pedestal 1 m y dos anillos inferiores, el primero separado 1 m del centro del pedestal y el segundo separado 2 m, ambos a 1 m de profundidad; estos arreglos deben instalarse en cada una de las patas de las Torres, adicionalmente se propone instalar un electrodo de puesta a tierra tipo varilla en cada uno de los vértices del anillo inferior exterior y cuatro contrapesos cada uno de 30 m de longitud, en el sentido del eje de la línea; Estos contrapesos se ponen con el fin de cumplir con el criterio del RETIE de la resistencia de puesta a tierra y garantizar que las tensiones de paso y contacto de la malla se encuentren por debajo de los limites. La configuración propuesta se presenta a continuación. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

13 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 9 de 13 Figura 3. Configuración No 3 de la malla de puesta a tierra. La configuración No 3 corresponde a las siguientes torres, enumeradas desde la Subestación Puerto Lopez hacia la Subestación Puerto Gaitán: 1, 9, 20, 42, 43, 45, 46, 47, 49, 50, 64, 65, 66, 67, 68, 73, 74, 75, 77, 83, 84, 86, 87, 88, 93, 98, 100, 104, 107, 110, 111, 112, 113, 117, 147, 149, 155, 156, 164, 165, 166, 167, 168, 187, 191, 196, 197, 198, 201, 202, 206, 207, 214, 217, 218, 226, 227, 228, 232, 237, 238, 242, 243, 247 y CONFIGURACION No 4 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA La Configuración No 4 comprende todas aquellas mallas de tierra que poseen contrapesos de 50 m, será la configuración adoptada para los puntos de torres donde la resistividad del terreno, determinada en el Anexo 3 Estudio de Resistividad, se encuentre en el rango 4, entre 3000 y 4000 Ω*m. Configuración de la malla: anillo superior instalado a una profundidad de 0,5 m y separado del centro del pedestal 1 m y dos anillos inferiores, el primero separado 1 m del centro del pedestal y el segundo separado 2 m, ambos a 1 m de profundidad; estos arreglos deben instalarse en cada una de las patas de las Torres, adicionalmente se propone instalar un electrodo de puesta a tierra tipo varilla en cada uno de los vértices del anillo inferior exterior y cuatro contrapesos cada uno de 50 m de longitud, en el sentido del eje de la línea; Estos contrapesos se ponen con el fin de cumplir con el criterio del RETIE de la resistencia de puesta a tierra y garantizar que las tensiones de paso y contacto de la malla se encuentren por debajo de los limites. La configuración propuesta se presenta a continuación. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

14 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 10 de 13 Figura 4. Configuración No 4 de la malla de puesta a tierra. La configuración No 4 corresponde a las siguientes torres, enumeradas desde la Subestación Puerto Lopez hacia la Subestación Puerto Gaitán:14, 19, 48, 69, 76, 78, 79, 80, 81, 82, 91, 103, 106, 144, 145, 186, 194, 199, 204, 211, 212, 213, 235, 240, 245, 252, 253 y CONFIGURACION No 5 DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA La Configuración No 5 comprende todas aquellas mallas de tierra que poseen contrapesos de 70 m, será la configuración adoptada para los puntos de torres donde la resistividad del terreno, determinada en el Anexo 3 Estudio de Resistividad, se encuentre en el rango 5, desde 4000 Ω*m en adelante. Configuración de la malla: anillo superior instalado a una profundidad de 0,5 m y separado del centro del pedestal 1 m y dos anillos inferiores, el primero separado 1 m del centro del pedestal y el segundo separado 2 m, ambos a 1 m de profundidad; estos arreglos deben instalarse en cada una de las patas de las Torres, adicionalmente se propone instalar un electrodo de puesta a tierra tipo varilla en cada uno de los vértices del anillo inferior exterior y cuatro contrapesos cada uno de 70 m de longitud, en el sentido del Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

15 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 11 de 13 eje de la línea; Estos contrapesos se ponen con el fin de cumplir con el criterio del RETIE de la resistencia de puesta a tierra y garantizar que las tensiones de paso y contacto de la malla se encuentren por debajo de los limites. La configuración propuesta se presenta a continuación. Figura 5. Configuración No 5 de la malla de puesta a tierra. La configuración No 5 corresponde a las siguientes torres, enumeradas desde la Subestación Puerto Lopez hacia la Subestación Puerto Gaitán: 13, 18, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 39, 44, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 70, 71, 72, 89, 90, 92, 94, 95, 96, 97, 99, 101, 102, 105, 108, 109, 114, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 137, 138, 140, 141, 142, 143, 148, 150, 151, 152, 154, 157, 158, 159, 161, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 188, 189, 192, 195, 203, 205, 209, 210, 215, 216, 219, 220, 221, 222, 223, 224, 229, 230, 233, 236, 244, 246, 250, 251, 255, 256, 257, 258, 259, 260, 261, 262, 263, 264, 265, 266, 267, 268, 269, 270, 271, 272 y 273. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

16 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 12 de 13 6 VALORES DE RESISTENCIA DE PUESTA A TIERRA. Los valores de resistencia de puesta a tierra obtenidos para las configuraciones de cada una de las Torres se muestran en la tabla resumen del Anexo 2. Debido los altos valores de resistividad encontrados, que en más del 90 % de los puntos de medida superaba los m, en el sitio donde se instalará la línea no es posible efectuar un diseño del sistema de puesta a tierra técnico económicamente factible que logre cumplir con los valores de resistencia de puesta a tierra recomendados en el RETIE para redes de distribución y líneas de transmisión (20 ). Sin embargo se contemplan cinco (5) configuraciones de sistema de puesta a tierra las cuales permitirán controlar las tensiones de contacto y de paso que se presenten ante fallas. 7 CONCLUSIONES Para el diseño del sistema de puesta a tierra en las estructuras de la línea, se utilizaron los valores obtenidos en las mediciones de resistividad en el sitio basados en el modelo de medición de Wenner. Teniendo en cuenta la resistividad del suelo, la topología de la red y la configuración del sistema de puesta a tierra, se calculó la resistencia de puesta a tierra para los rangos de resistividad establecidos, dentro de los cuales se encuentra cada una de las estructuras del proyecto, obteniéndose valores diferentes para cada uno de los rangos. Se verificó que las tensiones producidas durante fallas a tierra, pudieran ser controladas en el área de las estructuras así como las tensiones de contacto y paso cumplieran con los umbrales permitidos, dichos valores se muestran en el Anexo 2. Para la verificación de las tensiones de falla se tuvo en cuenta un tiempo de despeje de las mismas de 300 ms. Se validó el cumplimiento del conductor y los materiales de la RPT para cada una de las torres, de acuerdo a los parámetros establecidos en los numerales 5.4, 5.5 y del presente documento y con el programa Optimal Design - validación capacidad cortocircuito cables IEEE 80 v2.0 desarrollado por ingeniería especializada S.A. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

17 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA LÍNEA PUERTO LÓPEZ-PUERTO GAITÁN 115 kv Página 13 de 13 8 REFERENCIAS Ministerio de Minas y Energía. Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE., Resolución No de Febrero 12 de 2009 IEEE. ANSI/IEEE Std Guide for safety in A.C. substation grounding. IEEE. ANSI/IEEE Std Guide for measuring earth resistivity, ground impedance, and earth surface potentials of a grounding system. Archivo: IEB D113(0) Sistema de Puesta a Tierra

18 ANEXO 1 SISTEMA MODELADO MEDIANTE EL PROGRAMA ATP.

19 ANEXO 1 Página 1 de 1

20 ANEXO 2 TABLA RESUMEN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA.

21 ANEXO 2 Página 1 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,80 759, ,02 70,72 88,08 34, , ,30 561, ,17 94,06 116,88 53, , ,90 561, ,17 120,93 150,28 68, , ,30 314,85 767,27 208,32 251,75 153, , ,00 561, ,17 169,65 210,81 95, , ,30 561, ,17 186,77 232,08 106, , ,40 561, ,17 202,66 251,83 114, , ,20 561, ,17 214,99 267,15 121, , ,20 759, ,02 224,79 279,33 94, , ,00 314,85 767,27 325,94 393,90 240, , ,60 314,85 767,27 331,42 400,52 244, , ,60 314,85 767,27 336,61 406,79 248, , , , ,40 189,17 235,98 105, , ,50 950, ,18 201,04 250,70 110, , ,50 314,85 767,27 335,66 405,64 247, , ,60 314,85 767,27 331,26 400,33 244, , ,60 314,85 767,27 326,78 394,91 241, , , , ,40 178,18 222,27 99,17

22 ANEXO 2 Página 2 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,00 950, ,18 181,18 225,93 99, , ,50 759, ,02 185,48 230,99 91, , , , ,40 141,58 176,61 76, , , , ,40 119,50 149,08 66, , , , ,40 94,53 117,92 51, , , , ,40 65,17 81,30 36, ,92 592, , ,40 26,02 32,45 14, , , , ,40 63,29 78,95 35, , , , ,40 98,24 122,55 54, , , , ,40 126,23 157,46 70, , , , ,40 146,56 182,82 81, , , , ,40 160,00 199,59 88, , , , ,40 168,46 210,14 93, , , , ,40 173,28 216,15 95, , , , ,40 176,06 219,62 97, , , , ,40 177,02 220,82 98, , ,00 561, ,17 223,67 277,94 126, , ,40 561, ,17 220,72 274,27 124,84

23 ANEXO 2 Página 3 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,20 314,85 767,27 308,08 373,28 227, , ,80 314,85 767,27 307,75 371,91 226, , , , ,40 171,67 214,14 95, , ,00 314,85 767,27 259,84 314,01 191, , ,30 561, ,17 223,85 278,17 126, , ,30 759, ,02 210,57 262,24 104, , ,90 759, ,02 212,91 265,15 105, , , , ,40 183,22 228,55 101, , ,70 759, ,02 214,49 267,12 106, , ,20 759, ,02 214,06 266,58 105, , ,70 759, ,02 213,06 265,33 105, , ,20 950, ,18 192,68 240,26 105, , ,80 759, ,02 210,75 262,46 104, , ,30 759, ,02 209,34 260,71 103, , , , ,40 174,65 217,87 96, , , , ,40 175,95 219,49 97, , , , ,40 170,49 212,68 94, , , , ,40 168,06 209,64 90,36

24 ANEXO 2 Página 4 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , , , ,40 165,47 206,41 91, , , , ,40 163,43 203,87 90, , , , ,40 161,39 201,30 87, , , , ,40 159,35 198,78 88, , , , ,40 156,65 195,41 86, , , , ,40 154,25 192,42 85, , , , ,40 151,67 189,20 84, , , , ,40 149,02 185,90 82, , , , ,40 146,24 182,42 81, , ,30 759, ,02 171,82 213,98 84, , ,10 759, ,02 168,83 210,26 83, , ,50 759, ,02 165,62 206,25 81, , ,80 759, ,02 162,55 202,44 80, , ,50 759, ,02 159,71 198,90 78, , ,10 950, ,18 142,82 178,10 78, , , , ,40 129,55 161,61 72, , , , , , ,40 72, , , , ,40 126,15 157,37 70,03

25 ANEXO 2 Página 5 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,50 759, ,02 148,83 185,35 73, , ,40 759, ,02 147,29 183,43 66, , ,30 759, ,02 145,74 181,50 72, , ,40 950, ,18 131,17 163,57 71, , ,60 759, ,02 143,14 178,26 70, , ,70 950, ,18 129,36 161,31 70, , ,60 950, ,18 128,61 160,38 70, , ,10 950, ,18 127,89 159,48 69, , ,10 950, ,18 127,14 158,54 69, , ,80 950, ,18 126,35 157,56 69, , ,70 759, ,02 138,42 172,39 68, , ,20 759, ,02 138,04 171,91 68, , ,50 561, ,17 148,53 184,57 84, , ,20 759, ,02 137,57 171,33 67, , ,90 759, ,02 137,46 171,18 67, , ,30 759, ,02 137,27 170,95 67, , , , ,40 112,94 140,88 62, , , , ,40 112,24 140,01 62,45

26 ANEXO 2 Página 6 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,10 950, ,18 118,60 147,89 64, , , , ,40 110,96 138,41 61, , ,00 759, ,02 128,99 160,64 63, , , , ,40 109,65 136,78 60, , , , ,40 108,88 135,83 60, , , , ,40 108,02 134,75 59, , , , ,40 107,07 133,57 59, , ,60 759, ,02 123,99 154,42 61, , , , ,40 105,31 131,36 58, , ,20 759, ,02 122,43 152,47 60, , , , ,40 104,01 129,91 57, , , , ,40 103,48 129,09 57, , ,70 950, ,18 109,25 136,23 59, , ,60 759, ,02 119,32 148,60 58, , , , ,40 101,35 126,43 55, , ,00 950, ,18 107,72 134,33 56, , ,50 759, ,02 116,65 145,27 57, , , , ,40 98,97 123,46 55,07

27 ANEXO 2 Página 7 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , , , ,40 98,23 122,53 54, , ,30 759, ,02 114,12 142,12 56, , ,20 759, ,02 119,71 149,09 59, , ,80 759, ,02 118,82 147,97 53, , ,70 759, ,02 117,99 146,94 58, , , , ,40 94,96 118,45 52, , ,70 561, ,17 125,46 155,90 52, , ,70 561, ,17 124,46 154,66 52, , ,20 759, ,02 114,68 142,82 56, , , , ,40 92,31 115,15 51, , , , ,40 91,82 114,54 50, , , , ,40 91,27 113,86 50, , , , ,40 90,62 113,04 50, , , , ,40 89,92 112,17 49, , , , ,40 89,22 111,29 49, , , , ,40 88,51 110,41 49, , , , ,40 87,82 109,55 48, , , , ,40 87,09 108,64 48,41

28 ANEXO 2 Página 8 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , , , ,40 86,34 107,70 48, , , , ,40 85,71 106,92 47, , , , ,40 85,13 106,19 47, , , , ,40 84,43 105,32 46, , , , ,40 83,62 104,31 46, , , , ,40 82,76 103,23 46, , , , ,40 81,82 102,07 45, , , , ,40 80,81 100,80 44, , , , ,40 79,93 99,70 44, , ,10 314,85 767,27 151,49 183,07 44, , , , ,40 78,08 97,40 43, , , , ,40 78,85 95,86 41, , ,10 314,85 767,27 144,39 174,42 106, , , , ,40 75,17 93,77 40, , , , ,40 74,69 93,18 41, , , , ,40 74,02 92,34 97, , , , ,40 79,47 99,14 42, , ,30 950, ,18 84,91 105,88 42,46

29 ANEXO 2 Página 9 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,80 950, ,18 85,26 106,32 42, , ,50 561, ,17 101,76 126,45 44, , ,20 759, ,02 94,10 117,19 46, , , , ,40 75,54 94,23 43, , ,10 759, ,02 94,14 117,24 57, , , , ,40 80,75 100,73 46, , , , ,40 75,82 94,58 42, , , , ,40 76,00 94,80 42, , ,30 561, ,17 102,80 127,74 58, , , , ,40 76,52 95,45 40, , ,30 759, ,02 96,16 119,75 43, , ,60 759, ,02 96,22 119,83 59, , , , ,40 82,54 102,96 43, , , , ,40 76,78 95,78 44, , , , ,40 76,66 95,62 43, , ,8 659,04 139,05 168,64 43, , , , ,40 76,44 95,36 42, , ,80 561, ,17 103,94 129,15 43,82

30 ANEXO 2 Página 10 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,10 561, ,17 103,68 128,83 43, , ,40 759, ,02 95,75 119,25 43, , ,00 759, ,02 95,22 118,58 58, , ,30 759, ,02 94,98 118,28 58, , ,90 759, ,02 87,51 108,99 43, , ,60 759, ,02 87,39 108,84 43, , , , ,40 74,68 93,16 43, , , , ,40 74,65 93,12 41, , , , ,40 74,59 93,05 41, , , , ,40 74,44 92,86 41, , , , ,40 74,02 92,57 41, , , , ,40 73,92 92,21 41, , , , ,40 73,62 91,84 40, , , , ,40 73,33 91,47 40, , , , ,40 73,03 91,11 40, , , , ,40 72,73 90,73 40, , , , ,40 72,42 90,33 40, , , , ,40 72,09 89,92 40,08

31 ANEXO 2 Página 11 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , , , ,40 71,82 89,59 39, , , , ,40 71,55 89,26 39, , , , ,40 71,18 88,79 38, , , , ,40 70,67 88,16 39, , , , ,40 70,15 87,51 38, , ,50 950, ,18 83,85 104,56 41, , ,90 759, ,02 91,57 114,04 41, , , , ,40 67,80 84,58 37, , , , ,40 66,87 83,42 37, , ,70 561, ,17 83,17 103,36 47, , ,70 759, ,02 76,62 95,42 37, , , , ,40 65,42 81,61 35, , ,10 561, ,17 82,59 102,63 47, , ,10 950, ,18 70,20 87,54 38, , , , ,40 66,83 83,36 37, , ,10 759, ,02 78,85 98,20 38, , ,80 759, ,02 79,40 98,88 39, , ,30 759, ,02 79,78 99,36 39,43

32 ANEXO 2 Página 12 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,10 950, ,18 72,77 90,74 39, , ,50 561, ,17 86,54 107,54 38, , ,40 759, ,02 80,35 100,07 39, , ,80 759, ,02 80,32 100,03 39, , , , ,40 68,55 85,51 38, , ,10 950, ,18 72,53 90,45 39, , , , ,40 67,82 84,60 37, , ,80 759, ,02 78,83 98,18 38, , ,60 759, ,02 78,62 97,91 38, , ,00 561, ,17 78,03 96,90 48, , , , ,40 67,18 83,80 37, , , , ,40 67,13 83,74 37, , ,10 950, ,18 71,32 88,94 39, , ,00 950, ,18 71,36 88,99 39, , ,40 950, ,18 71,38 89,01 39, , ,40 759, ,02 78,40 97,64 38, , , , ,40 66,87 83,42 37, , , , ,40 66,53 82,99 36,76

33 ANEXO 2 Página 13 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,10 759, ,02 77,21 96,15 38, , ,50 759, ,02 76,51 95,28 37, , , , ,40 64,94 81,01 36, , , , ,40 64,70 80,70 35, , , , ,40 64,63 80,62 35, , , , ,40 64,66 80,66 35, , , , ,40 64,76 80,78 35, , , , ,40 64,98 81,06 36, , ,7 314,85 767,27 105,9 127,97 32, , ,50 759, ,02 76,10 94,77 37, , ,00 759, ,02 76,07 94,74 37, , ,30 759, ,02 76,09 94,76 37, , , , ,40 65,03 81,12 36, , , , ,40 64,78 80,81 35, , ,60 561, ,17 81,12 100,80 46, , ,10 759, ,02 74,79 93,15 36, , , , ,40 63,45 79,15 35, , ,90 561, ,17 79,09 98,28 45,13

34 ANEXO 2 Página 14 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) , ,60 950, ,18 66,21 82,56 36, , , , ,40 62,07 77,43 34, , ,70 759, ,02 72,51 90,31 35, , ,00 759, ,02 72,58 90,39 35, , ,80 561, ,17 78,42 97,45 44, , ,80 950, ,18 66,59 83,04 36, , ,80 561, ,17 79,47 98,75 45, , ,00 759, ,02 74,22 92,44 36, , ,90 759, ,02 74,63 92,94 36, , , , ,40 64,23 80,12 35, , ,90 950, ,18 68,65 85,61 37, , , , ,40 64,75 80,78 36, , ,20 759, ,02 75,67 94,24 37, , ,70 759, ,02 75,44 93,95 37, , ,60 561, ,17 80,90 100,53 46, , , , ,40 63,87 79,67 35, , , , ,40 63,54 79,26 35, , ,70 950, ,18 67,38 84,02 36,87

35 ANEXO 2 Página 15 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) ,15 144,30 950, ,18 67,41 84,06 36, , ,20 950, ,18 67,59 84,29 36, , , , ,40 63,78 79,57 35, , , , ,40 64,09 79,95 35, , , , ,40 64,24 80,14 35, , , , ,40 64,15 80,03 35, , , , ,40 63,96 79,79 35, , , , ,40 63,67 79,42 35, , , , ,40 63,04 78,63 34, , , , ,40 62,02 77,37 34, , , , ,40 60,55 75,53 33, , , , ,40 58,56 73,05 32, , , , ,40 55,20 68,86 30, , , , ,40 52,74 65,80 29, , , , ,40 49,55 61,81 27, , , , ,40 47,22 58,90 26, , , , ,40 44,77 55,84 24, ,92 924, , ,40 40,61 50,65 22,11

36 ANEXO 2 Página 16 de 16 Torre Configuración de malla de puesta a tierra No RPT (Ω) GPR Tensiones tolerables Tensiones máximas Corriente por la malla (A) ,92 843, , ,40 37,05 46,21 20, ,92 434, , ,40 19,09 23,81 10, ,92 403, , ,40 17,74 22,12 9,82

37 ANEXO 3 ESTUDIO DE RESISTIVIDAD.

38 ANEXO 4 Validación del programa IEB MALLAS con la norma IEEE

39 ANEXO 4 Página 1 de 6

40 ANEXO 4 Página 2 de 6

41 ANEXO 4 Página 3 de 6

42 ANEXO 4 Página 4 de 6

43 ANEXO 4 Página 5 de 6

44 ANEXO 4 Página 6 de 6