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El propósito de la red de puesta a tierra esta orientado al control de los potenciales anorales ! so"re todo a la e#acuación ! dispersión de di#ersos tipos de corriente $ue pueden presentarse en la in%raestructura de la S.E. Alto Marca#alle. Es decir $ue las instalaciones el&ctricas de la S.E. Alto Marca#alle. de"en estar dise'ados para eliinar el ries(o de cual$uier contacto %)sico accidental del personal ! las partes et*licas en circunstancias de cortocircuitos a tierra. El desarrollo del presente estudio se "asa en los &todos ate*ticos descritos en la +ora , IEEE Std - / 102. 3Guide %or Sa%et! in Su"station Groundin(4.
En el presente estudio se esta"lecer* los liites de se(uridad de potenciales anorales7 el cual puede e8istir en la su"estación "a6o condiciones de %alla a tierra entre puntos $ue est*n en contacto con el personal. Ade*s7 se #eri%icara el cali"re del conductor de la alla7 por e%ecto de la corriente de cortocircuito.
Tiepo de duración de la %alla Resisti#idad Terreno propio Resisti#idad Suelo super%icial de (ra#a >la (ra#a de"e tener 1=c >)n? de espesor? Resisti#idad de tierra de pr&stao Pro%undidad de enterraiento de la alla >;? @orriente *8ia de %alla a tierra si&trica Lon(itud del conductor enterrado Brea total $ue encierra la alla Radio e$ui#alente Di*etro del conductor > 5? Sección del conductor
, , ,
.9 s : o ; < := o;<
, , , , , , , ,
1 o;< . 1. A 9-1.-= 9-5.-= 5 15.:09 .11:9 :C AG
La resistencia de puesta a tierra se estiar* pre#iaente con la si(uiente %orula, R 9r Donde, R , Resiste Resistenci nciaa de tierra tierra apr apro8i o8iad adaa de la su" su"est estaci ación ón >o; >o;io ios? s? Resist sti# i#id idad ad pro proed edio io del del suel sueloo en < , Resi r , Radio Radio e$u e$ui#al i#alent entee de un circul circulo7 o7 con consid sidera erando ndo el iso iso *re *reaa $ue $ue el ocu ocupad padoo por la alla. alla. Lue(o, SUBESTACION DE POTENCIA ALTO MARCAVALLE 7/9MVA, 50/0!V
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R
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300
6.046
4 12.41
Pre#io a los c*lculos de la red se calcular* la tensión de paso ! tensión de to$ue perisi"les con las si(uientes %orulas,
116 0.7 s
E pmp
t
Donde, Epp s t
, , ,
Tensión de paso *8ia perisi"le en #oltios. Resisti#idad del suelo de (ra#a >o;<? Tiepo de duración de la %alla >se(.?
Lue(o, E pmp
E tmp
E tmp
116 0.7 3500 0.4
116 0.17 s
t 116 0.17 3500 0.4
La copro"ación de la alla consistir* en #eri%icar si la red de puesta a tierra cuple con proporcionar las tensiones *8ias adisi"les de to$ue ! de paso. La alla esta copuesta por ;ileras de conductores en reticulado >Fer Plano + AM
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E malla
K m .k i . . IF L
Donde, J
, @oe%iciente de instalación de la red7 $ue depende de la con%i(uración (eo&trica de la isa.
D 1 3 5 7 ..... 2n 3 Ln K m Ln 2 16.h.d 4 6 8..... 2n 2 1
2
Donde, D d ; n Ji
, , , , ,
Espaciaiento de conductores paralelos7 . di*etro del conductor enterrado7 . Pro%undidad de enterraiento7 . +Kero de conductores paralelos. @oe%icientes de irre(ularidad de dispersión del suelo.
Ji .2=2 .15 n
Para red allada ser* 5
L , Lon(itud total del conductor de la alla lon( total #arillas
n 19 1 3 5 7 ..... 25 2.25 Ln K m Ln 2 16 0.7 0.01134 4 6 8 ..... 26 1
2
J .519 Lue(o, Ji .2= .15 >19? :.=Lue(o la tensión de alla ser*, Ealla .55 8 :.=- 8 1 8 1. F =1.=
Ealla Etp F 1159.10 F <<<< cuple
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El desarrollo del presente c*lculo se "asa en los &todos ate*ticos recoendados ! apro"ados por el IEEE Su"stations @oittee o% t;e IEEE PoNer En(ineerin( Societ! pu"licado en IEEE Transactions on PoNer Deli#er! en ulio de 100-7 Foluen 1:7 + : >ITPDE= / ISS+ --=<-0?.
E S
K ' S . K 'i . . I G L'
Donde, ES , *8io #olta6e de paso co"inado Malla / Farilla MKltiple >F? Js , @oe%iciente de instalación de la red ><1? Ji , Hactor de Irre(ularidad de corriente IG , @orriente *8ia de %alla a tierra si&trica >A? , Resisti#idad del suelo ><? Ji .09 .9 >n? L Lc 5Lr >n? , +ro de conductores paralelos en una dirección Lc , lon(itud total de los conductores de alla enterrados >? Lr , lon(itud total de todas las #arillas enterradas >? K ' S
1 1
1 W ' ><1? D h D 2h
n 1 0.5 0.9 ln W ' 2 0 D
A N
n 2
para n 2 para
(m)
A , Area total de la alla enterrada >5? + , +ro total de las cuadr)culas de la alla L 9-1.-= 5 8 - =5.5= Ji .09 .9 >19? 1.=0 D
W '
482.85 22.2197 m 98
8 1 2
0.5 0.9 ln
5.1-92
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K S
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1
1 1 2.1846 2.2197 0.7 2.2197 2 0.7
Js .2= <1 Entonces la tensión *8ia de paso co"inada ser*,
Lue(o de"e cuplirse $ue, Epaso Epp F 9=.55 F<<<<< cuple De los #alores calculados anteriorente7 #eos $ue las tensiones de to$ue ! de paso $ue se presentaran "a6o condiciones de %alla en la alla7 est*n por de"a6o de los #alores *8ios perisi"les.
Para los so"recalentaientos del conductor durante la %alla se #eri%icar* la )nia sección del conductor con la si(uiente %orula, IF
S
Tn Ta 1 234 Ta
Log 1973
33t
Donde, S , Sección en 5 T , Teperatura *8ia perisi"le >@? Ta , Teperatura a"iente >@?7 1= @ a : @. t , Tiepo de duración de la %alla >*8. .9 se(. Por criterio de se(uridad?. IH , @orriente de %alla en el neutro conectado a tierra >Ap.?. 1C10:, Hactor de con#ersión de circular il a 5. La teperatura de Hundición del co"re es de 1-= @7 para el calculo se considera un %actor de se(uridad de :7 Asi, T 1-= :25 @ : Lue(o se tiene,
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7710.70
S
362 20 1 234 20
Log 1973
33(0.4)
S 5:.:50- 5 La sección del conductor o"tenido esta por de"a6o de la sección de la red de tierra >9C AG?7 por lo $ue cual$uier %alla a tierra7 dic;o conductor no su%rir* deterioro al(uno por so"recalentaiento.
@on las caracter)sticas anteriores se calcular* la resistencia de la nue#a alla de tierra, De la e8presión de Laurent ! +iean, R11
L Ln 6 L 5.6 1.4 L A
R11
Ln 6 * 481.85 5.6 1.4 * 481.85
100
482.85
481.85
Donde, 1 < r Radio e$ui#alente 15.:09 r
Area Total
L , Lon(itud total del conductor enterrado 9-1.-= ReeplaQando teneos, R11 5.1-9=
La si(uiente %órula e8presa la resistencia co"inada de #arias #arillas espaciadas cercanaente, R 22
Log 4 L 1 2. .. L b
1
2.k 1 . L1
1
1 A 2
Donde L1 Lon(itud de cada #arilla en c 5" Di*etro de cada #arilla en c. +Kero de #arillas en el *rea A Resisti#idad del suelo7 en < SUBESTACION DE POTENCIA ALTO MARCAVALLE 7/9MVA, 50/0!V
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A J1
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Brea cu"ierta por el conductor en cent)etros cuadrados. @oe%iciente dado en ta"las7 coo una %unción de la lon(itud entre el anc;o del *rea
La ecuación anterior puede ser sipli%icada coo, R 22
6.2 20
R 22
6.2 20 * 6
2. 8
1 A
2
1 4828500
100
2.8
8
2
para #arillas de 5.9 de lon(itud 8 4de di*etro 1 < 9-5-= c5
A
R55 :.012
La resistencia co"inada es R11 * R22 R12 2
R
R11 R22 2 R12
R12 R11
L1 Log 1 L a1
L1 59 c >lon(itud de cada #arilla? d * h a 1.134 * 70 a 8.91 cm a1 1
1
R12 2.1845
240 Log 1 * 481.85 8.91 100
R15 5.:: ReeplaQando, R
2.1845 * 3.9016 2.033 2 2.1845 3.9016 2 * 2.033
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La alla de tierra de la S.E Alto Marca#alle7 Fer Plano + AM
Los resultados de las tensiones de paso ! to$ue est*n por de"a6o de las tensiones *8ias perisi"les7 por lo $ue se (arantiQa la se(uridad del personal.
As) iso7 a %in de (arantiQar el control de los potenciales anorales ! so"re todo a la e#acuación ! dispersión de di#ersos tipos de corrientes de %alla $ue pueden ocurrir en la su"estación7 se ;a pre#isto la instalación de electrodos de Puesta a Tierra en - #&rtices de la alla7 por lo $ue la e#acuación de corrientes de %alla a tierra ser* r*pida7 peritiendo el retorno de corrientes de operación noral7 tales coo el caso de los sisteas de corriente continua con un polo a tierra o con el neutro a tierra en corriente alterna se e%ectuara con "a6as perdidas.
De acuerdo a los resultados ! al sistea de puesta tierra ulti#arilla no es necesario considerar contrapesos7 !a $ue ellos se utiliQan en terrenos $ue sean lec;o rocosos o no se puedan instalar electrodos.
@uando el neutro del secundario no est* conectado con el conductor de puesta a tierra del pararra!os del priario se(Kn la re(la :. >se(Kn @ódi(o de Suinistro?7 la cone8ión puede ser e%ectuada a tra#&s de un descar(ador o de dispositi#os $ue cuplen una %unción e$ui#alente. En este caso no es necesario utiliQar descar(adores7 !a $ue los pararra!os est*n conectados a tra#&s de la alla de puesta a tierra e indirectaente conectados al neutro del priario. Es *s7 se tiene un sistea de ca"les de (uarda7 $ue se ser*n la priera l)nea de protección contra so"retensiones atos%&ricas.
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