Documento contentivo de elementos requeridos para la instalacion de una malla puedta a tierraDescripción completa
Descripción: ejercicios, explicativos de calculo de puesta a tierra.
consideracion generales de orden tecnico parael disrño de una malla de puesta a tierra de una subestacion de potencia
trabajo de procedimiento diseño de malla a tierraDescripción completa
MALLA A TIERRADescripción completa
gisDescripción completa
Descripción: Procedimiento técnico sobre construcción de malla puesta a tierra
GROUND GRID
GROUND GRID
Necesidad de la Malla de Tierra
Proporcionar un circuito de muy baja impedancia para drenar las corrientes de tierra, ya sean debidas a una falla de aislamiento o a la operación de un descargador de sobretensión. Evitar que durante la circulación de estas corrientes de tierra, puedan producirse diferencias de potencial entre distintos puntos de la subestación, que puedan ser peligrosas para el personal.
GROUND GRID
Necesidad de la Malla de Tierra
Proporcionar un circuito de muy baja impedancia para drenar las corrientes de tierra, ya sean debidas a una falla de aislamiento o a la operación de un descargador de sobretensión. Evitar que durante la circulación de estas corrientes de tierra, puedan producirse diferencias de potencial entre distintos puntos de la subestación, que puedan ser peligrosas para el personal.
GROUND GRID
Necesidad de la Malla de Tierra (cont.)
Facilitar mediante sistemas de protecciones la eliminación de las fallas a tierra en los sistemas eléctricos. Dar mayor confiabilidad y continuidad al servicio eléctrico.
GROUND GRID
GROUND GRID
GROUND GRID
GROUND GRID
GROUND GRID
GROUND GRID
GROUND GRID FEM
GROUND GRID
FEM
GROUND GRID
IEEE
GROUND GRID IEEE
GROUND GRID
FEM Puntero Conductor Jabalina Forma Rectangular Forma T Forma L Forma Triangular
IEEE Puntero Forma Rectangular Forma T Forma L Forma Triangular
Nota: Se pueden representar todas
las formas si se selecciona IEEE 80-2000. Para IEEE 80-1986 e IEEE 665-1995 sólo la Forma Rectangular.
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FEM
IEEE
Alerta
Ejecutar Cálculo Optimizar Cond. Optimizar Cond. y Jabalinas Alerta
Gráficos Reportes
Reportes
Ejecutar Cálculo
GROUND GRID
GROUND GRID
Entrada de Datos - Conductores y Jabalinas
GROUND GRID
Entrada de Datos - Conductores y Jabalinas (IEEE)
GROUND GRID
Entrada de Datos - Conductores y Jabalinas (FEM)
GROUND GRID
Entrada de Datos - Terreno
GROUND GRID
GRD Study Case Editor
GROUND GRID
Metodología
Finite Element Method. ANSI/IEEE Std 80-1986. IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding. ANSI/IEEE Std 80-2000. IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding. ANSI/IEEE Std 665-1995. IEEE Guide for Generating Station Grounding.
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Metodología (cont.) FEM: Es basado en el método de imágenes y asume que el
sistema de tierra es una estructura equipotencial. Da resultados exactos para redes de tierra pequeñas (50 x 50 metros) y medianas (250 * 250 metros) tanto para terrenos uniformes como para biestratificados. Maneja configuraciones tanto regulares como irregulares de cualquier tipo de forma. IEEE: Es un método opcional, se puede utilizar para optimizar
conductores y/o jabalinas. Sólo realiza los cálculos para el estrato donde se encuentra enterrada la malla. Sólo se puede añadir una forma bajo estudio.
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Tensiones de Toque (50 kg y 70 kg)
GROUND GRID
Tensiones de Paso (50 kg y 70 kg)
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Factor de Ajuste de la Superficie (Cs)
IEEE Std 80-2000
IEEE Std 80-1986 IEEE Std 665-1995
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Factor de Ajuste de la Superficie (cont.)
Donde: K
ρ ρs
hs
Factor de reflexión. Resistividad del terreno (ohm-m). Resistividad de la capa superficial (ohm-m). Grosor de la capa superficial (m).
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Duración de la Falla
Donde: tf
Duración en segundos de la corriente de falla para determinar el Factor de Decremento ( Df ). ).
tc
Duración en segundos de la corriente de falla para el Dimensionamiento de los Conductores de Tierra.
ts
Duración en segundos de la corriente de choque eléctrico para determinar los niveles permitidos por el cuerpo humano (Tensiones de Toque y Paso).
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Factor de Decremento (Df) Debido a que los cortocircuitos suceden en forma aleatoria con respecto a la onda de tensión y como el contacto puede existir en el momento en que se inicia la falla; se hace necesario suponer una onda de corriente de falla a tierra asimétrica desplazada 100% durante el tiempo del choque eléctrico. El factor de decremento toma en cuenta el efecto del desplazamiento de la corriente continua y la atenuación de las componentes transitorias de corriente alterna y de directa de la corriente de falla.
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Factor de Decremento (cont.)
Donde: Ta Constante de tiempo subtransitoria del sistema equivalente (seg). Ta = X/(wR)
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Dimensionamiento de los Conductores de Tierra
Donde: Akcmil I tc Kf
Area
del conductor (kcmil). Corriente de falla (kA rms). Duración de la corriente de falla (seg). Constante para diferentes materiales a diferentes temperaturas de fusión Tm y una temperatura ambiente de 40°C (ver Tabla 2).
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Dimensionamiento de los Conductores de Tierra (cont.)
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Corriente Máxima de la Malla
Donde: IG Sf Cp
Df 3Io
Corriente Máxima de la Malla. Factor de División de Corriente (Current Division Factor). Factor de Seguridad por Crecimiento del Sistema (Corrective Projection Factor). Factor de Decremento (Decrement Factor). Valor rms de la Corriente de Falla a Tierra (Ground Short-Circuit Current). Ifg = 3Io
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Factor de División de Corriente (Sf) Este factor se refiere a la porción de la corriente de falla que fluye entre la malla de tierra y la tierra circundante. Sf depende de los siguientes parámetros:
-
El lugar de la falla. La magnitud de la impedancia de la malla de tierra de la subestación. Las tuberías enterradas y los cables en las cercanías de o directamente conectadas al sistema de puesta a tierra de la subestación. Los cables de guarda, neutros u otras trayectorias de retorno a tierra.
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Factor de Seguridad por Crecimiento del Sistema (Cp) Resulta prudente tomar un margen adecuado para estimar los aumentos futuros de las corrientes de falla por aumento de la capacidad del sistema eléctrico o por interconexiones posteriores, pues las modificaciones a la malla de tierra resultan costosas y generalmente se omiten dando motivo a introducir inseguridad en el sistema. Este efecto puede tomarse en cuenta disminuyendo la impedancia del sistema o aplicando un factor de seguridad al valor calculado de la corriente de falla.
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Resultados FEM
IEEE
GROUND GRID
Resultados (cont.) FEM
GROUND GRID
Resultados (cont.) FEM y IEEE
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GPR (Ground Potential Rise) Máxima elevación de potencial en la malla de una subestación con respecto a un punto distante que se asume que está al potencial de tierra remoto. GPR = IG * Rg
(V)
Si “GPR > Etouch tolerable” se calculan las tensiones de malla y de paso en caso de falla; si “GPR < Etouch tolerable”, entonces el diseño ha concluido.
GROUND GRID
Rg (Resistencia del Sistema de Tierra)
Donde: LT A h
Longitud
total del conductor (m). Área de la malla de tierra (m2). Profundidad de enterramiento de la malla (m).
GROUND GRID
Tips Normalmente tf, tc y ts se asumen iguales y deberán reflejar el tiempo máximo de despeje de la falla (incluyendo el respaldo). Los rangos más comunes están entre 0,25 seg. hasta 1 seg. Sf y Cp al fijarlos en 100% dan el diseño más conservador. Sf =100% significa que toda la intensidad de la corriente de falla va a la malla. Si se fija Cp=100% se deberá utilizar el
nivel de cortocircuito máximo esperado (año horizonte, máxima expansión, etc.).
GROUND GRID
Tips (cont.) Una malla de tierra típica para una subestación incluye conductores de cobre 4/0 enterrados entre 0,3 y 0,5 metros (12-18 pulgadas), separados de 3 a 7 metros. Las jabalinas penetrando el suelo de baja resistividad son hasta ahora más efectivas en disipar corrientes de falla siempre que el suelo sea de dos capas o múltiples capas. Las capas superiores del suelo tienen una resistividad mucho más alta que las capas inferiores.
GROUND GRID
Tips (cont.) En transmisión usualmente Rg es menor o igual a 1 Ω. En distribución usualmente el rango aceptable es desde 1 Ω hasta 5 Ω. Entre más grande sea el área que ocupa la malla de tierra, más baja será Rg, y por lo tanto, el valor de GPR será menor.
