Post on 07-Sep-2015
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Presentacin de PowerPoint
TEMA
DISEO DE UN SISTEMA DE PUESTA A TIERRA EN LA SUBESTACION PARAGSHA 220KV
ALUMNOS:
SANDOVAL RODRGUEZ, GABRIELA11190238
VILLAFUERTE PEA, VICTOR MANUEL12190204
BERMUDEZ ALCA, CARLOS10190116
BUSTAMANTE FLORES, ALEX11190216
HUACHOS AUQUI, NESTOR10190131
CARBAJAL CORTEZ, PEDRO08190061
ZAMORA CONDORI, OMAR10190159
POMA VERA, CSAR05190224
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
TEMARIO
OBJETIVO
ALCANCE
METODOLOGA
CALCULOS NUMRICOS E INTERPRETACIN
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
ALCANCE
El diseo consisti en el clculo de la resistividad del terreno, clculo de resistencia de puesta a tierra de la malla, clculo de tensiones de toque y de paso.
OBJETIVO GENERAL
Presentar el informe con los resultado del diseo de la nueva malla profunda que se implementar en la nueva subestacin, como parte de los diseos de ingeniera de detalle de obras civiles y electromecnicas para la S.E. Paragsha 220 kV, ubicada en la Regin Pasco.
OBJETIVOS
Objetivo 1
Modelado del Suelo: Usamos el modelo de las dos capas, el mtodo de las dos capas consiste bsicamente en la modelacin del suelo en dos capas de resistividad uniforme con base en los valores de resistividad tomados en el terreno.
Objetivo 3
Diseo de la Malla de Puesta a Tierra,El diseo de la malla de puesta a tierra contempla la verificacin de la distribucin de corrientes a tierra, el clculo de la resistencia de puesta a tierra de la malla y el anlisis de las tensiones de toque y de paso producidas durante fallas a tierra, de tal forma que se garantice la seguridad de las personas dentro del rea de instalacin de la malla.
Objetivo 2
Mediciones de Resistividad del terreno,Para realizar las mediciones de resistividad del terreno, se sigui el mtodo de Wenner o de los cuatro terminales, recomendado por la Norma ANSI/IEEE Std 81
Objetivo 4
Clculo de la Corriente de Cortocircuito,Cuando se presenta una falla a tierra en una subestacin, una parte de la corriente retorna a las fuentes generadoras a travs de la malla de tierra de la subestacin, y una porcin importante de la misma retorna por los conductores de guarda y neutros que entran y salen de la subestacin y las puestas a tierra de las torres o postes.
ANLISIS DE LAS MEDIDAS
Las medidas de resistividad del suelo se tomaron en el terreno correspondiente al rea de la malla donde estar ubicada las bahas en 220kV de la SE vizcarra
Estacamiento Resistencia medida ()a(m)eje 1eje 2eje 3eje 4eje 5eje 6129.60141.3026.402.08192.4092.40218.4057.7010.903.2058.6055.5043.6017.504.582.339.3011.2082.402.701.080.963.292.19160.770.701.231.031.180.39Tabla 1. Resistencia mutua medida [W]
ANLISIS DE LAS MEDIDAS
Tabla 2. Resistividad Media calculada [Wm]
Estacamiento Resistividad Calculada (.m)Desvios relativos (%)Resistividad MediaResistividad Media Recalculada.a(m)eje 1eje 2eje 3eje 4eje 5eje 6eje 1eje 2eje 3eje 4eje 5eje 61186.0887.8165.913.11208.9580.663.3275.1067.2897.42138.4214.50507.03580.572231.2725.1137.040.2736.4697.445.9669.4667.9990.6072.1063.00427.88231.22490.5439.8115.158.6233.7281.555.47116.4543.3571.1815.0338.53203.20210.118120.6135.754.348.3165.4110.114.1028.3748.6554.3656.424.12105.73105.181677.470.4123.7103.5118.639.212.8320.7539.2516.6033.5855.8588.8098.72Con la resistividad media para cada espaciamiento se tendr los valores definitivos para graficar la curva x a, necesaria para aplicar los mtodos de estratificacin del suelo.
6
ANLISIS DE LAS MEDIDAS
La resistividad media presenta variaciones con el espaciamiento, por lo cual se considera la aplicacin del modelo de dos capas
OBTENCIN DEL MODELO DE DOS CAPAS
OBTENCIN DEL MODELO DE DOS CAPAS
Para el diseo se utilizar un modelo de dos capas con los siguientes parmetros:
Resistividad de la primera capa 1 = 676.01m
Resistividad de la segunda capa 2 = 106.88m
Espesor de la capa superior h1 = 1.0m
Curvas patrn del mtodo de YOKOGAWA
DISEO DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA
El diseo de la malla de puesta a tierra contempla la verificacin de la distribucin de corrientes a tierra, el clculo de la resistencia de puesta a tierra de la malla y el anlisis de las tensiones de toque y de paso producidas durante fallas a tierra, de tal forma que se garantice la seguridad de las personas dentro del rea de instalacin de la malla. Para el diseo se parti de la malla de tierra existente, la cual fue complementada para cumplir con los criterios de seguridad y facilitar la derivacin de colas para las estructuras y equipos.
Estos clculos se realizan de acuerdo al Standard 80 de la IEEE.
Corriente de corto circuito
De acuerdo con los estudios de corto circuito realizados por el Propietario, con el programa DigSilent, se obtuvieron los niveles de cortocircuito en barras de la Subestacin Paragsha 220kV y subestaciones aledaas que aportarn corriente de cortocircuito. Para el diseo, y con el propsito de ser conservativos se tomaron los mximos niveles de cortocircuito esperados para el ao 2022.
SUBESTACINICC SIMTRICO (kA)MonofsicoVizcarra 220 kV11.8DATOS
Para este clculo se consideran los siguientes datos:
: Resistividad de diseo para la malla e:Resistividad de diseo para los electrodos verticales
Fd:Factor de dispersin
m :Factor de tratamiento
Fd = 0.4 (Subestacin con 2 lneas)
m = 3 (Tierra de sitio con bentonita)
Electrodos Horizontales
Resistividad de Diseo:
1 = =676.01 -m
Electrodos Verticales
Dimensin de Varillas de cobre:
l= 2.45 m
d= 0.016 m
Resistividad de la segunda capa
2=106.88 -m
H1=1.0 m
CALCULO DEL COEFICIENTE DE CONTACTO CON EL SUELO (Cs)
Este coeficiente puede ser considerado como un factor correctivo para calcular la resistencia efectiva de los pies en presencia de un espesor finito de material superficial tal como el ripio regado en toda la subestacin. Para el caso que no exista material superficial (ripio) Cs = 1.
s:Resistividad de la grava
hs:Espesor de la grava
s = 3000 -m
hs = 0.1 m
Cs = 0.713
CALCULO DEL POTENCIAL PERMISIBLE POR PERSONAS EN CASO DE FALLAS
La seguridad de una persona esta en prevenir que durante una falla ocurra una diferencia de potencial superior a la admisible, sin peligro para la salud o la vida, por el cuerpo humano.
Los mximos voltajes de cualquier falla no debern exceder los lmites siguientes:
Mxima Tensin de Paso (V)
Rk:Resistividad del cuerpo humano
t:Tiempo de despeje de la falla
Rk = 1000 -m
t = 0.5 s
Potenciales (V)Peso de personas (kg)7050Et934.386690.374Ep3071.4482269.35CALCULO DE LA SECCIN DE CONDUCTOR DE COBRE "s" (mm2)
La elevacin de temperatura temporal que puede soportar un conductor o la seccin requerida como una funcin de la corriente en el conductor pueden ser calculadas a partir de la formula de Severak.
Icc:Corriente de corto circuito mxima
Tm:Mxima Temperatura permisible
Ta:Temperatura ambiente
Tc:Capacidad trmica por unidad de volumen
Ko:Coeficiente trmico de resistividad inverso
t:Coeficiente trmico de resistividad
r:Resistividad del conductor
CALCULO DE LA LONGITUD DEL CONTRAPESO "Lc" (m)
Considerando un espaciamiento de 8 m para el rea rectangular total de 128 x 80 m, por lo tanto la longitud de conductor ser de:
Lc = (128/8 + 1) x 80 + (80/8 + 1) x 128
Lc = 2768 m
La longitud de conductor ser de 3136 m, cubriendo un rea de 10240 m2, que se encuentra dentro del rea de la nueva subestacin Paragsha.
CALCULO DE LA RESISTENCIA DE DISPERSION Rp ()
Donde:
Lt:Longitud total de conductor enterrado (m)
H:Profundidad de enterramiento de la malla (m)
S:rea total cubierta por la malla (m2)
Lc :Longitud terica de la malla (m)
LR : Longitud de electrodos de puesta a tierra (m)
A :Largo de la subestacin
B :Ancho de la subestacin
DETERMINACIN DE LOS POTENCIALES DE LA RED DE PUESTA A TIERRA
Tensin de Toque de la red Et (V)
La tensin de toque es calculada considerando el factor geomtrico Km, el factor correctivo Ki, el cual considera los errores que se producen en la derivacin de Km.
Km:Coeficiente geomtrico
Ki:Coeficiente de irregularidades
l:Longitud del electrodo vertical (m)
Lx:Longitud de la red en el eje de las abscisas (m)
Ly:Longitud de la red en el eje de las ordenadas (m)
El factor geomtrico de acuerdo a Severak se calcula de la siguiente manera:
D:Distancia mxima entre hileras (m)
H:Profundidad de enterramiento (m)
d:Dimetro del conductor horizontal (m)
Kr = 1, para redes con electrodos a lo largo del permetro de la malla
Ho : Profundidad de referencia de la malla
Ho = 1 m
H = 0.8 m
Kh = 1.34
Usando cuatro componentes de forma de la malla, se calcula n, que representa el nmero efectivo de conductores paralelos en una determinada malla.
Lp : Permetro de la malla
Lc = 2768 m
Lp = 416 m
S = 10240 m2
na = 13.31
nb = 1.014
nc = 1, para mallas rectangulares
nd = 1, para mallas rectangulares
n = 13.49
Km = 0.72
Ki = 2.64
Reemplazando:
Et = 711.74 V
Este valor es menor que el mximo permisible 934. 38 V
CONCLUSIONES
El conductor para la malla de tierra ser de cobre de 120 mm2 de seccin.
La longitud del conductor para la malla de tierra ser de 2768 m.
Los potenciales de toque y paso calculados son menores que los mximos permisibles. Et = 711.74 < 934.386 V ,Ep = 366.75 < 3071.448 V
La distancia entre conductores paralelos D de la malla ser de 8 m
Se utilizaran 14 electrodos de puesta a tierra de 2.4 m de longitud y 0.016 m de dimetro, las cuales Irn instaladas cerca a los pararrayos.
Teniendo en cuenta el valor de resistividad aparente del terreno y la configuracin de la malla de tierra, se calcul la resistencia de puesta a tierra, obteniendo un valor de 0,73W para la malla.
Se verific que las tensiones de toque al igual que las tensiones de paso producidas durante fallas a tierra, pudieran ser controladas en el interior de la superficie de instalacin de la malla, de tal manera que no se ponga en riesgo al personal operativo.
RECOMENDACIONES
Es recomendable que se haga un anlisis topogrfico en la zona para evaluar el tipo de suelo donde se instalar la puesta a tierra, para elegir la metodologa a usarse. Para nuestro caso se us las Ecuaciones modificadas de Schawrz para un suelo homogneo.
Es necesario considerar las tensiones de toque como de paso para el clculo y que puedan cumplir con los estndares adecuados. De igual manera con la resistencia con la que se dotar la puesta a tierra.
Para el diseo de sistema de Puesta a Tierra se recomienda evaluar el uso de electrodos, ya que puede repercutir en el nivel de resistencia a necesitarse.
Para una vida til ms extensa de la Puesta a Tierra se recomienda instalarla debajo de las cimentaciones de la Subestacin de Potencia.
Para efectos de la modelacin del suelo en dos capas se emplea el mtodo
grfico de YOKOGAWA, el cual se basa en curvas paramtricas de la relacin:
Donde:
1
: Resistividad de la primera capa
2
: Resistividad de la segunda capa
Con este mtodo se determina la profundidad d e la primera capa (h) y la segunda capa
se considera de profundidad infinita esto utilizando la curva patrn
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