Paso 2: Dimensionado del conductor de la malla • Utilizando la expresión: I = Amm 2
TCAP × 10 −4 K o + T m × × Ln t cα r ρ r K o + T a
Se toma I = 6814A A > 33.4 mm2 . Se elige A = 50 mm2 . Se toma Tm = 700ºC (Consultar constantes en el teórico)
Paso 3: Tensiones de paso y contacto admisibles • Calculo del factor de reducción
CS ( hS , ρ S ) ≅ 1−
ρ
400 0.09×1− ρ S =1− 2500 = 0.74
0.09×1−
2hS + 0.09
2×0.10 + 0.09
Paso 3: Tensiones de paso y contacto admisibles • Asumiendo una persona de 70kg ETOQUE = =
0.157 0.5
E PASO = =
0.157 0.5
0.157 t S
× (1000 + 1.5 × C ( hS , ρ S ) × ρ S ) =
× (1000 + 1.5 × 0.74 × 2500 ) = 838V
0.157 t S
× (1000 + 6.0 × C ( hS , ρ S ) × ρ S )
× (1000 + 6 × 0.74 × 2500 ) = 2687V
PASO 4: Diseño preliminar • Malla de 70x70 metros con D = 7m • Sin jabalinas
PASO 5: Cálculo de la resistencia • Para la malla propuesta R G
1 = ρ × + L
1 1 1 + = 2 . 78 Ω 20 A 20 1+ h A
• ρ = 400 Ω.m • h = 0.50 m • A = 70 m x 70 m • L= 1540 m
PASO 6: Máxima corriente por la malla • Nivel 13kV: Icc1FT = 6814 A • Nivel 110kV: Icc1FT = 3180 A • En este caso se toma como corriente de diseño 3180 A dado que por hipótesis, la falla se produce dentro de la estación I G = D F × C F × S F × I F = 1 × 1 × 0.6 × 3180 = 1908 A
PASO 7: Cálculo del GPR GPR = RG × I G = 2.78 ×1908 = 5304 V >> E TOQUE _ ADM = 838V
• Se deben calcular los gradientes de potencial en la malla.
Pasos 8 – 9 – 10: Cálculo de gradientes de potencial en caso de defecto • Se debe verificar que los máximos gradientes de potencial de paso y contacto, son menores que las máximas tensiones de paso y contacto admisibles. E m = E s =
× K m × K i × I G
L M ρ × K s
× K i × I G
L S
< E TOQUE < E PASO
Paso 9: Tensión de toque E m =
ρ × K m
× K i × I G
L M
=
400 × 0.89 × 2.272 × 1908 = 1002V 1540
E m = 1002 V > E TOQUE _ ADM = 838 V vuelvo al paso 4 , se debe rediseñar la malla 1 D 2 ( D + 2 h ) 2 h K ii 8 + K m = Ln + − Ln ≈ 0.89 2π 16 hd 8 Dd 4 d K h π ( 2 n − 1)
Ki = 0.644+ 0.148× n = 2.272
K ii =
1 (2n)
2
= 0.57 n
K h = 1+ h
h0
= 1.225
Paso 4: Replanteo de la malla • No se cumple criterio de contacto • Medidas a tomar – Reducir la corriente de falla a tierra por algún medio (en la mayoría de los casos, inaplicable). – Reducir el gradiente de potencial, redimensionando la malla.
Paso 4: Replanteo de la malla
PASO 5: Cálculo de la resistencia • Para la malla propuesta 1 1 1 = 2.75Ω RG = ρ × + 1+ L 20 A 20 + 1 h A
• • • • •
ρ = 400 Ω.m
h = 0.50 m A = 70 m x 70 m L= 1540 m + 20 x 7.5 m = 1690m OBSERVACION: La resistencia no varía…
PASO 6: Máxima corriente por la malla • Nivel 13kV: Icc1FT = 6814 A • Nivel 110kV: Icc1FT = 3180 A • En este caso se toma como corriente de diseño 3180 A dado que por hipótesis, la falla se produce dentro de la estación I G = D F × C F × S F × I F = 1 × 1 × 0.6 × 3180 = 1908 A
PASO 7: Cálculo del GPR GPR = RG × I G = 2 .75 × 1908 = 5247 V >> E TOQUE _ ADM = 838V
• No cambia la situación respecto al caso anterior
GPR = RG × I G = 2 .78 × 1908 = 5304 V >> E TOQUE _ ADM = 838V
E m = 747V < E TOQUE _ ADM = 838V aceptable, se debe evaluar tensión de paso Obs.1: Se reduce K m por colocar jabalinas Obs.2 : La longitud efectiva Lm crece por estar las jabalinas sobre el perímetro de la malla
E S = 549V < E PASO _ ADM = 2687V aceptable, no se deben realizar cálculos adicionale s
= 549 V
Paso 12: Diseño en detalle • Detallar chicotes de conexión a equipos • Jabalinas adicionales para equipos – Neutros de transformadores y generadores. – Neutros de banco de condensadores y reactores. – Descargadores de sobretensión.
• Estudio de potenciales de transferencia
Observaciones del ejemplo • El diseño es válido suponiendo que no existen salidas de 13kV que alimenten consumidores fuera del área de aterramiento de la estación, es decir, todos los defectos se producen DENTRO DE LA ESTACION ATERRADA. Esto es válido para plantas de generación y consumidores. • En caso que la estación fuera de la red pública, con salidas en 13kV, existirían retornos por tierra, y debería considerarse la corriente de 6.8kA a efectos del diseño.
