Evaluacion y complementacion del protocolo de investigacion

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       INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LÁZARO CÁRDENAS

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INTRODUCCIÓN.

En este trabajo que se muestra a continuación se realizara el diseño de una subestación eléctrica, en los cuales se encuentran todos los cálculos necesarios para su elaboración es decir toda la memoria de calculo que se utiliza para la selección de los diversos equipos y/o dispositivos que conllevan una subestación eléctrica como es el cálculo para la selección adecuada del conductor, así como el sistema de tierras, ya que éste es indispensable para el diseño de nuestra subestación.

 Otro aspecto importante para este diseño de subestación es el cálculo del transformador para así mismo seleccionar nuestra capacidad del transformador adecuadamente y de ahí proceder también con el cálculo y selección del interruptor de potencia. En algunos cálculos, se planteara los datos necesarios que se requieran para llevar a cabo el desarrollo del trabajo. Permitiéndo también realizar la selección de los aisladores de acuerdo a tablas y normas para que la selección sea lo más adecuada posible.

SELECCIÓN DE LA ESTRUCTURA PARA LA TRANSMISIÓN.

Para la selección de la estructura se tomará en cuenta el número de conductores que tendremos por fase, en este caso se eligió un conductor por fase, por lo cual nuestra estructura será lo que se mostrara más adelante.

SELECCIÓN DEL CONDUCTOR.

Para encontrar el conductor adecuado tomaremos como base la potencia de 80MW, el cálculo de la corriente de carga.

P = √3. Kv. I .cos𝞱

Ic = Kw / √3 . Kv . cos𝞱

Ic= 80 000 kw/ √3 . 132Kv . 0.9

Ic = 388.788 Amperes

De acuerdo a esta corriente seleccionamos el conductor en base a las tablas. Las características físicas y eléctricas de los cables de aluminio reforzado en acero (ACSR) son las siguientes.

• Conductor: Partridge
• AWG = 3/0
• KCM= 266.8
• Diámetro total aproximado  ᶲ= 16.31

Tabla 1.- Número y diámetro de alambres

Calculo de la resistencia inductiva.

Para realizar este cálculo vamos a considerar los siguientes datos para nuestro diseño de la subestacion:

1. Línea trifásica
2. Conductores paralelos
3. Tipo de conductor ACSR
4. Longitud de la línea 30 Km
5. Calibre del conductor 266.8 Kcm
6. Es un conductor por fase

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Figura 1.- Estructura de un conductor por fase.

Tabla 2.- tipo de cable a usar

Calculo de la reactancia de la línea.

Para calcular la reactancia de la línea tenemos lo siguiente:

RMG = Kr

Donde:   RMG = Radio medio Geométrico y está en función del dimensionamiento            (características geométricas del conductor)

     K = constante a dimensional (se encuentra en las tablas)

                r = radio del conductor

Como el conductor que seleccionamos tiene un diámetro de 16.31 mm entonces el radio del conductor es de r = 8.155× m[pic 6]

RMG = (0.809)( 8.155×)[pic 7]

RMG = 6.597395×m[pic 8]

Para el siguiente calculo tenemos que

DMG = [pic 9]

Donde:    DMG = Distancia Media Geométrica (está en función de la distancia entre  fases y arreglo de conductores)

  DMG =  = 9.6 m[pic 10]

De a cuerdo a estos resultados calculamos la inductancia.

L = 2× ln (DMG/RMG) = 2× ln (9.6/6.597395×)[pic 11][pic 12][pic 13]

L = 1.456568 H/Km[pic 14]

La distancia de la línea es 30 Km por lo tanto la inductancia es:

           L = (1.456568 H/Km)(30Km) = 0.04369 H[pic 15]

Así podremos calcular la reactancia inductiva:

XL = 2πfL

Donde f es la frecuencia    (60 Hz)

XL = (2π)(60)(0.04369) = 16.4734 omhs.

Calculo de la capacitancia y reactancia capacitiva de la línea.

Para realizar este cálculo se utilizara la siguiente formula.

       Can = 2π Ɛ / ln (DMG/RMG)

Donde

Ɛ = permeabilidad del espacio libre

Ɛ = 8.854 F/m[pic 16]

De acuerdo a la formula podremos obtener la capacitancia, con los datos ya obtenidos.

Can = 2π Ɛ / ln (DMG/RMG)

Can = (2π)( 8.854 F/m)/ ln (9.6/6.597395×m) = 7.63868 F/m[pic 17][pic 18][pic 19]

Puesto que la longitud de la línea es de 30 Km la capacitancia da:

Can = (7.63868 F/m)(30 Km) = 2.2916 F[pic 20][pic 21]

Calculo de la reactancia capacitiva:

Xc = 1 / 2π f Can

Xc = 1 / (2π. 60. 2.2916 F) = 11575.24 omhs.[pic 22]

Calculo de la regulación de voltaje.

La regulación de tensión de una línea de una línea es el incremento de tensión en el extremo de recepción expresado en porcentaje de la tensión a plena carga.

Puesto que la línea de transmisión para nuestro diseño de la subestación es de 30 Km, entra en líneas de transmisión de longitud corta y su circuito equivalente se muestra en la siguiente figura.

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