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Ejemplos de cálculo de mallas de puesta a tierra en subestaciones
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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍSO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA CURSO EIE 684-01 PROYECTO SUBESTACIONES ELÉCTRICAS Y LÍNEAS DE TRANSMISIÓN Profesor : Carlos Rojas Agüero EJEMPLOS DE CÁLCULO DE MALLA DE PUESTA A TIERRA EN SUBESTACIONES Resumen Proyecto Suministro Eléctrico Enap Refinerías Aconcagua Noviembre Marzo 2021 2005 TEMARIO ➢ Malla rectangular con barras (Uso de ecuaciones de Schwarz en un terreno de un estrato). ➢ Malla rectangular con barras (Uso de ecuaciones de Schwarz en un terreno de dos estratos). ➢ Malla compuesta por una barra. ➢ Malla cuadrada sin uso de barras. ➢ Malla cuadrada con uso de barras. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 Ejemplo malla rectangular con barras (Uso de ecuaciones de Schwarz en un terreno de un estrato) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DATOS Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 1 - Datos de Terreno Paso 1: Datos de terreno Los datos del terreno en que se instalará la malla de puesta a tierra son los siguientes: ρ = 377 Ωm Resistividad el terreno A = 5.292 m2 Superficie cubierta por la malla de puesta a tierra Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 2 - Selección del Conductor Paso 2: Selección del conductor Para la selección del conductor de la malla de puesta a tierra, se utilizará la corriente de falla a tierra franca. Asumiendo el uso de un conductor de cobre duro a una temperatura ambiente de 40°C, entonces: Akcmil = I1FT ∙ k f ∙ t c Akcmil = 5.174,5 ∙ 7,06 ∙ 0,5 𝐀𝐤𝐜𝐦𝐢𝐥 = 𝟐𝟓, 𝟖𝟑 𝐤𝐜𝐦𝐢𝐥 = 𝟏𝟑, 𝟎𝟕 𝐦𝐦𝟐 Basados en los resultados obtenidos, se puede utilizar un conductor calibre N° 6 AWG, sin embargo, por razones de esfuerzos mecánicos, se utilizará el calibre mínimo N° 2/0 AWG sugerido por la norma. El conductor de cobre N° 2/0 AWG, tiene un diámetro 𝐝 = 𝟎, 𝟎𝟏 𝐦. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 3 - Voltajes de Paso y Contacto Tolerables Paso 3: Cálculos de voltaje de paso y contacto tolerables La malla de puesta a tierra considera el uso de una capa superficial de terreno con las siguientes características: ρS = 2.000 Ωm hS = 0,102 m Resistividad superficial de la capa de terreno Espesor de la capa superficial de terreno Luego el factor de reducción estará dado por: 𝜌 𝜌𝑆 𝐶𝑆 = 1 − 2 ∙ ℎ𝑆 + 0,09 0,09 ∙ 1 − 𝑪𝑺 = 𝟎, 𝟕𝟓𝟐 ℎ𝑠 𝜌𝑠 𝜌 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 3 - Voltajes de Paso y Contacto Tolerables Paso 3: Cálculos de voltaje de paso y contacto tolerables (cont.) Asumiendo que la persona tiene un peso de 50 kg, entonces se tendrá que los voltajes de paso y contacto tolerables serán los siguientes: Voltaje de paso tolerable 𝐸𝑃50 = 1.000 + 6 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝜌𝑆 ∙ 0,116 𝑡𝐶 𝑬𝑷𝟓𝟎 = 𝟏. 𝟔𝟒𝟑, 𝟔 𝑽 Voltaje de contacto tolerable 𝐸𝐶50 0,116 = 1.000 + 1,5 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝜌𝑆 ∙ 𝑡𝐶 𝑬𝑪𝟓𝟎 = 𝟓𝟑𝟑, 𝟗 𝑽 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 4 - Diseño Inicial Paso 4: Diseño inicial El diseño considera una malla de puesta a tierra rectangular que cubre un área de 5.292 m2, con dimensiones de 63 m x 84 m, utilizando el mismo espaciamiento entre conductores paralelos D = 7 m, con 9 filas, 12 columnas y 38 barras de 10 m cada una. La longitud de conductor enterrado, incluida las barras, está dado por: 𝐿 𝑇 = 13 ∙ 63 + 10 ∙ 84 + 38 ∙ 10 𝑳𝑻 = 𝟐. 𝟎𝟑𝟗 𝒎 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 5 - Cálculo Resistencia de Puesta a Tierra Paso 5: Cálculo de la resistencia de puesta a tierra Para el cálculo del valor de la resistencia de la malla de puesta a tierra, se utilizarán las ecuaciones de Schwarz para un terreno homogéneo compuesto por una sala capa. 𝐾1 = 1,44 − 𝐾2 = 5,5 − 2,3 ∙ ℎ 𝑆 8∙ℎ 𝑆 𝐴 𝐵 ℎ 𝐾1 = 1,366 − 0,044 ∙ + 0,15 − 2𝐿𝑐 𝑆 ∙ 𝐴 𝐵 𝑅1 = 𝜌 ∙ 𝑙𝑛 𝜋 ∙ 𝐿𝑐 𝑅2 = 𝜌 8𝐿𝑟 2𝐾2 ∙ 𝐿𝑟 ∙ 𝑙𝑛 −1+ ∙ 2𝜋 ∙ 𝑛𝑟 ∙ 𝐿𝑟 𝑑𝑟 𝑆 𝑅𝑚 = 𝜌 2𝐿𝑐 𝐾1 ∙ 𝐿𝑐 ∙ 𝑙𝑛 + − 𝐾2 + 1 𝜋 ∙ 𝐿𝑐 𝐿𝑟 𝑆 𝑑∙ℎ 2 𝑅1 ∙ 𝑅2 − 𝑅𝑚 𝑅𝑔 = 𝑅1 + 𝑅2 − 2𝑅𝑚 + 𝐾1 ∙ 𝐿𝑐 𝑆 𝐾2 = 5,636 𝑅1 = 2,623 Ω − 𝐾2 𝑛𝑟 − 1 2 𝑅2 = 2,768 Ω 𝑅2 = 2,337 Ω 𝑅𝑔 = 2,509 Ω Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 6 - Corriente Máxima Malla de Puesta a Tierra Paso 6: Corriente máxima de la malla de puesta a tierra Para el cálculo de la corriente máxima de la malla de puesta a tierra, se tiene que: 𝑋 𝑋 3,465 𝑇𝑎 = = = 𝜔𝑅 2𝜋𝑓𝑅 2𝜋 ∙ 50 𝐷𝑓 = −2𝑡𝑓 𝑇𝑎 1+ 1 − 𝑒 𝑇𝑎 𝑡𝑓 𝑻𝒂 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟏𝟎𝟑 𝒔 𝑫𝒇 = 𝟏, 𝟎𝟏𝟎𝟗𝟕 Luego, utilizando el valor de Sf = 0,311, CS = 1,0, y la corriente de falla que se distribuye en la malla es: 𝐼𝐺 = 𝐼𝑓 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝑆𝑓 ∙ 𝐷𝑓 = 5.174,5 ∙ 1,0 ∙ 0,311 ∙ 1,01097 𝑰𝒈 = 𝟏. 𝟔𝟐𝟔, 𝟗 𝑨 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 7 - Cálculo de la Elevación de Potencial Paso 7: Cálculo de la elevación de potencial máximo (GPR) La elevación de potencial máximo en la malla de puesta a tierra está dada por: 𝐺𝑃𝑅 = 𝐼𝐺 ∙ 𝑅𝑔 = 1.626,9 ∙ 2,509 𝑮𝑷𝑹 = 𝟒. 𝟎𝟖𝟏, 𝟗 𝑽 Debido a que GPR > EC50 entonces, se procede a continuar con el paso 8. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto Debido a que la malla de puesta a tierra tiene una configuración rectangular y con barras en su perímetro, entonces: 𝑛𝑎 = 2𝐿𝐶 2 ∙ 1.659 = = 11,286 𝐿𝑃 294 𝑛 = 𝑛𝑎 ∙ 𝑛𝑏 ∙ 𝑛𝑐 ∙ 𝑛𝑑 𝑛𝑏 = 𝐿𝑃 4∙ 𝐴 = 1,005 𝑛𝑐 = 𝑛𝑑 = 1 𝒏 = 𝟏𝟏, 𝟑𝟒𝟒 𝐾𝑖𝑖 = 1 por ser una malla con barras. 𝐾ℎ = 1+ ℎ ℎ0 𝑲𝒉 = 𝟏, 𝟐𝟐𝟓 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto (cont.) 𝐾𝑖 = 0,644 + 0,148𝑛 𝑲𝒊 = 𝟐, 𝟑𝟐𝟑 1 𝐷2 𝐷 + 2ℎ 2 ℎ 𝐾𝑖𝑖 8 𝐾𝑚 = ln + − + 𝑙𝑛 2𝜋 16ℎ𝑑 8𝐷𝑑 4𝑑 𝐾𝑛 𝜋 2𝑛 − 1 𝑲𝒎 = 𝟎, 𝟕𝟔𝟕 Para mallas con barras en el perímetro y en las esquinas: 𝐿𝑥 = 84 𝑚 ; 𝐿𝑦 = 63 𝑚 𝐿𝑀 = 𝐿𝐶 + 1,55 + 1,22 𝐿𝑟 𝐿2𝑋 +𝐿2𝑌 𝐿𝑅 𝐿𝐶 = 1.659 𝑚 𝐿𝑅 = 𝐿𝑟 ∙ 𝑛𝑅 = 10 ∙ 38 = 380 𝑚 𝑳𝑴 = 𝟐. 𝟐𝟗𝟐, 𝟏𝟓 𝒎 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto (cont.) El voltaje de contacto estará dado por: 𝐸𝑚 = 𝜌 ∙ 𝐾𝑚 ∙ 𝐾𝑖 ∙ 𝐼𝐺 377 ∙ 0,767 ∙ 2,323 ∙ 1.626,9 = 𝐿𝑀 2.292,15 𝑬𝒎 = 𝟒𝟕𝟕, 𝟏 𝑽 Debido a que el voltaje de contacto tiene un valor inferior al voltaje de contacto tolerable, se procede con el cálculo del voltaje de paso. 𝐿𝑆 = 0,75 ∙ 𝐿𝐶 + 0,85 ∙ 𝐿𝑅 = 0,75 ∙ 1.659 + 0,85 ∙ 380 𝐾𝑆 = 1 1 1 1 + + 1 − 0,5𝑛−2 𝜋 2ℎ 𝐷 + ℎ 𝐷 𝑳𝑺 = 𝟏. 𝟓𝟔𝟕, 𝟐𝟓 𝒎 𝑲𝑺 = 𝟎, 𝟒𝟎𝟔 El voltaje de paso estará dado por: 𝐸𝑆 = 𝜌 ∙ 𝐾𝑆 ∙ 𝐾𝑖 ∙ 𝐼𝐺 377 ∙ 0,406 ∙ 2,323 ∙ 1.626,9 = 𝐿𝑆 1.567,25 𝑬𝑺 = 𝟑𝟔𝟗, 𝟐 𝑽 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 9 10 - Verificación Voltajes de Paso y Contacto Paso 9: Verificación voltaje de contacto De los resultados obtenidos se determina que el voltaje de contacto calculado para la malla de puesta a tierra es menor que el voltaje de contacto tolerable, por consiguiente, se cumple la condición de seguridad para el voltaje de contacto. Paso 10: Verificación voltaje de paso De los resultados obtenidos se determina que el voltaje de paso calculado para la malla de puesta a tierra es menor que el voltaje de paso tolerable, por consiguiente, se cumple la condición de seguridad para el voltaje de paso. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 11 - Diseño Terminado Paso 11: Diseño terminado De los resultados obtenidos se determina que el diseño cumple con las condiciones de seguridad a las personas ante una falla a tierra en la subestación, por consiguiente el diseño puede ser implementado. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 Ejemplo malla rectangular con barras (Uso de ecuaciones de Schwarz en un terreno de dos estratos) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DATOS Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 1 - Datos de Terreno Paso 1: Datos de terreno Los datos del terreno en que se instalará la malla de puesta a tierra son los siguientes: ρ1 = 420 Ωm Resistividad primera capa del terreno ρ2 = 100 Ωm Resistividad segunda capa del terreno H = 4,61 m Espesor de la primera capa del terreno A = 5.292 m2 Superficie cubierta por la malla de puesta a tierra Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 2 - Selección del Conductor Paso 2: Selección del conductor Para la selección del conductor de la malla de puesta a tierra, se utilizará la corriente de falla a tierra franca. Asumiendo el uso de un conductor de cobre duro a una temperatura ambiente de 40°C, entonces: Akcmil = I1FT ∙ k f ∙ t c Akcmil = 5.174,5 ∙ 7,06 ∙ 0,5 𝐀𝐤𝐜𝐦𝐢𝐥 = 𝟐𝟓, 𝟖𝟑 𝐤𝐜𝐦𝐢𝐥 = 𝟏𝟑, 𝟎𝟕 𝐦𝐦𝟐 Basados en los resultados obtenidos, se puede utilizar un conductor calibre N° 6 AWG, sin embargo, por razones de esfuerzos mecánicos, se utilizará el calibre mínimo N° 2/0 AWG sugerido por la norma. El conductor de cobre N° 2/0 AWG, tiene un diámetro 𝐝 = 𝟎, 𝟎𝟏 𝐦. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 3 - Voltajes de Paso y Contacto Tolerables Paso 3: Cálculos de voltaje de paso y contacto tolerables La malla de puesta a tierra considera el uso de una capa superficial de terreno con las siguientes características: ρS = 2.000 Ωm hS = 0,102 m Resistividad superficial de la capa de terreno Espesor de la capa superficial de terreno Luego el factor de reducción estará dado por: 𝜌𝟏 𝜌𝑆 𝐶𝑆 = 1 − 2 ∙ ℎ𝑆 + 0,09 0,09 ∙ 1 − 𝑪𝑺 = 𝟎, 𝟕𝟓𝟖 ℎ𝑠 𝜌𝑠 𝜌𝟏 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 3 - Voltajes de Paso y Contacto Tolerables Paso 3: Cálculos de voltaje de paso y contacto tolerables (cont.) Asumiendo que la persona tiene un peso de 50 kg, entonces se tendrá que los voltajes de paso y contacto tolerables serán los siguientes: Voltaje de paso tolerable 𝐸𝑃50 = 1.000 + 6 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝜌𝑆 ∙ 0,116 𝑡𝐶 𝑬𝑷𝟓𝟎 = 𝟏. 𝟔𝟓𝟔, 𝟐 𝑽 Voltaje de contacto tolerable 𝐸𝐶50 0,116 = 1.000 + 1,5 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝜌𝑆 ∙ 𝑡𝐶 𝑬𝑪𝟓𝟎 = 𝟓𝟑𝟕, 𝟐 𝑽 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 4 - Diseño Inicial Paso 4: Diseño inicial El diseño considera una malla de puesta a tierra rectangular que cubre un área de 5.292 m2, con dimensiones de 63 m x 84 m, utilizando el mismo espaciamiento entre conductores paralelos D = 7 m, con 9 filas, 12 columnas y 38 barras de 10 m cada una. La longitud de conductor enterrado, incluida las barras, está dado por: 𝐿 𝑇 = 13 ∙ 63 + 10 ∙ 84 + 38 ∙ 10 𝑳𝑻 = 𝟐. 𝟎𝟑𝟗 𝒎 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 5 - Cálculo Resistencia de Puesta a Tierra Paso 5: Cálculo de la resistencia de puesta a tierra Para el cálculo del valor de la resistencia de la malla de puesta a tierra, se utilizarán las ecuaciones de Schwarz para un terreno compuesto por dos capas. 𝐾1 = 1,44 − 𝐾2 = 5,5 − 2,3 ∙ ℎ 𝑆 8∙ℎ 𝑆 − 0,044 ∙ + 0,15 − 𝐴 𝐵 ℎ 𝑆 𝐾1 = 1,366 ∙ 𝐴 𝐵 𝐾2 = 5,636 𝜌𝑎 = 𝐿𝑟 ∙ 𝜌1 ∙ 𝜌2 𝜌1 ∙ 𝐻 − ℎ + 𝜌2 ∙ 𝐿𝑟 + ℎ − 𝐻 𝜌𝑎 = 145,6 Ω𝑚 𝑅1 = ρ1 ∙ 𝑙𝑛 𝜋 ∙ 𝐿𝑐 𝑅1 = 2,922 Ω 𝑅2 = 𝜌𝑎 8𝐿𝑟 2K1 ∙ 𝐿𝑟 ∙ 𝑙𝑛 −1+ ∙ 2𝜋 ∙ 𝑛𝑟 ∙ 𝐿𝑟 𝑑𝑟 𝑆 𝑅𝑚 = 𝜌𝑎 2𝐿𝑐 𝐾1 ∙ 𝐿𝑐 ∙ 𝑙𝑛 + − 𝐾2 + 1 𝜋 ∙ 𝐿𝑐 𝐿𝑟 𝑆 2𝐿𝑐 𝑑∙ℎ 2 𝑅1 ∙ 𝑅2 − 𝑅𝑚 𝑅𝑔 = 𝑅1 + 𝑅2 − 2𝑅𝑚 + 𝐾1 ∙ 𝐿𝑐 𝑆 − 𝐾2 𝑛𝑟 − 1 2 𝑅2 = 1,069 Ω 𝑅𝐦 = 0,903 Ω 𝑅𝑔 = 1,056 Ω Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 6 - Corriente Máxima Malla de Puesta a Tierra Paso 6: Corriente máxima de la malla de puesta a tierra Para el cálculo de la corriente máxima de la malla de puesta a tierra, se tiene que: 𝑋 𝑋 3,465 𝑇𝑎 = = = 𝜔𝑅 2𝜋𝑓𝑅 2𝜋 ∙ 50 𝐷𝑓 = −2𝑡𝑓 𝑇𝑎 1+ 1 − 𝑒 𝑇𝑎 𝑡𝑓 𝑻𝒂 = 𝟎, 𝟎𝟏𝟏𝟎𝟑 𝒔 𝑫𝒇 = 𝟏, 𝟎𝟏𝟎𝟗𝟕 Luego, utilizando el valor de Sf = 0,27, CS = 1,0, y la corriente de falla que se distribuye en la malla es: 𝐼𝐺 = 𝐼𝑓 ∙ 𝐶𝑆 ∙ 𝑆𝑓 ∙ 𝐷𝑓 = 5.174,5 ∙ 1,0 ∙ 0,27 ∙ 1,01097 𝑰𝒈 = 𝟏. 𝟒𝟏𝟐, 𝟓 𝐀 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 7 - Cálculo de la Elevación de Potencial Paso 7: Cálculo de la elevación de potencial máximo (GPR) La elevación de potencial máximo en la malla de puesta a tierra está dada por: 𝐺𝑃𝑅 = 𝐼𝐺 ∙ 𝑅𝑔 = 1.412,5 ∙ 1,056 𝑮𝑷𝑹 = 𝟏. 𝟒𝟗𝟐, 𝟎 𝑽 Debido a que GPR > EC50 entonces, se procede a continuar con el paso 8. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto Debido a que la malla de puesta a tierra tiene una configuración rectangular y con barras en su perímetro, entonces: 𝑛𝑎 = 2𝐿𝐶 2 ∙ 1.659 = = 11,286 𝐿𝑃 294 𝑛 = 𝑛𝑎 ∙ 𝑛𝑏 ∙ 𝑛𝑐 ∙ 𝑛𝑑 𝑛𝑏 = 𝐿𝑃 4∙ 𝐴 = 1,005 𝑛𝑐 = 𝑛𝑑 = 1 𝒏 = 𝟏𝟏, 𝟑𝟒𝟒 𝐾𝑖𝑖 = 1 por ser una malla con barras. 𝐾ℎ = 1+ ℎ ℎ0 𝑲𝒉 = 𝟏, 𝟐𝟐𝟓 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto (cont.) 𝐾𝑖 = 0,644 + 0,148𝑛 𝑲𝒊 = 𝟐, 𝟑𝟐𝟑 1 𝐷2 𝐷 + 2ℎ 2 ℎ 𝐾𝑖𝑖 8 𝐾𝑚 = ln + − + 𝑙𝑛 2𝜋 16ℎ𝑑 8𝐷𝑑 4𝑑 𝐾𝑛 𝜋 2𝑛 − 1 𝑲𝒎 = 𝟎, 𝟕𝟔𝟕 Para mallas con barras en el perímetro y en las esquinas: 𝐿𝑥 = 84 𝑚 ; 𝐿𝑦 = 63 𝑚 𝐿𝑀 = 𝐿𝐶 + 1,55 + 1,22 𝐿𝑟 𝐿2𝑋 +𝐿2𝑌 𝐿𝑅 𝐿𝐶 = 1.659 𝑚 𝐿𝑅 = 𝐿𝑟 ∙ 𝑛𝑅 = 10 ∙ 38 = 380 𝑚 𝑳𝑴 = 𝟐. 𝟐𝟗𝟐, 𝟏𝟓 𝒎 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 8 - Cálculo del Voltaje de Paso y Contacto Paso 8: Cálculo del voltaje de paso y voltaje de contacto (cont.) El voltaje de contacto estará dado por: 𝐸𝑚 = 𝜌𝑎 ∙ 𝐾𝑚 ∙ 𝐾𝑖 ∙ 𝐼𝐺 145,6 ∙ 0,767 ∙ 2,323 ∙ 1.412,5 = 𝐿𝑀 2.292,15 𝑬𝒎 = 𝟏𝟓𝟗, 𝟗 𝑽 Debido a que el voltaje de contacto tiene un valor inferior al voltaje de contacto tolerable, se procede con el cálculo del voltaje de paso. 𝐿𝑆 = 0,75 ∙ 𝐿𝐶 + 0,85 ∙ 𝐿𝑅 = 0,75 ∙ 1.659 + 0,85 ∙ 380 𝐾𝑆 = 1 1 1 1 + + 1 − 0,5𝑛−2 𝜋 2ℎ 𝐷 + ℎ 𝐷 𝑳𝑺 = 𝟏. 𝟓𝟔𝟕, 𝟐𝟓 𝒎 𝑲𝑺 = 𝟎, 𝟒𝟎𝟔 El voltaje de paso estará dado por: 𝐸𝑆 = 𝜌𝑎 ∙ 𝐾𝑆 ∙ 𝐾𝑖 ∙ 𝐼𝐺 145,6 ∙ 0,406 ∙ 2,323 ∙ 1.412,5 = 𝐿𝑆 1.567,25 𝑬𝑺 = 𝟏𝟐𝟑, 𝟖 𝑽 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 9 10 - Verificación Voltajes de Paso y Contacto Paso 9: Verificación voltaje de contacto De los resultados obtenidos se determina que el voltaje de contacto calculado para la malla de puesta a tierra es menor que el voltaje de contacto tolerable, por consiguiente, se cumple la condición de seguridad para el voltaje de contacto. Paso 10: Verificación voltaje de paso De los resultados obtenidos se determina que el voltaje de paso calculado para la malla de puesta a tierra es menor que el voltaje de paso tolerable, por consiguiente, se cumple la condición de seguridad para el voltaje de paso. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PASO 11 - Diseño Terminado Paso 11: Diseño terminado De los resultados obtenidos se determina que el diseño cumple con las condiciones de seguridad a las personas ante una falla a tierra en la subestación, por consiguiente el diseño puede ser implementado. Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 MALLA COMPUESTA POR UNA BARRA ENTERRADA Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DATOS ➢ Resistividad del terreno 100 (Ohm m) ➢ Profundidad enterramiento de la barra 0,5 (m) ➢ Tiempo de operación de las protecciones 0,5 (seg) ➢ Longitud de la barra 3,0 (m) ➢ Corriente de falla 1.000 (A) ➢ Diámetro de la barra 0,01 (m) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DISPOSICIÓN DE LA BARRA 𝜌 = 100 (Ω𝑚) 𝐿 = 3 (𝑚) 𝑑 = 0,01 (𝑚) 𝐼 = 1000 (𝐴) ℎ = 0,5 (𝑚) R= 𝜌 2∙𝐿 ∙ 𝑙𝑛 ∙ 2∙𝜋∙𝐿 𝑑 3∙𝐿+4∙ℎ 𝐿+4∙ℎ 𝑅 = 36,02 (Ω) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 FACTOR DE DECREMENTO 𝐷𝑓 = 𝑡𝑓 𝑇𝑎 −2⋅ 1+ 1 − 𝑒 𝑇𝑎 𝑡𝑓 𝑓 = 50 (𝐻𝑧) 𝑋 =5 𝑅 𝑋 𝑇𝑎 = 2⋅𝜋⋅𝑓⋅𝑅 𝑡𝑓 = 0,5 (𝑠) 𝐶𝑃 = 1,0 𝑆𝑓 = 1,0 𝐷𝑓 = 1,01577 𝐼𝐺 = 𝐶𝑃 ⋅ 𝑆𝑓 ⋅ 𝐷𝑓 ⋅ 𝐼𝑓 𝐼𝐺 = 1.015,77 (𝐴) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CÁLCULO DE POTENCIALES Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CÁLCULO DE POTENCIALES Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CÁLCULO DE POTENCIALES Y 20 19 18 17 16 15 14 Gradiente de Potencial 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 X 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CÁLCULO DE POTENCIALES VC = VG − VS VC : Voltaje de Contacto VG : Voltaje de la Malla VS : Voltaje en la Superficie 𝐼𝐺 = 1015,77 (𝐴) 𝑅 = 36,02 (Ω) 𝑉𝐺 = 𝐼𝐺 ⋅ 𝑅 = 36.588,0 (𝑉) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 MALLA CUADRADA SIN BARRAS Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DATOS ➢ Resistividad del terreno 400 (Ohm m) ➢ Profundidad enterramiento de la malla 0,5 (m) ➢ Tiempo de operación de las protecciones 0,5 (seg) ➢ Área de la malla (70 m x 70 m) 4.900 (m2) ➢ Corriente de falla 6.814 (A) ➢ Resistividad de la gravilla 2.500 (Ohm m) ➢ Espesor de la gravilla 10,2 (cm) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CONFIGURACIÓN DE LA MALLA Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE SUPERFICIE Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE SUPERFICIE Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE CONTACTO Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE CONTACTO Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PERFILES DE POTENCIAL Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PERFILES DE POTENCIAL Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 MALLA CUADRADA CON BARRAS Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 DATOS ➢ Resistividad del terreno 400 (Ohm m) ➢ Profundidad enterramiento de la malla 0,5 (m) ➢ Tiempo de operación de las protecciones 0,5 (seg) ➢ Área de la malla (70 m x 70 m) 4.900 (m2) ➢ Corriente de falla 6.814 (A) ➢ Resistividad de la gravilla 2.500 (Ohm m) ➢ Espesor de la gravilla 10,2 (cm) ➢ Longitud de las barras 3,0 (m) ➢ Diámetro de las barras 0,0158 (m) Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 CONFIGURACIÓN DE LA MALLA Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE SUPERFICIE Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE SUPERFICIE Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE CONTACTO Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 POTENCIAL DE CONTACTO Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PERFILES DE POTENCIAL Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021 PERFILES DE POTENCIAL Resumen EIE 803-01Proyecto Subestaciones Suministro Eléctricas Eléctrico y Líneas Enap de Refinerías Transmisión Aconcagua Carlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo Marzo 2006 2005 2021
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