Diseño de malla de puesta a tierra de una subestación en MT PDF

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Juan José Burgos Calvache 20131007022 Cristian Benavides Ostos 20131007 Julián Andrés Martínez 20131007

Diseño de la malla de puesta a tierra de una subestación en MT a 11,4 kV. El Reglamento Técnico para Instalaciones Eléctricas RETIE junto con la Norma Técnica Colombiana (NTC 2050) establece que cualquier instalación eléctrica cubierta en dicho reglamento debe disponer de un sistema de puesta a tierra (SPT), de tal manera que cualquier punto accesible a las personas que puedan transitar o permanecer allí, no estén sometidas a tensiones de paso o de contacto que superen los umbrales de soporte del cuerpo humano cuando se presente una falla. El diseño será para una subestación tipo capsulada, es decir que estará compuesta por las subestaciones o centros de transformación capsuladas, que son aquellas en las que existe un recinto cerrado en el cual se encuentran alojadas varias celdas, una de ellas destinada para el transformador de distribución: una celda de entrada y salida, una celda para el equipo de protección y maniobra, es decir el seccionador tripolar de trabajo bajo carga con nivel de aislamiento de 15 kV; y otra celda alberga el grupo de medida compuesto por los transformadores de potencial y de corriente.

Fig 1. Diagrama unifilar de la subestación.

En el portal web de Codensa S.A. (likinormas) es posible adquirir la información sobre las normas y especificaciones técnicas de las celdas que van a constituir el grupo de subestación, cuyas medidas serán tomadas en cuenta para la realización de la obra civil y el posterior cálculo de la malla de puesta a tierra con base en las dimensiones del patio. 

Celda de Entrada/Salida (ET651-Anexo1). Altura = 2000 mm Ancho = 1200 mm Profundidad = 1100 mm

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Celda de protección. (ET651-Anexo 2). Altura = 2000 mm Ancho = 1200 mm Profundidad = 1100 mm

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Celda de medida (ET916-Anexo 3). Altura = 2200 mm Ancho = 1100 mm Profundidad = 1200 mm

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Celda del transformador (CTS509-Anexo 4). Para determinar las dimensiones de la celda de transformación de acuerdo a la norma, se tiene en cuenta su capacidad en kVA con la tabla tomada de CTS 509-1 (Anexo 4). El transformador del presente proyecto es de 1000 kVA, por lo tanto, sus medidas serán: Altura = 2800 mm Ancho = 2500 mm Profundidad = 2500 mm

Para realizar los cálculos de la malla de puesta a tierra se tiene en cuenta los siguientes datos: Ancho del patio = 6,04 m Profundidad del patio = 3,77 m Área del patio = 22,7708 m2 Potencia nominal: 1000 kVA. Cálculo de la corriente de falla:

Tensión nominal: 11.4 kV / 208-120 V. Conexión Dyn5. Impedancia Uz: 5.75% ±7,5% Tiempo de falla: 2 segundos.

1000 kVA =2775,72 A √ 3 ∙208 V 1 1 I cc= = =17,39 A Uz 0,0575 I ccBT =2775,72 ∙ 17,39=48269,4 A I Max =18,83∙ 2775,72=51894 A I nomBT =

1 1 =18,83 A = Uz 0,0531 1 1 I ccMin= = =16,18 A Uz 0,0618 I ccMax=

Usando la hoja de cálculo en Excel de GE Industrial Systems, es posible calcular la corriente máxima de cortocircuito, y la corriente máxima de cortocircuito suponiendo que se conecta una carga de motor al 20%. Como resultado obtenemos un valor igual que los cálculos realizados anteriormente.

Fig 2. Cálculo de corriente de falla con programa de Excel, suministrado por GE Industrial Systems.

Ahora se procederá a calcular las tensiones de paso y de contacto, que deben las máximas permisibles por el cuerpo humano, y que permita la seguridad de las personas que se puedan encontrar en la zona donde se desea construir la subestación. Se tomará una resistividad del terreno de 100 Ω.m, que es común para terrenos vegetales húmedos (pasto) y terrenos arcillosos, y una resistividad superficial de 2000 Ω.m [1].

Fig 3. Dimensiones del patio.

Tensión de paso (Vp): V p=

116+ 0,7 ρs 116+ 0,7 (2000 ) = =1071,97 V √t √2

Tensión de contacto (Vc): V c=

116+0, 1 7 ρs

√t

=

116+0, 1 7( 2000 ) =322,44 V √2

La consideración del diseño de la malla de puesta a tierra debe ser: V malla...