Expediente Luz Del Sur (Inicio de Obra) Revisión 01

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Sistema de Utilización en Media Tensión 22.9kV (operación inicial 10kV) Planta Industrial GCZ Ingenieros SAC – Villa el Salvador

EXPEDIENTE

Sistema de Utilización en Media Tensión 22.9kV (operación inicial 10kV) para la Planta Industrial de propiedad de GCZ Ingenieros SAC (Inicio de Obra)

Julio 2012

Inicio de Obra

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SISTEMA DE UTILIZACION A UTILIZACION A LA TENSIÓN NOMINAL DE (10-22.9K V) V) 1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1

Generalidades La presente Memoria Descriptiva define los conceptos tomados para el proyecto del Sistema de Utilización en 22.9 kV (operación inicial 10 kV, que atenderá eléctricamente a la potencia instalada de la Planta Industrial de GCZ Ingenieros SAC. El predio se encuentra ubicado en Fundo Villa El Olivar N°01 a la altura del km 19 de la Carretera Panamericana Sur – Zona Industrial, distrito de Villa El Salvador, provincia y departamento de Lima. La demanda máxima inicial ha sido estimada en 500kW, la cual tendrá una instalación gradual de su potencia como se muestra a continuación: 100 kW en el periodo Noviembre 2011-Noviembre 2012 400 kW en el mes de Diciembre 2012, permitiendo de esta forma la expansión sustancial de las redes de Luz del Sur en el plazo establecido según Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos DS Nro. 020-097-EM (7.1.3(a)-iii).



1.2

Alcances del Proyecto Interconexión con la red de Media Tensión en 22.9 kV (operación inicial 10 kV) de propiedad de la empresa eléctrica Luz del Sur, para atender la máxima demanda de las instalaciones eléctricas de la planta industrial.

1.3

Profesional Responsable: La elaboración de la presente Memoria Descriptiva y la Memoria de Cálculo estará a cargo del profesional. Aldo Viacava Viacava Nájera Nájera Ingeniero Electricista CIP Nro. 54926

1.4

Descripción del Proyecto 1.4.1 Red de Media Tensión (10-22.9kV)

La red de Media Tensión del proyecto consiste en un sistema trifásico el cual inicia desde el Puesto de Medición a la Intemperie (PMI) proyectado por Luz del Sur, la red en mención se conectará al PMI proyectado, el cual se ubicará a 15 metros del poste de MT 421039824 en forma subterránea mediante cables unipolares 3-1x50mm2 N2XSY 18/30kV directamente enterrados hasta el ingreso a la planta industrial donde estos se transportarán mediante ductos de concreto de 4 vías hasta su respectiva llegada a la subestación particular ubicada al interior de la planta.

Inicio de Obra

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SISTEMA DE UTILIZACION A UTILIZACION A LA TENSIÓN NOMINAL DE (10-22.9K V) V) 1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.1

Generalidades La presente Memoria Descriptiva define los conceptos tomados para el proyecto del Sistema de Utilización en 22.9 kV (operación inicial 10 kV, que atenderá eléctricamente a la potencia instalada de la Planta Industrial de GCZ Ingenieros SAC. El predio se encuentra ubicado en Fundo Villa El Olivar N°01 a la altura del km 19 de la Carretera Panamericana Sur – Zona Industrial, distrito de Villa El Salvador, provincia y departamento de Lima. La demanda máxima inicial ha sido estimada en 500kW, la cual tendrá una instalación gradual de su potencia como se muestra a continuación: 100 kW en el periodo Noviembre 2011-Noviembre 2012 400 kW en el mes de Diciembre 2012, permitiendo de esta forma la expansión sustancial de las redes de Luz del Sur en el plazo establecido según Norma Técnica de Calidad de los Servicios Eléctricos DS Nro. 020-097-EM (7.1.3(a)-iii).



1.2

Alcances del Proyecto Interconexión con la red de Media Tensión en 22.9 kV (operación inicial 10 kV) de propiedad de la empresa eléctrica Luz del Sur, para atender la máxima demanda de las instalaciones eléctricas de la planta industrial.

1.3

Profesional Responsable: La elaboración de la presente Memoria Descriptiva y la Memoria de Cálculo estará a cargo del profesional. Aldo Viacava Viacava Nájera Nájera Ingeniero Electricista CIP Nro. 54926

1.4

Descripción del Proyecto 1.4.1 Red de Media Tensión (10-22.9kV)

La red de Media Tensión del proyecto consiste en un sistema trifásico el cual inicia desde el Puesto de Medición a la Intemperie (PMI) proyectado por Luz del Sur, la red en mención se conectará al PMI proyectado, el cual se ubicará a 15 metros del poste de MT 421039824 en forma subterránea mediante cables unipolares 3-1x50mm2 N2XSY 18/30kV directamente enterrados hasta el ingreso a la planta industrial donde estos se transportarán mediante ductos de concreto de 4 vías hasta su respectiva llegada a la subestación particular ubicada al interior de la planta.

Inicio de Obra

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1.4.2 Subestación Particular

Consiste en una subestación de superficie tipo caseta, que cuenta con: 01 celda de llegada 22.9kV (operación inicial 10 kV) con equipos de protección y maniobra. 01 celda de transformación con transformador de 630kV, 10 - 22.9/0.23 (50%) – 0.46 (50%) kV (operación inicial 10/0.23 – 0.46kV. 1.5

Bases de Cálculo El proyecto ha sido elaborado con los siguientes parámetros:

Parámetros de Cálculo Inicial Fin al Poten cia de cortocircu ito Pcc Inicial Dato proporcionado por Luz del Sur Fin al T iempo de actuación de la protección en Inicial el seccion amien to en la en trega Fin al Inicial Demanda Máxima de Diseño Fin al Inicial Caída de Tensión T ensión permisible permisible Fin al Inicial Factor de Potencia Fin al Tensión Nominal

10.0 kV 22.9 kV 100 MV MVA 200 MVA 0.02 s 0.02 s 100 kW 500 kW 3.50 % 3.50 % 0.85 0.85

De otro lado, el proyecto ha sido elaborado tomando en cuenta la prescrito en el Código Nacional de Electricidad, Ley de Concesiones Eléctricas N° 25844 y su Reglamento, la Norma 018-2002EM/DGE y el Reglamento Nacional de Construcciones. 1.6

Anexos Suministro de equipos y materiales electromecánicos para ejecución de obra Protocolo de pruebas del Transformador de Potencia Protocolo de pruebas de las Celdas de Media Tensión Cronograma de ejecución de Obra Facturas de Equipos y Materiales utilizados en la ejecución de obra

1.7

Planos Forman parte del proyecto los siguientes planos: IE-80475-01: IE-8047 5-01: IE-80475-02: IE-8047 5-02: IE-80475-03: IE-8047 5-03: IE-80475-04: IE-8047 5-04:

Inicio de Obra

Recorrido del cable de Media Tensión N2XSY 3-1 x 50mm 2 18/30kV Subestación: Detalles Montajes Electromecánicos Electromecánic os y Arquitectura. Subestación: Detalle de Celdas de Llegada, Protección y Transformación Subestación: Detalle de Canaletas, Base del Transformador y estructuras

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2 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE EQUIPOS Y MATERIALES 2.1

Sistema de utilización en Media Tensión 22.9kV (operación inicial 10kV) 2.1.1

Cable de conexión entre PMI y la subestación particular

Los cables que van desde el PMI proyectada por Luz del Sur hasta la subestación particular instalada en el interior de la planta serán unipolares con conductor de cobre electrolítico recocido, con cableado concéntrico y redondo. . Cinta semiconductora o compuesto semiconductor extruido sobre el conductor. Cinta semiconductora y cinta de cobre electrolítico sobre el conductor aislado. Chaqueta exterior (PVC) de color rojo. El aislamiento será polietileno reticulado (XLPE) y sobre éste se aplicará una pantalla conformada por barniz y cintas de color recocido. -

2.1.2

Tensión Nominal de Servicio Tensión máxima de diseño Sección mínima Capacidad nominal de transporte Temperatura de operación Normas de fabricación Longitud lineal

: : : : : : :

10-22.9kV Eo/E=18/30kV 3-1x50mm2 230A 90°C ITINTEC 370.050 IEC 502 205 m (por fase)

Terminal Unipolar para cable 18/30kV

Para la llegada del cable a la subestación. Se utilizará terminales unipolares del tipo autocontraíble de uso interior para cable de 50 mmm2 N2XSY 18/30 kV. 2.1.3

Zanja para la instalación del cable 22.9 kV

La zanja será ejecutada tomando como base la Norma de Distribución en la Instalación de cables subterráneos de media tensión (10 y 22.9 kV) directamente enterrados. Dimensiones

Profundidad Ancho

: 1.20 m : 0.60m

Instalación de cables en zanja

Primera capa Segunda capa Hilera de ladrillos Cuarta capa Cinta señalizadora Quinta capa Nivel superior

: Base de concreto pobre de 1 /12 de 5 cm de alto : Tierra cernida compactada de 15 cm de alto : Ladrillo común que cubrirá las 03 fases del cable de MT : Tierra original compactada sin piedras de 15 cm de alto. : Cinta señalizadora de color rojo para cable de MT. : Tierra original compactada sin piedras de 70 cm de alto. : Vereda sin construir.

Nota 01: El cable de Media Tensión de 50 mm2 N2XYS 18/30 kV deberá estar envuelto en cinta de color celeste para identificación particular del cable. La separación entre fases deberá ser de 70 mm.

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2.1.4

Ductos de Concreto

El ducto será ejecutado tomando como base la Norma de Distribución en la Instalación de cables subterráneos de media tensión (10 y 22.9kV) en ductos. Dimensiones.

Profundidad Ancho

: 1.20m : 0.60m

Instalación de cables en ducto

Primera capa Base de ducto Ducto Segunda capa Cinta señalizadora Tercera capa Nivel superior 2.1.5

: Tierra cernida o polvillo arenoso compactado de 50 cm : Solado de concreto de 5 cm de ancho. : El ducto reposará sobre el solado de concreto. : Tierra original sin piedras compactada por capas de 40 cm de alto. : Cinta señalizadora de color rojo para cable de MT. : Base de material afirmado compactado de 15cm. : Calzada de concreto

Registros

Serán de concreto armado con tapa, con sección cuadrada de 1.20mx1.20m y 1.20 de profundidad. Su finalidad es de facilitar el tendido de los cables en los cambios de dirección en sus tramos de instalación subterránea al interior de la planta industrial. 2.1.6

Cinta señalizadora de color rojo

Es de polietileno de alta resistencia a los ácidos, color rojo y las siguientes características: -

2.1.7

Ancho Espesor Elongación Inscripción

: 152mm : 0.10mm : 250% : “Peligro de Muerte Alta Tensión” en letras negras

Cinta señalizadora de color celeste

Es de polietileno de alta resistencia a los ácidos, color rojo y las siguientes características: -

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Ancho Espesor Elongación Inscripción

: 80mm : 0.10mm : 250% : Ninguna

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2.2

Subestación Particular 2.2.1

Obra Civil

La subestación será interior, del tipo caseta, construida de material noble la cual tendrá puertas tipo enrollable El piso soportará una sobrecarga de 4000 kg/m2 y tendrá acabado de cemento pulido. La obra civil de la subestación deberá ser construida tomando en cuenta el Reglamento Nacional de Edificaciones para soportar el peso total de todos los equipos de MT a instalarse dentro de la misma. 2.2.2

Equipamiento Electromecánico

2.2.2.1 Celda de Llegada

Las celdas serán fabricadas de acuerdo con la Norma Internacional IEC 6227 1 - 200; siguiendo el Sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001 Versión 2008 que PROMELSA tiene implantado en sus procesos de producción y comercialización. Están constituidas de una estructura autosoportada, de chapa doblada a presión de 2.5mm de espesor, soldada y atornillada para soportar los esfuerzos electrodinámicos y las normales operaciones de funcionamiento, todas las superficies están sometidos a un ciclo de tratamiento: limpieza por arenado comercial, con dos capas de base anticorrosivo epóxico y dos capas de acabado en esmalte epóxico, color RAL 7030. Dimensiones.

Ancho Altura Profundidad

: 700mm : 1950mm : 1150mm.

Características Principales

Las celdas UNISARC están constituidas por compartimientos totalmente aislados entre si, en el compartimiento superior se alojan las barras y en el inferior se alojan el seccionador de potencia, seccionador de puesta a tierra y portafusibles. Este particular tipo de configuración garantiza la completa protección del personal encargado de las maniobras y el mantenimiento. Sistemas de enclavamientos entre seccionador de potencia y seccionador de puesta a tierra, y seccionador de puesta a tierra y puerta, permitiendo una correcta secuencia de operaciones, las cuales aseguran la inmovilidad de realizar una falsa maniobra.

Inicio de Obra

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Las celdas UNISARC emplean un seccionador del tipo ISARC, cuyo movimiento de los polos móviles se realiza en forma vertical, son equipos tripolares, con polos separados, montados en un único bastidor de chapa de acero pre-galvanizado oportunamente plegada para otorgar a la unidad la máxima rigidez, en esta se encuentran presentes 6 aisladores de resina epóxica para sostener el grupo de corte. La extinción del arco se realiza mediante soplo de aire a presión generado por el propio movimiento del seccionador (polos móviles). Su operación tanto para la apertura o el cierre se realiza a gran velocidad y es independiente del operador. Los seccionadores ISARC montados en el interior de la celda UNISARC se pueden desmontar fácilmente para asegurar el mantenimiento y las sustituciones. La secuencia de la operación de cierre y apertura se efectúa desde la parte frontal, y mecánicamente a través del eje de mando del seccionador de potencia y del eje de mando del seccionador de tierra (oportunamente interbloqueados).

TABLA DE DATOS TÉCNICOS CELDAS MODULARES AISLADAS EN AIRE Y DE CORTE EN AIRE 24 kV Nº

DESCRIPCIÓN

1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

DATOS GENERALES Marca Modelo Tipo País de fabricación Normas de fabricación

2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8

DATOS NOMINALES Y CARACTERÍSTICAS Tensión Nominal del Sistema Tensión Máxima de Servicio Frecuencia Tensión de ensayo a frecuencia industrial (50/60 Hz 1 minuto) Tensión de ensayo con onda de impulso de 1.2/50 seg. Corriente nominal Corriente de corta duración 1 seg. Poder de cierre

3.0 3.1

CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS Compartimientos totalmente aislados entre si - Compartimiento Superior con tapa empernada y de acoplamiento de barras

UNIDAD

kV kV Hz kV rms kV p.v. A kArms kArms

- Compartimiento Inferior con puerta enclavada y de salida de cables 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9

Sistema de enclavamientos - Entre seccionador de potencia y seccionador de puesta a tierra - Entre puerta y seccionador de puesta a tierra Esquema sinóptico Indicadores de presencia de tensión por led's Dimensiones Ancho x Altura x Profundidad. Peso total con equipos Ventanas de inspección de policarbonato Color de la celda Grado de protección

Inicio de Obra

mm Kg. Unidad

REQUERIDO

GARANTIZADO

Metal-enclosed IEC 62271-200

PROMELSA UNISARC - SSFA Metal-enclosed Perú IEC 62271-200

22.9 24 60 50 125 630 16 40

22.9 24 60 50 125 630 16 40

Si

Si

Piso desmontable, con abrazaderas

Piso desmontable, con abrazaderas

Si Si Si Si 700x1950x1150 300 2 RAL 7030 IP3X

Si Si Si Si 700x1950x1150 300 2 RAL 7030 IP3X

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2.2.2.2 Equipamiento de Protección

a. Corte de servicio Seccionador de Potencia de corte en aire 24kV 630A 16kA, con bases portafusibles y dispositivo de disparo automático a la fusión de cualquiera de los fusibles. Seccionador de puesta a tierra, enclavado con seccionador de potencia y con puerta. Fusibles limitadores de corriente tipo HH 24kV 20A 50kA. b. Accesorios Indicadores luminosos de presencia de voltaje con aisladores capacitivos. Palanca de accionamiento Enclavamientos mecánicos entre secc. Puesta a tierra y secc. de línea / enclavamiento secc. puesta a tierra y puerta. Base portafusibles regulable para fusible de 12- 17,5 -24KV Sistema de barras principales 630A Ventanas de inspección de posición de seccionadores

TABLA DE DATOS TÉCNICOS SECCIONADOR DE POTENCIA COMBINADO CON FUSIBLES Nº 1.0 1.1 1.2 1.3

DESCRIPCIÓN

UNIDAD

1.15 1.16 1.17

1.18 1.19 1.20 1.21

GARANTIZADO

IEC 60265.1, IEC 62271105, IEC 62271-102 22.9 24 60 50 125 630 16 40 De corte en aire Traslación vertical

VEI T&D / AREVA ISARC Italia IEC 60265.1, IEC 62271-105, IEC 62271-102 22.9 24 60 50 125 630 16 40 De corte en aire Traslación vertical

Si Si Si Si

Si Si Si Si

>1000 >100 >50 >10 <65 48 Sí Si

>1000 >100 >50 >10 <65 48 Sí Si

SECCIONADOR DE POTENCIA COMBINADO CON FUSIBLES Marca Modelo País de fabricación Normas de fabricación

1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14

REQUERIDO

Tensión Nominal del Sistema Tensión Máxima de Servicio Frecuencia Tensión de ensayo a frecuencia industrial (50/60 Hz 1 minuto) Tensión de ensayo con onda de impulso de 1.2/50 seg. Corriente nominal Corriente de corta duración 1 seg. Poder de cierre Tipo de interrupción Tipo de accionamiento Secuencia de maniobra (apertura - cierre) con dos ejes independientes - Eje de mando de seccionador - Eje de seccionador de tierra Apto para alogar fusibles limitadores de corriente tipo HH Apertura automática por intervención de cualquiera de los fusibles Número de operaciones - Apertura y cierre en vacío - A la corriente nominal de Ruptura y con cosØ=0.7 - A la corriente de ruptura para cargas inductivas cosØ=0.15+B51 - A la corriente de ruptura para cargas capacitivas cosØ=0.15 Tiempo de apertura entre la orden al seccionador y su apertura total Tiempo total de cierre Caja de mecanismos hermética al polvo Seccionador de puesta a tierra incluido

Inicio de Obra

kV kV Hz kV rms kV p.v. A kArms kArms

Nro Nro Nro Nro ms ms

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2.2.2.3 Celda de Transformación

Las celdas serán fabricadas de acuerdo con la Norma Internacional IEC 6227 1 - 200; siguiendo el Sistema de Gestión de la Calidad ISO 9001 Versión 2008 que PROMELSA tiene implantado en sus procesos de producción y comercialización. Están constituidas de una estructura autosoportada, de chapa doblada a presión de 2.5mm de espesor, soldada y atornillada para soportar los esfuerzos electrodinámicos y las normales operaciones de funcionamiento, todas las superficies están sometidos a un ciclo de tratamiento: limpieza por arenado comercial, con dos capas de base anticorrosivo epóxico y dos capas de acabado en esmalte epóxico, color RAL 7030. Ancho Profundidad Altura

: 1850mm : 2640mm : 2700mm

a. Transformador de Distribución El Transformador de potencia trifásico de 630 kVA en baño de aceite, con arrollamientos de cobre y núcleo de hierro laminado en frío, montaje interior, enfriamiento natural, con las siguientes características: TABLA DE DATOS TÉCNICOS TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN Nº 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

DESCRIPCIÓN DATOS GENERALES Marca Tipo País de fabricación Normas de fabricación Tipo de Montaje Servicio Altura de operación

2.0 DATOS NOMINALES Y CARACTERÍSTICAS 2.1 22900 / 460 Voltios 2.1.1 Potencia Nominal 2.1.2 Tensión Nominal Primaria 2.1.3 Tensión Nominal Secundaria 2.1.4 Conexión 2.1.5 Regulación 2.1.6 Grupo 2.1.7 Aislamiento en Alta Tensión (0.23kV) 2.1.8 Aislamiento en Baja Tensión 2.1.9 Tcc 2.1.10 Sistema de Enfriamiento 2.2 22900 / 230 Voltios 2.2.1 Potencia Nominal 2.2.2 Tensión Nominal Primaria 2.2.3 Tensión Nominal Secundaria 2.2.4 Conexión 2.2.5 Regulación 2.2.6 Grupo 2.2.7 Aislamiento en Alta Tensión (0.23kV) 2.2.8 Aislamiento en Baja Tensión 2.2.9 Tcc 2.2.10 Sistema de Enfriamiento

Inicio de Obra

UNIDAD

msnm

kVA kV kV % kV kV %

kVA kV kV % kV kV %

REQUERIDO

GARANTIZADO

Itintec 370.002 Interior Continuo 1000

EPLI TD30 Perú IEC 60076 Interior Continuo 1000

315 22.9 0.46 YNyn6 ± 2 x 2.5 II 24/50/125 1.1/3 3.85 ONAN

315 22.9 0.46 YNyn6 ± 2 x 2.5 II 24/50/125 1.1/3 3.85 ONAN

315 22.9 0.23 YNyn6 ± 2 x 2.5 II 24/50/125 1.1/3 3.85 ONAN

315 22.9 0.23 YNyn6 ± 2 x 2.5 II 24/50/125 1.1/3 3.85 ONAN

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TABLA DE DATOS TÉCNICOS TRANSFORMADOR DE DISTRIBUCIÓN Nº 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7

DESCRIPCIÓN DATOS GENERALES Marca Tipo País de fabricación Normas de fabricación Tipo de Montaje Servicio Altura de operación

2.0 DATOS NOMINALES Y CARACTERÍSTICAS 2.3 10000 / 460 Voltios 2.3.1 Potencia Nominal 2.3.2 Tensión Nominal Primaria 2.3.3 Tensión Nominal Secundaria 2.3.4 Conexión 2.3.5 Regulación 2.3.6 Grupo 2.3.7 Aislamiento en Alta Tensión (0.23kV) 2.3.8 Aislamiento en Baja Tensión 2.3.9 Tcc 2.3.10 Sistema de Enfriamiento 2.4 10000 / 230 Voltios 2.4.1 Potencia Nominal 2.4.2 Tensión Nominal Primaria 2.4.3 Tensión Nominal Secundaria 2.4.4 Conexión 2.4.5 Regulación 2.4.6 Grupo 2.4.7 Aislamiento en Alta Tensión (0.23kV) 2.4.8 Aislamiento en Baja Tensión 2.4.9 Tcc 2.4.10 Sistema de Enfriamiento

UNIDAD

msnm

kVA kV kV % kV kV %

kVA kV kV % kV kV %

REQUERIDO

GARANTIZADO

Itintec 370.002 Interior Continuo 1000

EPLI TD30 Perú IEC 60076 Interior Continuo 1000

315 10 0.46 Dyn5 ± 2 x 2.5 III 12/28/75 1.1/3 3.63 ONAN

315 10 0.46 Dyn5 ± 2 x 2.5 III 12/28/75 1.1/3 3.63 ONAN

315 10 0.23 Dyn5 ± 2 x 2.5 III 12/28/75 1.1/3 3.63 ONAN

315 10 0.23 Dyn5 ± 2 x 2.5 III 12/28/75 1.1/3 3.63 ONAN

2.2.2.4 Elementos complementarios

a. Aisladores Portabarras: Serán de resina epóxica para uso interior, con forma cónica, 24 kV de tensión nominal, 8 aletas de larga línea de fuga 224 mm, resistencia de rotura en la punta de 750 Kg. b. Platinas de Cobre: Serán de sección rectangular mínima de 5x40mm, de cobre electrolítico, con pureza de 99.9%, alta conductividad eléctrica, dispuestas en forma horizontal y vertical. Según la fase las platinas estarán pintadas de acuerdo a normas (verde, blanco y rojo para las fases R, S y T, respectivamente). 2.2.2.5 Equipos de protección para maniobra en media tensión

Para la subestación se disponen los siguientes equipos de protección y maniobra: a. Banco de maniobras Consistente en una plataforma de 0.80x 0.80m de madera dura de 1” de espesor mínimo. Conformada por listones debidamente encolados y soportados en listones matrices de 2.1/2”

Inicio de Obra

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aproximadamente de modo que pueda resistir un peso de 100Kg. Como acabado, la madera será protegida con una capa de barniz. La plataforma será soportada con cuatro aisladores de resistencia mecánica a la compresión, impacto y dureza con pieza de fijación a la plataforma. Características eléctricas: -

Tensión Nominal Capacidad de aislamiento

:24kV :Según VDE 011/1212

b. Revelador de Tensión audible y luminoso -

Tensión Nominal Nivel básico de aislamiento (BIL) Voltaje de ensayo (por pie y 5 min.)

:24kV :150kV :100kV

c. Pértiga de maniobra -

Tensión Nominal Nivel básico de aislamiento (BIL) Voltaje de ensayo (por pie y 5 min.) Longitud

:24kV :150kV :100kV :1.8m

d. Botines de Seguridad dieléctricos. Para uso Electromecánico 24kV, un par de botines con suela y tacones de jebe de alto aislamiento eléctrico. Para su fabricación deberá cumplir con la NPT 241.004, NPT 241.016 y ANSI-Z41-1999. Según Luz del Sur, Norma de Distribución:SE-3-112. e. Guantes dieléctricos (Clase 3) Un par de guantes tamaño grande, de jebe u otro material aislante para uso eléctrico y nivel de aislamiento de 24 kV. f. Casco dieléctrico (Clase E) Fabricado de acrilo butilo estireno (abs), de 24000V de resistencia dieléctrica, resistencia al impacto de 5.7 Kg x5 m y a la penetración de 0.68 Kg a 3 m, con sistema de suspensión fabricado en polietileno. g. Lentes de Seguridad Con marco fabricado de PVC flexible, fácilmente adaptable, con cuatro válvulas de ventilación. Lente de policarbonato antiempañable, de una sola pieza. Banda de ajuste graduable, elástico e intercambiable. Alta resistencia a proyectil agudo o bola de acero.

Inicio de Obra

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h. Placa de señalización Se instalará en las puertas de la subestación: Contenido: ”PELIGRO RIESGO ELECTRICO” Fondo: color gris oscuro Letras: color blanco. i. Extintor Tipo CO2 02 unidades de 20 libras, U/L rating 10B.C j. Cartilla de maniobras Contendrá los pasos detallados y mínimos para realizar las maniobras en media tensión con absoluta seguridad. 2.2.3

Pozos de Puesta a Tierra

Para la protección del personal habrá un pozo de tierra en el lado de Media Tensión y otro en el de Baja Tensión. Para cuando Luz del Sur, considere el cambio de nivel de tensión a 22.9kV se ha proyectado la construcción de un tercer pozo de puesta a tierra, el cual será conectado al neutro del transformador, Serán construidos cavando un agujero de 1.00 m de diámetro por 2.40 m de profundidad, vertiéndose tierra vegetal zarandeada con aditivo sanik-gel; en el centro se instalará una varilla de cobre de 19 mm de diámetro por 2.40 m de longitud, la cual llevará un terminal tipo AB en el extremo superior conectado al cable de tierra de 70 mm2 de sección. La resistencia óhmica del pozo de media y baja tensión no excederá los 25 ohmios y 15 ohmios respectivamente, de acuerdo al CNE-Utilización, Sección 060-712. Se considerará los siguientes valores: R PUESTA A TIERRA M.T. R PUESTA A TIERRA B.T. R PUESTA A TIERRA Neutro 2.2.4

≤ 25ohmios ≤ 15ohmios ≤ 25ohmios

Ventilación

La ventilación será natural la cual según cálculos adjuntos tendrá un caudal de ingreso de aire de 0.674m3/s en un área de 2.420m 2 en el techo de la subestación. El ciclo de renovaciones de aire por minuto estará en un intervalo de 1 a 5 según lo establecido para celdas de transformación

Inicio de Obra

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3 CALCULOS JUSTIFICATIVOS (Tensión de operación de 10kV)

Datos Generales para Cálculo Tensión Nominal (kV) (Media Tensión) Tensión Nominal (kV) (Baja Tensión) Potencia Nominal (kVA) Fases Frecuencia (Hz) Longitud Línea Subterránea (km) 3.1

10 0.23 - 0.46 630 3 60 0.205

Selección del cable La selección de la sección adecuada de un cable queda determinada según lo siguiente: 3.1.1

Selección del Cable por Capacidad de Corriente.

Factores de corrección según el CNE, por: -

FC por resistividad térmica del terreno FC por profundidad de tendido a 1.20m FC de temperatura del suelo a 30°C

: 1.00 (100°C-cm/W). : 0.95 : 0.91

Factor de corrección total Kt=1.00 x 0.95 x 0.91 Factor de corrección total Kt=0.8645 La corriente está determinada por la siguiente fórmula:

In = kVA / (1.73 x kV) La corriente nominal In =630 (1.73 x 10) La corriente nominal In =36.41 A La corriente de diseño se determina de la siguiente forma: La corriente diseño Id = In x 1.25 La corriente diseño Id = 45.52 A La corriente corregida se determina de la siguiente forma: La corriente corregida Ik = Id/Kt La corriente corregida Ik = 52.65 A Capacidad de corriente del cable de energía N2XSY de sección 3-1x50mm2. Ic = 250A > 52.65 Por lo tanto definimos preliminarmente el cable de energía N2XSY de sección 3-1x50mm2, cuya capacidad de conducción de corriente 250A

Inicio de Obra

14


3.1.2

Selección del Cable por Caída de Tensión

Caida de Tensión Corriente Nominal (In) Longitud del Cable (km) Resistencia del Cable (ohmios/km) Reactancia del Cable (ohmios/km) Cos ø Sen ø

36.41 0.205 0.4940 0.2761 0.85 0.53

La Caída de Tensión está determinada por la siguiente fórmula: ∆V = 1.73 x L x In x (R x cosø + X x senø)

La caída de tensión La caída de tensión porcentual

∆V=7.31V % ∆V=0.07%

Por lo tanto definimos que la caída de tensión porcentual es menor del 3.5% permitido a una tensión de 10kV.

3.1.3

Corriente de cortocircuito para el cable

Bajo condiciones de corto circuito se incrementa con rapidez la temperatura de los elementos metálicos de los cables d energía (conductor y pantalla o cubierta metálica) Cuando se trata de analizar el comportamiento en condiciones de cortocircuito con parámetros perfectamente definidos, la fórmula para calcular la capacidad que pueda soporta el cable en un tiempo determinado es:

Icc = (0.143 x S) / t0.5 La corriente de corto circuito Icc = (0.143 x 50) / 0.02 0.5 La corriente de corto circuito Icc = 50.56 kA

Inicio de Obra

15


3.2

Estudio de Coordinación de la Protección del Sistema Eléctrico 10kV Para el estudio de la coordinación de la protección ubicaremos los puntos de interconexión del proyecto

Punto 0 Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4

3.2.1

Puntos de Interconexión del Proyecto Línea en Media Tensión Luz del Sur Punto de Medición a la Intemperie PMI Barra de Media Tensión en la llegada a la Subestación Interior Barra de Baja Tensión 220 V Barra de Baja Tensión 440 V

Corriente de cortocircuito en Punto 1 (Luz del Sur PMI)

a. Cálculo de la impedancia en el Punto 1. Hallamos la reactancia de la red

Z1 = Vn2 / Pcc1 La reactancia de la red Z1 = 10 2 / 100 La reactancia de la red jX1 = Z1 La reactancia de la red jX1 = Z1= j1.0 Ω b. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 1.

Icc1 = Vn / (1.73 x Z1) La corriente de cortocircuito I cc1 =10 / 1.73 x 1.0 La corriente de cortocircuito Icc1 = 5.78kA

Inicio de Obra

16


3.2.3

Corriente de cortocircuito en Punto 2 (Barra de MT)

a. Cálculo de la impedancia en el Punto 2

Z2 = Z1 + Zcable Zcable = R x L + jX x L De los datos del cable subterráneo obtenemos La impedancia del cable subterráneo Z cable =0.1013 + j0.0566 La impedancia en el Punto 2 La impedancia en el Punto 2 La impedancia en el Punto 2

Z 2 = j1.0 + 0.1013 + j0.0566 Z 2 = 0.1013 + j1.0566 (rectangular) Z 2 = 1.0614Ω (módulo)

b. Cálculo de la potencia de cortocircuito en el Punto 2

Pcc2 =Vn2 / Z2 La potencia de cortocircuito en el Punto 2 P cc2 =102 / 1.0614 La potencia de cortocircuito en el Punto 2 P cc2 =94.22 MVA c. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 2

Icc2 = Vn / (1.73 x Z2) La corriente de cortocircuito I cc2 =10 / 1.73 x 1.0614 La corriente de cortocircuito Icc2 = 5.45kA

3.2.4

Corriente de cortocircuito en Punto 3 (Barra de BT)


Z3 Ztransformador Z(MT-BT)

= Ztransformador + Z(MT-BT) = [VBT2 / Ptransformador] x Vcc transformador ] = Z2 x (VBT / VMT)2

La impedancia del trafo La impedancia del trafo

Z transformador = [2202 / 315] x 2.70% Z transformador = j0.00414

La impedancia MT - BT La impedancia MT - BT La impedancia MT - BT

Z (MT-BT) = (0.1013 + j1.0566) x (220 / 10000) 2 Z (MT-BT) = (0.1013 + j1.0566) x 0.000484 Z (MT-BT) = 0.00005 + j0.00051 Ω

La impedancia en el Punto 3 Inicio de Obra

Z 3 =j0.00414 + j0.00051 + 0.00005

17


La impedancia en el Punto 3 La impedancia en el Punto 3

Z 3 = 0.00005 + j0.00465 (rectangular) Z 3 = 0.00465 Ω (módulo)

b. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 3

Icc3 = VBT / (1.73 x Z3) La corriente de cortocircuito en el Punto 3 La corriente de cortocircuito en el Punto 3

3.2.5

I cc3 =0.23 / (1.73 x 0.00465) Icc3 =28.59 kA

Corriente de cortocircuito en Punto 4 (Barra de BT)








La impedancia en el Punto 4 La impedancia en el Punto 4 La impedancia en el Punto 4

Z 4 =j0.0223 + j0.00205 + 0.000196 Z 4 = 0.000196 + j0.02435 (rectangular) Z 4 = 0.0243 Ω (módulo)



Inicio de Obra

I cc4 =0.46 / (1.73 x 0.0243) Icc4 =10.94 kA

18


3.2.6

Corrientes de Cortocircuito por Vcc del Transformador (Puntos 3 y 4)

Icc3 = (100 x S) / (1.73 x Vcc transformador x VBT) La Icc en el Punto 3 La Icc en el Punto 3

I cc3 =100 x 315 / (1.73 x 2.7 x 220) I cc3 =30.65 kA


I cc4 =100 x 315 / (1.73 x 3.63 x 440) I cc4 =11.40 kA

Conclusión:

De los cálculos se obtienen los siguientes parámetros eléctricos.

Corrientes de Cortocircuito puntos de interconexión Puntos Punto 0 Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4

Inicio de Obra

Ubicación Línea en Media Tensión Luz del Sur Punto de Medición a la Intemperie PMI Barra de Media Tensión en la llegada a la Subestación Interior Barra de Baja Tensión 220 V Barra de Baja Tensión 440 V

Icc (kA) 5.78 5.45 28.59 10.94

19


3.2.7

Dimensionamiento de los fusibles 10kV

Por corriente de inserción l Inrush: Por corriente máxima admisible (efectos térmicos) l kterm

12In 20In

0.1s 2.0s

Corriente de inserción l Inrush = 12ln = 437.04 A (0.1s) Corriente de efectos térmicos lkterm = 20ln = 728.40 A (2.0s)

Por lo tanto definimos que los fusibles que usaremos para la tensión de 10kV serán de 80A o 63A

El gráfico muestra las características de la familia de curvas para las diferentes capacidades de los fusibles tipo HH, estas características son iguales para todas las tensiones nominales y son registradas desde la condición fría. Las secciones con líneas punteadas indican zonas de interrupción incierta. El fusible de capacidad de 63 Amperios es el seleccionado por reunir las características para el presente estudio de coordinación de la protección. La corriente de cortocircuito en el lado de Media Tensión (10kV) es de 5.45kA, lo cual garantiza la protección del sistema ya que el tiempo de actuación del fusible seleccionado será menor de 0.01 segundos. Tiempo instantáneo (MT)

Inicio de Obra

<

0.02 segundos

20


4 CALCULOS JUSTIFICATIVOS (Tensión de operación de 22.9kV)

Datos Generales para Cálculo Tensión Nominal (kV) (Media Tensión) Tensión Nominal (kV) (Baja Tensión) Potencia Nominal (kVA) Fases Frecuencia (Hz) Longitud Línea Subterránea (km) 4.1

22.9 0.23 - 0.46 630 3 60 0.205

Selección del cable La selección de la sección adecuada de un cable queda determinada según lo siguiente: 4.1.1

Selección del Cable por Capacidad de Corriente.

Factores de corrección según el CNE, por: -

FC por resistividad térmica del terreno FC por profundidad de tendido a 1.20m FC de temperatura del suelo a 30°C

: 1.00 (100°C-cm/W). : 0.95 : 0.91

Factor de corrección total Kt=1.00 x 0.95 x 0.91 Factor de corrección total Kt=0.8645 La corriente está determinada por la siguiente fórmula:

In = kVA / (1.73 x kV) La corriente nominal In =630 (1.73 x 22.9) La corriente nominal In =15.90 A La corriente de diseño se determina de la siguiente forma: La corriente diseño Id = In x 1.25 La corriente diseño Id = 19.87 A La corriente corregida se determina de la siguiente forma: La corriente corregida Ik = Id/Kt La corriente corregida Ik = 22.99 A Capacidad de corriente del cable de energía N2XSY de sección 3-1x50mm2. Ic = 250A > 22.99 Por lo tanto definimos preliminarmente el cable de energía N2XSY de sección 3-1x50mm2, cuya capacidad de conducción de corriente 250A

Inicio de Obra

21


4.1.2

Selección del Cable por Caída de Tensión

Caida de Tensión Corriente Nominal (In) Longitud del Cable (km) Resistencia del Cable (ohmios/km) Reactancia del Cable (ohmios/km) Cos ø Sen ø La Caída de Tensión está determinada por la siguiente fórmula:

15.9 0.205 0.4940 0.2761 0.85 0.53

∆V = 1.73 x L x In x (R x cosø + X x senø)

La caída de tensión La caída de tensión porcentual

∆V=3.19V % ∆V=0.01%

Por lo tanto definimos que la caída de tensión porcentual es menor del 3.5% permitido a una tensión de 22.9kV.

4.1.3

Corriente de cortocircuito para el cable

Bajo condiciones de corto circuito se incrementa con rapidez la temperatura de los elementos metálicos de los cables d energía (conductor y pantalla o cubierta metálica) Cuando se trata de analizar el comportamiento en condiciones de cortocircuito con parámetros perfectamente definidos, la fórmula para calcular la capacidad que pueda soporta el cable en un tiempo determinado es:

Icc = (0.143 x S) / t0.5 La corriente de corto circuito Icc = (0.143 x 50) / 0.02 0.5 La corriente de corto circuito Icc = 50.56 kA

Inicio de Obra

22


4.2

Estudio de Coordinación de la Protección del Sistema Eléctrico 22.9kV Para el estudio de la coordinación de la protección ubicaremos los puntos de interconexión del proyecto

Punto 0 Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4

4.2.1

Puntos de Interconexión del Proyecto Línea en Media Tensión Luz del Sur Punto de Medición a la Intemperie PMI Barra de Media Tensión en la llegada a la Subestación Interior Barra de Baja Tensión 220 V Barra de Baja Tensión 440 V

Corriente de cortocircuito en Punto 1 (Luz del Sur PMI)

a. Cálculo de la impedancia en el Punto 1. Hallamos la reactancia de la red

Z1 = Vn2 / Pcc1 La reactancia de la red Z1 = 22.9 2 / 200 La reactancia de la red jX1 = Z1 La reactancia de la red jX1 = Z1= j2.62 Ω b. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 1.

Icc1 = Vn / (1.73 x Z1) La corriente de cortocircuito I cc1 =22.9 / 1.73 x 2.62 La corriente de cortocircuito Icc1 = 5.05kA

Inicio de Obra

23


4.2.2 Corriente de cortocircuito en Punto 2 (Barra de M T)


Z2 = Z1 + Zcable Zcable = R x L + jX x L De los datos del cable subterráneo obtenemos La impedancia del cable subterráneo Z cable =0.1013 + j0.0566 La impedancia en el Punto 2 La impedancia en el Punto 2 La impedancia en el Punto 2

Z 2 = j2.62 + 0.1013 + j0.0566 Z 2 = 0.1013 + j2.6766 (rectangular) Z 2 = 2.6785Ω (módulo)

b. Cálculo de la potencia de cortocircuito en el Punto 2

Pcc2 =Vn2 / Z2 La potencia de cortocircuito en el Punto 2 P cc2 =22.92 / 2.6785 La potencia de cortocircuito en el Punto 2 P cc2 =195.78 MVA c. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 2

Icc2 = Vn / (1.73 x Z2) La corriente de cortocircuito I cc2 =22.9 / 1.73 x 2.6785 La corriente de cortocircuito Icc2 = 4.94kA

4.2.3 Corriente de cortocircuito en Punto 3 (Barra de BT)



Inicio de Obra

= Ztransformador + Z(MT-BT) = [VBT2 / Ptransformador x Vcc transformador ] = Z2 x (VBT / VMT)2





24



Z 3 =j0.00447 + j0.00024 + 0.000009 Z 3 = 0.000009 + j0.00471 (rectangular) Z 3 = 0.00471 Ω (módulo)



I cc3 =0.23 / (1.73 x 0.00471) Icc3 =28.23 kA

4.2.4 Corriente de cortocircuito en Punto 4 (Barra de BT)

c. Cálculo de la impedancia en el Punto 4








Z 4 =j0.0236 + j0.00099 + 0.000037 Z 4 = 0.000037+ j0.0245 (rectangular) Z 4 = 0.0246 Ω (módulo)

d. Cálculo de la corriente de cortocircuito en el Punto 3


Inicio de Obra

I cc4 =0.46 / (1.73 x 0.0246) Icc4 =10.80 kA

25


4.2.5 Corrientes de Cortocircuito por Vcc del Transformador (Puntos 3 y 4)


I cc3 =100 x 315 / (1.73 x 2.91 x 220) I cc3 =28.44 kA


I cc4 =100 x 315 / (1.73 x 3.85 x 440) I cc4 =10.75 kA

Conclusión:

De los cálculos se obtienen los siguientes parámetros eléctricos.

Corrientes de Cortocircuito puntos de interconexión Puntos Punto 0 Punto 1 Punto 2 Punto 3 Punto 4

Inicio de Obra

Ubicación Línea en Media Tensión Luz del Sur Punto de Medición a la Intemperie PMI Barra de Media Tensión en la llegada a la Subestación Interior Barra de Baja Tensión 220 V Barra de Baja Tensión 440 V

Icc (kA) 5.05 4.94 28.23 10.80

26


4.2.6 Dimensionamiento de los fusibles 22 .9kV

Por corriente de inserción l Inrush: Por corriente máxima admisible (efectos térmicos) l kterm

12In 20In

0.1s 2.0s

Corriente de inserción l Inrush = 12ln = 190.80 A (0.1s) Corriente de efectos térmicos lkterm = 20ln = 318.00 A (2.0s)

Por lo tanto definimos que el fusible que usaremos para la tensión de 22.9kV será de 40A

El gráfico muestra las características de la familia de curvas para las diferentes capacidades de los fusibles tipo HH, estas características son iguales para todas las tensiones nominales y son registradas desde la condición fría. Las secciones con líneas punteadas indican zonas de interrupción incierta. El fusible de capacidad de 40 Amperios es el seleccionado por reunir las características para el presente estudio de coordinación de la protección. La corriente de cortocircuito en el lado de Media Tensión (22.9kV) es de 4.94kA, lo cual garantiza la protección del sistema ya que el tiempo de actuación del fusible seleccionado será menor de 0.01 segundos. Tiempo instantáneo (MT)

Inicio de Obra

<

0.02 segundos

27


5 CALCULO DE LAS PLATINAS DE COBRE

5.1

Parámetros de cálculo de Esfuerzo Electrodinámico Icc2 lccm F Mb M’b

Kb Wb

: Corriente de cortocircuito permanente en la subestación particular : Corriente máxima de cortocircuito. : Esfuerzo entre dos platinas en cortocircuito (kg). : Momento flector máximo entre platinas. : Momento resistente necesario : Esfuerzo máximo admisible del cobre (1000 a 1200kg/cm2) : Momento propio de las platinas de cobre.

a. Cálculo de la corriente máxima de cortocircuito l ccm y dimensión de platinas rectangulares de cobre.

Iccm = Icc2 x δ x 1.4142 La corriente máxima de cortocircuito l ccm = 5.45 x 1.8 x 1.4142 La corriente máxima de cortocircuito lccm = 13.87kA Se define por máxima corriente de cortocircuito que la platina rectangular de cobre, en disposición horizontal, tendrá sección transversal 5 x 40 mm, es decir, Ancho Espesor

: b = 4,0cm : h = 0,5cm

Además: Distancia entre apoyos Separación entre fases

: L = 60 cm (al eje) : d = 30 cm (al eje)

b. Cálculo de esfuerzo entre dos platinas en cortocircuito (Kg)

F = [2.04 x (Iccm)2 x L x 10-8] / d El esfuerzo entre dos platinas F = [2.04 x (13.87) 2 x 60 x 10 -8] / 30 El esfuerzo entre dos platinas F = 7.84kg c. Cálculo del momento flector máximo entre platinas

M = (F x L) / 8 El momento flector entre platinas M = ( 7.84 x 0.6) / 8 El momento flector entre platinas M = 0.588 kg - m

Inicio de Obra

28


d. Cálculo del momento propio de las platinas de Cu

Wr = (b2 x h) / 6 El momento propio de las platinas Wr = (4² x 0.5) / 6 El momento propio de las platinas Wr = 1.333 cm³ e. Esfuerzo de flexión de trabajo

Ef = (M / Wr) x 100 El esfuerzo de flexión de trabajo Ef = (0.588 / 1.333) x 100 El esfuerzo de flexión de trabajo Ef = 44.11 kg/cm 2

Por lo tanto definimos que el esfuerzo máximo de flexión admisible por la barra de cobre (cuyo valor es 1200kg/cm2 ) es mucho mayor que el esfuerzo calculado para el nivel de tensión de 10kV, entonces la configuración diseñada es la correcta

Se concluye 5.2

2

→ 1200kg/cm

> 44.11kg/cm2

Parámetros de cálculo de Efectos térmicos (Caso crítico 10kV) ∆Ø

K Ø1 Icc2 lccm t ∆t T (3Ø) T (2Ø) S

: Sobre elevación de temperatura °C. para el cobre se admite máx, 200°C : Constante del material = 0.0058 : Temperatura previa al cortocircuito = 65°C : Corriente de cortocircuito permanente en la subestación particular : Corriente máxima de cortocircuito. : Tiempo de apertura de la protección = 0.02s : Incremento del tiempo de protección : Tiempo para cortocircuito Trifásico = 0,30 a 0,15 : Tiempo para cortocircuito Bifásico = 0,60 : Sección de la barra (200mm 2)

a. Cálculo del tiempo adicional de calentamiento producido cortocircuito (Trifásico)

por la corriente máxima de

∆t = (Iccm / Icc2)2 x T

El Incremento del tiempo de protección ∆t = (13.87 / 5.45) 2 x 0.30 El Incremento del tiempo de protección ∆t = 1.94 segundos b. Cálculo del tiempo adicional de calentamiento producido cortocircuito (Bifásico) ∆t = (Iccm / Icc2)2 x T Inicio de Obra

por la corriente máxima de

29


El Incremento del tiempo de protección ∆t = (13.87 / 5.45) 2 x 0.60 El Incremento del tiempo de protección ∆t = 3.88 segundos

c. Cálculo de la sobre elevación de la temperatura (3Ø) y (2Ø) ∆Ø = [K x Icc2 x (t + ∆t)] / S 2

La sobre elevación de la temperatura (3Ø) ∆Ø = 8.44oC La sobre elevación de la temperatura (2Ø) ∆Ø = 19.29 oC d. Cálculo de la temperatura final de la barra (3Ø) y (2Ø) Øf = Ø1 + ∆Ø

La temperatura final de la barra (3Ø) Øf = 73.44 oC La temperatura final de la barra (2Ø) Øf = 84.29 oC Por lo tanto definimos que la temperatura máxima que soporta el conductor de cobre es de 200 oC y que para las sobre elevaciones de temperatura generadas por los cortocircuitos bifásicos y trifásicos esta es correcta

Se concluye 5.3

o

→ 200

C > 84.29 oC (caso mas crítico)

Parámetros de cálculo por Resonancia Fn E J G

: Frecuencia natural de la platina : Modulo de elasticidad 1.25 x 10 6 kg/cm2 : Momento de inercia de la platina : Peso de la platina

a. Cálculo del momento de inercia de la platina.

J = (h x b3) / 12 El momento de la inercia de la platina J = (0.5 x 4³) / 12 El momento de la inercia de la platina J = 2.66 cm 4 b. Cálculo del peso de la platina

G = [8.89g/cm3 x (b x h) cm2] / 1000g El peso de la platina G = (8.89 x 4 x 0.5)/1000 El peso de la platina G = 0.01778

Inicio de Obra

30


c. Cálculo de la frecuencia natural de la platina

Fn = 112 x [( E x J) / ( G x L4)]0.5 La frecuencia natural Fn = 112 x [(1.25 x 10 6 x 2.66)/(0.01778 x 604 )]0.5 La frecuencia natural Fn = 425.45 Hz Por lo tanto definimos que la resonancia de frecuencia está fuera del límite del +/- 10% de la frecuencia de la red (66Hz) y el doble de la misma (132Hz)

Se concluye

5.4

Fe = 60Hz Fn > 1.1 Fe Fn > 2 x 1.1 Fe

425.45>66 Hz 425.45>132 Hz

Parámetros de cálculo de esfuerzo de aisladores F R R’ δ

: Esfuerzo entre dos platinas en cortocircuito : Esfuerzo resultante en la punta del aislador : Esfuerzo de los aisladores en la punta máx. 400kg : Coeficiente de seguridad resultante

a. Cálculo del esfuerzo resultante en la punta del aislador

R = F / 0.2 El esfuerzo resultante en la punta del aislador R = 7.84 /0.2 El esfuerzo resultante en la punta del aislador R = 39.2 kg Se cumple: R’ ≥ R 400 ≥39.2

El coeficiente de seguridad resultante El coeficiente de seguridad resultante

Inicio de Obra

= 400 / 39.2 δ = 10.20 δ

31


6 CALCULO DE LA VENTILACION DE LA SUBESTACION

6.1

Cálculo de caudal de aire a la entrada y salida por pérdidas totales de energía calorífica en la subestación. a. Cálculo de las pérdidas totales de energía calorífica en la subestación. Transformador de 630 kVA Pcu Pfe Total

= = =

6,21 1,11 7,32

kW kW kW

Celda de MT = Pérdidas totales=

0,50 7,82

kW kW

b. Cálculo del caudal del aire a la entrada y salida de la subestación por perdidas

Qe = [2.93 x 10-3 x (273 + ∆t)] / (t2 – t1) Qe Qs ∆t t1 t2 Pd

: Caudal de entrada de aire de la subestación : Caudal de salida de aire de la subestación : Temperatura en el punto considerado (°C) : Temperatura del aire al ingreso (°C) : Temperatura del aire a la salida (°C) : Potencia total disipada (kW) En los cálculos vamos ha considerar un aumento de temperatura del aire de 15°C y una temperatura del aire ambiente de 35°C

6.2

Caudal de entrada Caudal de entrada

Qe = 2.93 x 10 -³ x 7.82 x [(273 + 35)/15] Qe = 0.470 m³/s

Caudal de salida Caudal de entrada

Qs = 2.93 x 10 -³ x 7.82 x [(273 + 50)/15] Qs = 0.493m³/s

Cálculo de caudal de aire a la entrada por dimensiones de volumen de la subestación y la superficie de ingreso del aire a. Cálculo del volumen de la subestación

V subestación = A subestación x h subestación

Inicio de Obra

32


Vs As hs

: Volumen de la Subestación : Área de la Subestación : Altura de la Subestación Volumen de la subestación Volumen de la subestación

Vs = Vs =

(7.55 x 5.95) x 4.50 202.15m 2

b. Cálculo del caudal del aire a la entrada

Qe = CFM x 4.71945 x 10 -4 Qe = [Vsubestación / Ns] x 4.71945 x 10-4 Qe Vsubestación Ns CFM

: Caudal de entrada de aire de la subestación : Volumen de la subestación (pies) : Renovaciones de aire por minuto (1 a 5) – Subestaciones interiores : Caudal en pies cúbicos por minuto Volumen de la subestación V s = (7.55) x (5.95) x (4.50) Volumen de la subestación V s = 202.2 m3 1 pie = 0.3048 m (1 pie)3 = (0.3048 m)3 1 pie3 = 0.0283 m2 Volumen de la subestación V s = 202.2 / 0.0283 Volumen de la subestación V s = 7144.88 pies3

c. Cálculo de la superficie de ingreso del aire

Qe = (7144.88/5) x 4.71945 x 10 -4 Qe = 0.674 m3/s Sentrada = Qe / Vaire Sentrada Qe Vaire

: Caudal de entrada de aire de la subestación : Caudal de entrada a la subestación : Velocidad del aire (0.5m/s) Sección de ingreso de aire Sección de ingreso de aire

S entrada = S entrada =

0.674 / 0.5 1.348 m2

Por lo tanto definimos que el área de ingreso de aire a la subestación debería ser de 1.348m2 entonces se utilizará ventilación natural en un área de ingreso de 2.420m 2 en el techo de la subestación

Inicio de Obra


33

7

CALCULO DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

7.1 Cálculo de pozo a tierra de Media Tensión Para el cálculo de la resistencia del pozo a tierra se toman los valores de resistividad promedio (Ω-m), obtenidos del estudio de resistividad en el lugar de aplicación del pozo de Media Tensión en la subestación. Los valores promedios de la resistividad obtenidos de dicho estudio son ρ (Ω-m)Promedio

60.6

81.24

99.71

118.25

121.89

124.22

119.85

105.81

De los valores se obtiene en promedio una resistencia de 104 Ω-m. a. Cálculo de la resistencia para un electrodo Parámetros: Resistividad promedio ( ) Longitud de la varilla (L) Diámetro de la varilla (d)

= 104 Ω-m = 2.40 m = 0.019 m

Reemplazando valores en la siguiente fórmula:

RT = [ / (2 x π x L) ] x [ Ln(2 x L / d) – 1] La resistencia del pozo

R T =31.26 Ω

Con una adecuada técnica de construcción y tratamiento de terreno (utilizando tierra vegetal zarandeada con aditivo sanik-gel), se logra reducir la resistencia del pozo a un valor menor al 50% del valor inicial. Se obtiene un nuevo valor de resistencia: La resistencia R1 = RT x 0.50 Ω La resistencia R1 = 15.63 Ω Se comprueba que el valor de la resistencia para el pozo (15.63 Ω) es menor a 25 Ω (Media Tensión) b. Cálculo de la sección del conductor a tierra por capacidad térmica admisible

Sconductor =[ Icc2 x (t)0.5] / 0.1383 S Icc2 t

Inicio de Obra

: Sección del conductor en mm2 : Corriente de cortocircuito permanente en la subestación particular : Tiempo de apertura de la protección = 0.02s

34


Sección del conductor S = [5.45 x 0.02 0.5] / 0.1383 Sección del conductor S = 5.57mm 2 c. Cálculo de la sección del conductor a tierra por densidad de corriente en A/mm 2

Sconductor = Icc2 x 103 / σ S Icc2 σ

: Sección del conductor en mm2 : Corriente de cortocircuito permanente en la subestación particular : Densidad de corriente en condiciones de corto circuito Cu( σ) = 160 Sección del conductor S = 5.45 x 10 3 / 160 Sección del conductor S = 34.06 mm 2

Por lo tanto definimos para el proyecto de media tensión usaremos un conductor de puesta a tierra de 70mm2 el cual garantizaría la protección en la subestación particular

7.2

Cálculo de pozo a tierra de Baja Tensión Para el cálculo de la resistencia del pozo a tierra se toman los valores de resistividad promedio (Ω-m), obtenidos del estudio de resistividad en el lugar de aplicación del pozo de baja tensión en la subestación. Los valores promedios de la resistividad obtenidos de dicho estudio son: ρ (Ω-m)Promedio

58.32

75.11

85.11

88.17

51.48

74.87

122.13

125.43

De los valores se obtiene en promedio una resistencia de 85 Ω-m. a. Cálculo de la resistencia para un electrodo Parámetros: Resistividad promedio ( ) Longitud de la varilla (L) Diámetro de la varilla (d)

= 85 Ω-m = 2.40 m = 0.019 m

Reemplazando valores en la siguiente fórmula:

RT = [ / (2 x π x L) ] x [ Ln(2 x L / d) – 1] La resistencia del pozo

R T =25.55 Ω

Con una adecuada técnica de construcción y tratamiento de terreno (utilizando tierra vegetal zarandeada con aditivo sanik-gel), se logra reducir la resistencia del pozo a un valor menor al 60% del valor inicial. Se obtiene un nuevo valor de resistencia: Inicio de Obra

35


La resistencia R1 = RT x 0.40 Ω La resistencia R1 = 10.22 Ω Se comprueba que el valor de la resistencia para el pozo (10.22 Ω) es menor a 15Ω (Baja Tensión) b. Cálculo de la sección del conductor a tierra por capacidad térmica admisible

Sconductor =[ Icc3 x (t)0.5] / 0.1383 S Icc3 t

: Sección del conductor en mm2 : Corriente de cortocircuito en la barra de baja tensión (220V – 10kV) crítico : Tiempo de apertura de la protección = 0.02s Sección del conductor S = [28.59 x 0.02 0.5] / 0.1383 Sección del conductor S = 29.23mm 2

c. Cálculo de la sección del conductor a tierra por densidad de corriente en A/mm 2

Sconductor = Icc3 x 103 / σ S Icc3 σ

: Sección del conductor en mm2 : Corriente de cortocircuito en la barra de baja tensión (220V – 10kV) crítico : Densidad de corriente en condiciones de corto circuito Cu( σ) = 160 Sección del conductor S = 28.59 x 10 3 / 160 Sección del conductor S = 178.06 mm 2

Por lo tanto definimos para el proyecto de baja tensión usaremos un conductor de puesta a tierra de 95mm2 el cual garantizaría la protección en la subestación particular

Inicio de Obra

Expediente Luz Del Sur (Inicio de Obra) Revisión 01

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