PUESTA A TIERRA EN INSTALACIONES DE ALTA TENSIÓN. Parte 7 Ejemplo de cálculo FERNANDO BERRUTTI AÑO 2015

Transcripción

1 1 PUSTA A TIRRA N INSTALACIONS D ALTA TNSIÓN Parte 7 jemplo de cálculo FRNANDO BRRUTTI AÑO 2015

2 Datos de diseño 2 CALCULO D LA MALLA SUPONINDO FALTA 1FT DNTRO D LA STACION. - Caso típico de una instalación industrial. - No es aplicable a una red de distribución pública. Transformador 115/13.8kV Dyn Z 1 = Z 2 = j (115kV) Z 0 = j (115kV) Z TR (13kV) = j

3 Datos de diseño 3 t f = 0.5 seg. S f = 0.6 = 400.m s = 2500.m h s = 10 cm h = 50 cm A = 70 x 70 m Ta = 40ºC

4 (1) Método norma I-80 4 (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

5 Desarrollo de los cálculos 5 Primer punto: modelado del terreno. = 400.m A = 70 x 70m n un caso genérico habría que hacer el análisis de datos a partir del método de Wenner.

6 (1) Método norma I-80 6 (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

7 Desarrollo de los cálculos 7 Segundo punto: dimensionado de los conductores de la malla de tierra. A 2 mm I 4 tcαrρr10 TCAP Tm T Ln1 K 0 T a a Se debe calcular la corriente de cortocircuito máximo para determinar la sección de conductor.

8 Desarrollo de los cálculos 8 Cálculo de cortocircuito en 115kV: I FT Z 1 3 Z X R Z j A Cálculo de cortocircuito en 13kV: I FT Z 1 Z X R Z j A

9 Desarrollo de los cálculos 9 Segundo punto: dimensionado de los conductores de la malla de tierra. A 2 mm I 4 tcαrρr10 TCAP Tm T Ln1 K 0 T a a Se toma el peor cortocircuito: I = 6814A. Tomando T m = 700ªC. A > 33.4 mm 2 Conductor 50mm 2.

10 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

11 Desarrollo de los cálculos 11 Tercer punto: cálculo de corrientes admisibles. C S 1 ρ ρs 2h 0.09 s toque_adm paso_adm C C S S ρ ρ S S k t k t s s k k peso peso 50kg 70kg

12 Desarrollo de los cálculos 12 Tercer punto: cálculo de corrientes admisibles. jemplo con 70kg, k= C S 1 ρ ρs 2h 0.09 s toque_adm C ρ 838V S S k t s paso_adm C ρ 2687V S S k t s

13 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

14 Desarrollo de los cálculos 14 Cuarto punto: diseño físico de la malla Malla 70m x 70m. D=7m Sin jabalinas.

15 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

16 Desarrollo de los cálculos 16 Quinto paso: Cálculo resistencia R g 1 ρ L 1 20A 1 1 h 1 20/A 2.78Ω = 400.m h = 0.50 m A = 70 m x 70 m L= 1540 m

17 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

18 Desarrollo de los cálculos 18 Sexto punto: Cálculo de corriente por la malla I G. Cortocircuito en 13kV: 6814A. Cortocircuito en 115kV: 3180A. n este caso se toma 3180 A ya que se supone que la falla se produce dentro de la estación: I G C P S f D f I f A

19 Desarrollo de los cálculos 19 Séptimo punto: Cálculo de GPR. GPR R g I G toque_adm GPR toque_adm 838V 5304V No se cumple la desigualdad, por lo tanto, habrá que evaluar los máximos gradientes de potencial en la malla.

20 Gradientes de potencial 20

21 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

22 valuación de tensiones 22 de paso y toque. m ρi G K L M m K i toque_max 838V s ρi G L K S s K i paso_max 2687V

23 Tensión de toque V 1002V L K K ρi toque_adm M i m G m ) (2n 8 Ln K K 4d h 8Dd 2h) (D 16hd D Ln 2 1 K h ii 2 2 m π π h h 1 K 0.57 (2n) 1 K 0 h n 2 ii n K i

24 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

25 Replanteo de la malla 25 Décimo paso: Modificación del diseño No se cumple el criterio de toque. Medidas a tomar: Reducir corriente de falla. Reducir tiempo de protecciones. Redimensionar la malla de tierra.

26 Desarrollo de los cálculos 26 Cuarto punto: diseño físico de la malla Malla 70x70m. D=7m 20 Jabalinas en el perímetro.

27 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

28 Desarrollo de los cálculos 28 Quinto paso: Cálculo resistencia R g 1 ρ L 1 20A 1 1 h 1 20/A 2.75Ω = 400.m h = 0.50 m A = 70 m x 70 m L= x7.5 = 1690m LA RSISTNCIA PASA D 2.78 A 2.75

29 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

30 Desarrollo de los cálculos 30 Sexto punto: Cálculo de corriente por la malla I G. Cortocircuito en 13kV: 6814A. Cortocircuito en 115kV: 3180A. La corriente de cortocircuito no varía en esta evaluación: I G C P S f D f I f A

31 Desarrollo de los cálculos 31 Séptimo punto: Cálculo de GPR. GPR R g I G toque_adm GPR toque_adm 838V 5247V Con el diseño sin jabalinas GPR = 5304V

32 Gradientes de potencial 32

33 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

34 valuación de tensiones 34 de paso y toque. m ρi G K L M m K i toque_max 838V s ρi G L K S s K i paso_max 2687V

35 Tensión de toque 35 m ρigk mk i LM V toque_adm V m 747V toque_adm 838V aceptable, se debe evaluar tensión de paso Observación 1: Se reduce K m. Observación 2: Crece la longitud efectiva.

36 Tensión de paso 36 correcto diseño aceptable, 2687V 549V toque_adm s 2687V 549 V L I K K ρ paso_adm S G i s s

37 (1) Método norma I (2) (3) (9) (10) (4) (5) (8) (6) (7) (11)

38 Diseño de detalle 38 Detalles constructivos: Conexión equipos. Jabalinas adicionales para equipos: Neutros de trafos y generadores. Neutros de bancos condensadores y reactores. Descargadores de sobretensión. studio de potenciales de transferencia

39 Observaciones ejemplo 39 l diseño es válido suponiendo que no existen salidas de 13kV que alimenten consumidores fuera del área de aterramiento de la estación, es decir, todos los defectos se producen DNTRO D LA STACION ATRRADA. sto es válido para plantas de generación y consumidores cuyas mallas de tierra abarquen toda el área de la instalación. n caso que la estación refiriera a una red de distribución pública y tuviera salidas en 13kV debería considerarse la corriente de 6.8kA a los efectos del diseño.