Ejemplo del diseño de una red de tierra para una subestación de 400/230 kv, con potencia de cortocircuito de 7500 MVA.

Transcripción

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2 Calculo de de tierra Ejemplo del diseño de una de tierra para una subestación de 400/230 kv, con potencia de cortocircuito de 700 MVA. A continuación se presentan los datos para el desarrollo del Sistema de ierras de una Subestación, por el método de una capa. Para el diseño se toma como área básica de la, la que ocupa el equipo eléctrico y las estructuras. Datos para el cálculo: Potencia de cortocircuito máximo 700 MVA (trifásica a tierra) Corriente de cortocircuito máximo 21,300 Amp esistividad de terreno (ρ) 0 Ω-m esistividad superficial (piedra) (ρs) 200 Ω-m Profundidad de la (h) 0.30 m iempo de duración de la falla 20 ciclos ongitud de la de tierra 60 m Frecuencia 60 ciclos/segundo Ancho de la de tierra 2 m elación x/ en el bus (para x / 20) 1.03 Hilos de guarda 12 esistencia del hilo de guarda conductor PGEON 2

3 Calculo de de tierra Solución: Calculo del diseño preliminar Superficie cubierta por la de tierra A (60 x 2) m 16,20m 2 1. Corriente de cortocircuito cc 21.3 KA 2. Cálculo de número de conductores a separación entre conductores será de m lado corto y 2m lado largo, entonces se tiene: ado corto: ado largo: (ado longitudinal) (ado transversal) 2 3

4 Calculo de de tierra 3. adio equivalente de la superficie del terreno r área del terreno 16,20 m² r m 4. ongitud total de conductor 60 m (6 conductores) + 2 m (27 conductores) 47m. Corriente de diseño D CC F D C FD FC 1. # ciclos tiempo que dura la falla frecuencia ( f ) 20 ciclos t 0.33 seg 60 nterpolando para encontrar x / se tiene: (duración de la falla) x / x Encontrando el valor x: x x x 0.17 x ( x 1.03) 1.07(1.08 x) 0.33x x 0.2x x 0.2 x 1.07 factor de decremento (F ) D 4

5 Calculo de de tierra ntroduciendo datos a la ecuación: CC F D C FD D (21.3KA)(1.)(1.07) KA 6. esistencia de la ρ ρ + 4r Ω 4(71.92) adio equivalente de la superficie de cada torre, tomando en cuenta que las bases de las torres son de 8 x 8 m: r A torre r m 8. esistencia de cada torre: 9. esistencia por kilómetro de línea 10. mpedancia equivalente o ρ o 2 r Ω 2 (4.1) Km # Km o torres /Km 1.76Ω 0.9Ω 3 Z Z e 1 Km Z e (0.472)(0.9) 0.3Ω

6 Calculo de de tierra *0.472Ω / Km. dato equivalente de tabla para un conductor PGEON para el cual se tiene una resistencia de 0.144Ω / 1000ft. 11. mpedancia resultante al utilizar 10 hilos de guarda Z e Z Z Ω 12. Corriente de, para este cálculo podemos hacerlo de dos formas. a) por divisor de corriente Z A Ω A 0.03 Ω Ω A 0.03Ω A 0.03 Ω Ω b) por el cálculo D % % Z Z + ntroduciendo datos: 0.03Ω % Ω Ω (34.19KA)( ) 7.62 KA 6

7 Calculo de de tierra 13. Potencia de la malla de la E malla Km Ki ρ Calculando K m K m 2 1 D 1 3 2n 3 ln + ln hd 4 6 2n 2 Donde D: separación longitudinal de los conductores d: diámetro del conductor en este caso se trata de un PGEON ( in m) h: profundidad de enterramiento n: número de conductores longitudinales (n 6) ntroduciendo los anteriores datos se tendrá: K m ln + ln Calculando K i K ( n) Calculando E malla se tendrá: i K (6) i 7.62KA Emalla Ω.m v 47m 14. Potencial de paso E paso KS Ki ρ Calculando Ks K S h D+ h 2D 3 D ( n 1) D Donde: D: separación transversal de los conductores h: profundidad de enterramiento n: número de conductores transversales (n 27) 7

8 Calculo de de tierra ntroduciendo los anteriores datos se tendrá: K S [ ] Calculando E paso se tendrá: 7.62KA E paso Ω m v 47m 1. Potenciales tolerables al cuerpo humano Potencial de paso: E paso E paso ρ t (0) v 0.33seg Potencial de contacto: E c ρ t E contacto (0) v 0.33seg 16. ongitud de seguridad seguridad Km Ki ρ t ρ s seguridad KA 96.9 m (200) 8

9 Calculo de de tierra 17. Conclusiones de resultados Para que la de tierra sea segura se debería cumplir los siguientes aspectos: seguridad E malla E p E c E paso omando en cuenta lo anterior procedemos a las comparaciones de los resultados de los cálculos realizados y obtenemos: seguridad E malla E p E c E paso 96.9 m 4,7 m v v v v De las anteriores comparaciones podemos decir que el sistema de tierra es seguro. 9