Materiales para ingieneria civil. DISEÑO MALLA DE PUESTA A TIERRA

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DISEÑO MALLA DE PUESTA A TIERRA

SUBESTACION

DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA LA NUEVA SUBESTACION DE 115 Kv DEL DEPARTAMENTO DE CALDAS.

UNIVERSIDAD DEL NORTE

REVISION 1

ABRIL30 DE 2018

BARRANQUILLA

ADRIANA ESCOLAR, LEONARDO GRASS,

JUAN SEBASTIAN MARTINEZ

CONTROL DE DISTRIBUCION

Copias de este documento han sido entregadas a:

Las observaciones que resulten de su revisión y aplicación deben ser informadas a IEB S.A.

CONTROL DE REVISIONES

CONTROL DE RESPONSABLES

Participaron en la realización de este informe de consultoría.

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETO5
2. DESCRIPCION DEL PROYECTO5
3. CARACTERISTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA5
4. ALCANCE5
5. NORMATIVIDAD APLICABLE5
6. METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DE LA MALLA DE PUESTA A TIERRA6

1. DIAGRAMA DE FLUJO12

1. MEMORIA DE CALCULO12

1. VALIDACION DEL MODELO12
2. RESUMEN DE RESULTADOS12

1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES18

1. RECOMENDACIONES19

1. REFERENCIAS20

LISTA DE TABLAS

TABLA 1. RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL CABLE DE GUARDA16

TABLA 2. RESUMEN DE RESULTADOS PARA EL MASTIL16

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1. DIAGRAMA DE FLUJO, APANTALLAMIENTO CON CABLE DE GUARDA6

FIGURA 2. ALTURA PROMEDIO7

FIGURA 3. DISTANCIA DE LA CADENA DE AISLADORES8

FIGURA 4. CARACTERISTICAS DE LOS CONDUCTORES9

FIGURA 5. CALCULO DE DISTANCIA d PARA CADA CAMPO11

FIGURA 6. VALIDACION DEL MODELO, SECCION A-A13

FIGURA 7. VALIDACION DEL MODELO, SECCION E-E13

FIGURA 8. MASTIL Y PUNTA CAPTADORA15

FIGURA 9. DIAGRAMA DE FLUJO, CALCULO DEL MASTIL16

FIGURA 10. APANTALLAMIENTO DEL TRANSFORMADOR, SECCION A-A17

FIGURA 11. APANTALLAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES, SECCION D-D17

FIGURA 12. DISTANCIA HORIZONTAL EFECTIVA X, VISTA SUPERIOR18

1. OBJETO

Exponer la metodología utilizada para el cálculo de los diferentes parámetros para definir los componentes, ubicación, distancias de seguridad y dimensionamientos de los elementos conductores que conforman la malla de puesta a tierra de la subestación.

1. DESCRIPCION DEL PROYECTO

Con objeto del “Plan de expansión de referencia generación – transmisión 2012-2025”, se diseña la nueva subestación a 115 KV para la cual será necesaria la realización de diferentes estudios topográficos y levantamientos, estudios de la necesidad de la demanda y la expansión, coordinación de aislamientos, apantallamiento y malla de puesta a tierra. Así, surge la necesidad de protección mediante un sistema de puesta a tierra para los diferentes equipos y personal de la nueva subestación. Para esto, se proporcionan una serie de datos suficientes para el cálculo de la misma. Se debe realizar un análisis riguroso siguiendo los lineamientos presentados por la IEEE std 80, siendo la norma un diseño aproximado pero aceptado. A su vez, los resultados deben ser corroborados mediante la solución por medio del método de elementos finitos, siendo este el método exacto para el diseño de la malla de puesta a tierra. Además, se proporcionará un plano con la organización de los conductores e información necesaria para su construcción.

1. CARACTERISTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA

La subestación se encuentra en territorio colombiano en donde la temperatura ambiente es de 40 grados centígrados, en donde su nivel de contaminación es medio y está aislada en aire con una tensión de 115 KV. Esta está situada en un sitio en donde la resistividad máxima del suelo es de 120,2 ohmios por metro, el espesor de la roca triturada es de 0,15 metros y su resistividad es de 2000 ohmios por metro. La subestación cuenta con dos transformadores de potencia, equipos de medición, barraje aislado mediante cadena de aisladores, doble circuito, la longitud del vano de las líneas es de 100m, cuenta con un área total de 44 x 30m, un circuito de entrada y un circuito de salida a la subestación y una magnitud de corriente máxima de falla simétrica de 7,3 kA, y la duración de una falla es de 0,5 segundos. Del mismo modo, la empresa contratante proporciona datos característicos del sistema como las impedancias de secuencia vistas desde el punto en falla y las resistencias de puesta a tierra de los postes de distribución y líneas de transmisión. La profundidad sugerida para el enterramiento de la malla es de 0,5 metros.

1. ALCANCES

Este informe se limita al diseño más económico y eficiente posible de la malla de puesta a tierra de la nueva subestación, sin afectar la seguridad de los equipos y personas; junto con la memoria de cálculos correspondientes para el mismo. A su vez, proporciona la debida validación de los valores obtenidos utilizando el método de elementos finitos (superior a la norma IEEE std 80) y datos suficientes del diseño para la ejecución del proyecto.

1. NORMATIVIDAD APLICABLE

Las siguientes normas se utilizaron en este estudio:

- IEEE std 80-2013, GUIDE FOR SAFETY IN AC SUBSTATION GROUNDING: SELECTION OF CONDUCTORS AND CONNECTIONS.

- REGLAMENTO TECNICO DE INSTALACIONES ELECTRICAS (RETIE)

1. METODOLOGIA PARA LA DETERMINACION DEL APANTALLAMIENTO

El método para el diseño de la puesta a tierra consiste en realizar un diseño preliminar de dicha malla tomando las medidas de la subestación y tomando una separación entre conductores cualesquiera y determinar un número de varillas. Luego determinar mediante un proceso iterativo, determinar las dimensiones reales de la malla, la distancia de separación de los conductores y el número de varillas. Dicho diseño debe satisfacer las medidas de seguridad mínimas tolerables y que cumpla con las normas que le apliquen.

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