Subestacion electrica encapsulada

DISEÑO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA PARA UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA TIPO CAPSULADA

CRITERIOS DE DISEÑO

En esta sección se presentara la base conceptual del documento, donde se mostraran sus fundamentos técnicos y teóricos los cuales permitan un correcto desarrollo del mismo. Además, se describirán y evidenciarán los dos diseños del Sistema de Puesta a Tierra (SPT) propuestos a lo largo del documento, donde, por efectos académicos, se presentarán dos diferentes disposiciones a trabajar para la subestación eléctrica con el fin de generar un cuadro comparativo de los resultados obtenidos y así poder dar un concepto técnico final sobre las ventajas y desventajas de cada uno de los casos presentados.  

• Objetivo
  Diseñar el Sistema de Puesta a Tierra (SPT) de una subestación eléctrica de distribución de 1600 KVA tipo capsulada.

• Normatividad Usada para el Diseño
  

• Código Eléctrico Colombiano (NTC 2050-80).
• IEEE 80-2000.
• Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas (RETIE 2013).
• Codensa, Likinormas: Normas Técnicas de Construcción Eléctrica.

• CTS 500.
• CTS 509.
• CTS 511.
• CTS 511-5.
• CTS 511-7.

• Definiciones Generales
  

• Subestación Eléctrica: Una subestación eléctrica es una instalación destinada a establecer los niveles de tensión adecuados para la transmisión y distribución de la energía eléctrica, usando para ello como equipo principal el transformador eléctrico.
• Subestación Eléctrica Capsulada: Las subestaciones o centros de transformación capsuladas, son aquellas en las que existe un recinto cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas destinadas para: el transformador de distribución, el equipo de protección y maniobra y el grupo de medida compuesto por los transformadores de potencial y de corriente.
• Sistema de Puesta a Tierra (SPT): El SPT es un mecanismo de seguridad que forma parte de las instalaciones eléctricas y que consiste en conducir eventuales desvíos de la corriente hacia la tierra, impidiendo que el usuario entre en contacto con la electricidad. Esto quiere decir que cierto sector de las instalaciones está unido, a través de un conductor, a la tierra para que en caso de una derivación imprevista de corriente o de una falla de los aislamientos, las personas no se electrocuten al entrar en contacto con los dispositivos conectados a dicha instalación.

• Tipo de Subestación Eléctrica

Como se mencionó previamente la subestación eléctrica para la cual se hará el diseño del SPT será tipo capsulada de 1600 KVA, para la cual se realizarán dos diseños diferentes con base a la disposición de los transformadores.

• Disposición 1: Se utilizarán dos transformadores de 800 KVA cada uno, que serán conectados en paralelo y para los cuales se deben asegurar las siguientes condiciones:

1. Las tensiones nominales en alta y baja tensión deben ser iguales para los dos transformadores.
2. Cumpliendo el punto 1 se obtendrá que la relación de transformación para ambos transformadores deberá ser la misma.
3. Las impedancias por unidad (UZ) de los transformadores deberán ser aproximadamente iguales, asegurando así que al conectarlos en paralelo no se genere una diferencia de circulación de corriente significativa de un transformador respecto al otro.

Para esta primera disposición se utilizarán dos transformadores idénticos que cumplan las siguientes características:

Tabla 1. Placa de características de los transformadores a usar en la disposición 1.

Los datos presentados en la tabla 1 fueron obtenidos del catálogo: Transformadores de potencia, serie hasta 69 KV y 20 MVA, inmersos en líquido refrigerante, presentado online por la compañía SUNTEC grupo WEG.

Después de presentar las características y las bases técnicas para la conexión de los transformadores en paralelo se presentará el diagrama unifilar y los equipos a utilizar para la disposición 1.

• Diagrama Unifilar

• Equipos

Con base al diagrama unifilar previamente mostrado se podrá hacer una lista de los equipos necesarios para la implementación de la subestación.

• Dos celdas de entrada y salida.
• Una celda de medición.
• Dos celdas de protección.
• Dos transformadores de 800 KVA (que cumplan con las características y condiciones previamente expuestas).

• Disposición 2: Se utilizará un transformador de 1600 KVA. Para esta segunda disposición el transformador deberá cumplir las siguientes características:

Tabla 2. Placa de características del transformador a usar en la disposición 2.

Los datos presentados en la tabla 2 fueron obtenidos del catálogo: Transformadores de potencia, serie hasta 69 KV y 20 MVA, inmersos en líquido refrigerante, presentado online por la compañía SUNTEC grupo WEG.

Después de presentar las características del transformador se presentará el diagrama unifilar y los equipos a utilizar para la disposición 2.

• Diagrama Unifilar
• Equipos

Con base al diagrama unifilar previamente mostrado se podrá hacer una lista de los equipos necesarios para la implementación de la subestación.

• Una celda de entrada y salida.
• Una celda de medición.
• Una celda de protección.
• Un transformador de 1600 KVA (que cumpla con las características previamente expuestas).

• Ubicación de la Subestación Eléctrica

La subestación eléctrica estará ubicada en la planta baja del edificio.

ESQUEMA DE LA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

En esta sección se presentarán los esquemas gráficos de la distribución de las celdas que componen las subestaciones eléctricas a tratar en el documento, los cuales se basaron en las figuras 1 y 2 (diagramas unifilares para cada disposición), y que tendrán como objetivo la obtención del área total de las subestaciones lo cual es el punto de partida para su diseño del SPT.

• Disposición 1

Para la obtención del esquema gráfico referente la disposición 1 de la subestación eléctrica se tomara como punto de partida la figura 1.

•   Disposición 2

Para la obtención del esquema gráfico referente la disposición 2 de la subestación eléctrica se tomara como punto de partida la figura 2.

Con base a las figuras 3 y 4 es posible calcular el área necesaria para la subestación eléctrica para cada una de las disposiciones planteadas en el documento. Para ello es necesario conocer las dimensiones de cada una de las celdas que componen las disposiciones, las cuales se obtuvieron del catálogo: Celdas fijas tipo 8DA y 8DB con interruptores de potencia, hasta 40.5 KV, aisladas en gas, presentado online por la compañía SIEMENS.

De las páginas 14 y 15 del catálogo referenciado anteriormente es posible abstraer:

[pic 1]
Figura 5. Celda de protección a usar para las dos disposiciones planteadas.

[pic 2]
Figura 6. Celda de entrada/salida a usar para las dos disposiciones planteadas.

[pic 3]
Figura 7. Celda de medida a usar para las dos disposiciones planteadas.

En las figuras 5, 6 y 7 es posible observar las dimensiones de las celdas a utilizar para el diseño del SPT de la subestación. Es importante mencionar que las medidas presentadas en cada una de dichas imágenes se encuentran en milímetros (mm). Paso seguido a la obtención de dichas medidas se procede a determinar el área requerida para la subestación referente a cada uno de los casos planteados a lo largo del documento.

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