Electricos 22.9kV

8/9/2019 Electricos 22.9kV

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1. DIMENSIONAMIENTO DEL CABLE DE 10-22.9 kV:

Condiciones: considerando 22.9 kV

Potencia a transmitir: 2052.86 kVA

Tensión nominal: 22.9 kV

Factor de potencia: 0.8

Potencia de cortocircuito: 30 MVA

Tiempo actuación de protección: 0.02 seg

Tipo de cable a utilizar N2XSY

Sección 50 mm²

Condiciones de instalación del cable tipo N2XSY, consideradas como normales:

a. Resistividad térmica del terreno: 150 ºC-cm/w.

b. Temperatura del terreno: 35 ºC.

c. Profundidad de instalación: 1.10 m

d. Capacidad del cable bajo las 235 A

condiciones indicadas con un

factor de carga de

1.1 Cálculo por Corriente de Carga:

Factores de corrección por condiciones de instalación:

- Resistividad térmica del terreno 0.83

- Temperatura de instalación 0.95

- Tendido en ductos 0.81

Feq =0.83 x 0.95 x 0.81 = 0.639

Ic = N ______ 51.756 A

RAIZ(3) x 22.9

Corriente de diseño Id = Ic 81.04 A

por capacidad de corriente Feq

El cable 3-1 x 50 mm² , monopolar 18/30 kV con neutro aislado, con capacidad nominal de 235 A,

transportará la corriente actual y la posible futura.

1.2 Cálculo por caída de Tensión.

V 3 LI (r cos + x sen )

1000

L, longitud del circuito: 101.00 m

r, resistencia por unid. de longitud 0.494 /Km

x, reactancia por unid. de longitud 0.246 /Km

Sen 0.600

Reemplazando valores

1.73205 x101 x 51.756 (0.494 x 0.8 + 0.246 x 0.6)

1000

V = 4.91 V

0.02% de 22.9 kV

Por lo tanto, se cumple que V<<3.5% de 10 kV.



1.3 Cálculo de Corriente de Cortocircuito en el Cable:

Condiciones:

lcc : Corr. de cortocircuito permanente

lcc= Pcc

3 V ( kV )

lcc= 30 MVA

RAIZ(3) x 22.9 kV

lcc = 0.756 kA

1.4 Cálculo por Corriente de Cortocircuito Térmicamente Admisible en el cable (Ikm)

Ikm = Corr. de cortocir. térmicamente por el cable

S = Sección del cable

T = Duración del cortocircuito

Ikm = 0.143 x S

t

Ikm = 0.143 x 50 raiz (0.02)

Ikm = 50.56 kA

Se calculó Icc = 0.756 kA en el sistema.

Ya que Ikm > Icc, la selección del cable de 50 mm² es la correcta.

2. Cálculo y Dimensionamiento de Barras y Aisladores en 22.9 kV.

Condiciones:

- Potencia de cortocircuito en el punto

entrega(Pccl) 30 MVA- Factor de seguridad (Fk) 1.5

2.1 Cálculo por Corriente Nominal:

In = N x Fk

3 x V

In = 2052.86 x 1.5

1.73205 x 22.9

In = 77.63 A

Se elige barras de cobre de 40 x 5 mm, en disposición.

Horizontal (Sistema de barras) 1 por fase

Distancia entre apoyos 1 m

Separación entre ejes de fases 25 cm



2.2 Determinación de la Potencia de Cortocircuito (Pccl) en la Sub-estación Proyectada.

Impedancia del sistema:

Zl = V² Ohm

Pccl

Zl = (22.9)²

30

Zl = j 17.48 Ohms

Impedancia del Cable:

Las características del cable seleccionado son:

r = 0.494 Ohm/Km

x = 0.246 Ohm/Km

l = 0.101 Km

Luego:

Zc = (r + jx) L

Zc = (0.494 + j 0.246) x 0.101

Zc = 0.049894 + j 0.024846

La impedancia total hasta las barras de M.T. es :

Z II = Z + Zc

Z II = 0.049894 + j 17.505179

/ Z II / 17.5053 Ohm

Luego la potencia de cortocircuito en lasubestación particular es:

Pccl = V²

Z II

Pccl = (22.9)²

17.5053

Pccl = 29.957 MVA

2.3 Cálculo de la Corriente de Cortocircuito en barras de 22.9 kV:

lccll = Pccl

3 V

lccll = 29.957

1.73205 x 22.9

lccll = 0.755 kA

2.4 Cálculo de la Corriente de Choque:

lch = 1.8 x 2 x 0.755 kA

lch = 1.923 kA



2.5 Cálculo por Esfuerzos Electrodinámicos:

Se tiene:

F:Esfuerzo de barra Kg

d:Distancia entre barras 25 cm

l:Longitud entre apoyos 1.00 m

lch:Corriente de choque 1.923 kA.

F = 2.04 Ich² x L en Kg

d

F = 2.04 (1.923)² x 1 Kg.

25

F = 0.302 kg

Cálculo del momento flector máximo (M):

M = F x l = 0.302 x 1

8 8

M = 0.04 kg-m = 3.77 kg-m

El módulo resistente de la barra (Wr)

b

Wr= h b² b= 4 cm

6 h= 0.5 cm h

Wr = 1.333 cm³

El esfuerzo de flexión de trabajo está dado por:

t = M en kg/cm²

Wr

M = 3.77 kg-m

Wr = 1.333 cm³

t = 2.828 kg/cm²

Como el máximo esfuerzo de flexión admisible por el cobre (1000 a 1200 Kg/cm²) es mayor que

el valor t calculado, entonces la barra rectangular 40 x 5 mm es solución en su posición horizontal.

2.6 Cálculo por Resonancia:

f r = 112 E.J en Hz

L² G

f r = Frecuencia natural de oscilación de la barra.

E= Módulo de elasticidad 1.25E+06 kg/cm²

J= Momento de inercia 2.667 cm4

g= peso de la platina 0.0223 Kg/cm

L= Longitud libre de barra 100.0 cm

J= h b³

12

J = 0.5 (4)³

12

J = 2.667 cm4



Luego:

fr= 112 1250000 x 2.667 en Hz

(100)² 0.0223

fr = 136.9 Hz.

114% de 2 x 60 Hz

Se cumple entonces que la frecuencia está fuera del límite de ± 10% de la frecuencia de la red 60 Hz, o

de un múltiplo natural de ella

2.7 Cálculo por Elevación de Temperatura:

La elevación de temperatura está dada por:

= K Iccll² (t + t ) en ºC

A²

Donde:

K: constante del cobre 0.0058

A: sección de la barra 200 mm²

lccll: 755.3 A

t : tiempo de apertura del dispositivo de protección=(0.02 Seg) 0.02

Incremento de tiempo de protección:

2

T= lch x T en seg

Iccll

Donde:

Ich: Corriente de choque 1,922.6 A

T : valor para cortocircuito bipolar 0.6

T : valor para cortocircuito tripolar 0.3

Reemplazando: 2

T= 1.923 x 0.6

0.755

T = 3.888 seg

Luego:

= 0.0058 x ( 755)² ( 0.02 + 3.888 )

(200)²

= 0.3 ºC

r , temperatura final en la barra

1 , temperatura inicial (previo a la falla) 65 ºC

r= 65 + = 65 + 0.3 ºC

r= 65.3 ºC < 200ºC

200ºC Temperatura máxima que soporta conductor de Cu.

2.8 Cálculo de Aisladores Portabarras

Se tiene:

F:Esfuerzo de barra kg

d:Distancia entre barras 25 cm

l:Longitud entre apoyos 1.00 m

lch:Corriente de choque 1.923 kA.

S : factor de seguridad 3



F = 2.04 Ich² x L en Kg

d

F = 2.04 (1.923)² x 1 Kg.

25

F = 0.302 Kg

Con factor de seguridad 3

F' = 0.302 x 3

F' = 0.90 kg

Se selecciona un aislador portabarra clase A (DIN 48100), que soporta 375 Kg a la cabeza del material.

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