Diseño de la red de tierra para la subestación las brisas

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

POSGRADO DE INGENIERIA

SISTEMAS DE TIERRAS Y PARARRAYOS

DISEÑO DE LA RED DE TIERRA PARA LA SUBESTACIÓN LAS BRISAS DE CFE

INDICE Página

1. Características generales de la subestación. 3

2. Impedancias equivalentes. 5

3. Calculo de corrientes de falla a tierra. 8

4. Diseño de red de tierra.12

5. Simulación con EDSA. 18

6. Lista de material. 20

7. Diagrama unifilar de la subestación 21

8. Plano de la distribución del equipo en la subestación 22

9. Plano de la distribución del equipo en la subestación con red de tierra. 23

10. Conclusiones. 24

DISEÑO DE LA RED DE TIERRA PARA LA SUBESTACIÓN LAS BRISASDE CFE

1. Características generales de la subestación.

Nombre de la subestación: Las Brisas

Tipo de subestación: Distribución

Para subestaciones de transmisión y subtransmisión el valor de la resistencia de la red de tierra debe ser menor a 1Ω

Para subestaciones de distribución el valor de la resistencia de la red de tierra se considera aceptable si es menor a 5Ω

Relación detransformación: 115/13.8 kV

La subestación cuenta con dos bancos de transformación de 20 MVA formado por un transformador trifásico cada uno, con tensiones nominales de 115/13,8 kV. Con conexión Delta-Estrella y X=13.5%

La subestación cuenta con un transformador trifásico para servicios propios de 300 kVA con tensiones nominales de 13,8/0.22 kV. Con conexión Delta-Estrella y X=5.5%Impedancia equivalente del sistema de secuencia positiva:
Z1=0.0055209+0.0472109i p.u.

Impedancia equivalente del sistema de secuencia cero:
Z0=0.0183137+0.0774964i p.u.

Resistividad del terreno: ρ=75Ωm

Profundidad de la malla: 0.5m

Tiempo de liberación de falla: tf=0.5s

Área que ocupan los equipos de la subestación: 61m x 32m =1952m²

Área cubierta por la red de tierra:A = 62.5m x 33.5m = 2093.75m²

Diagrama unifilar de la subestación

Plano de la distribución del equipo en la subestación

Cambio de base de impedancias

Las impedancias del sistema son valores en p.u. y tienen una potencia base de 100MVA.

La reactancia de los transformadores está dada en porciento y es necesario cambiarlas a valores p.u. con la misma base que el sistema como semuestra a continuación:

Transformador de 20MVA con X=13.5%,

X=0.13510020=0.675 p.u.

Transformador 300kVA con X=5.5%.

X=0.055100000300=18.333 p.u.

2. Impedancias equivalentes.

Diagrama unifilar simplificado:

Diagrama de secuencia positiva:

Diagrama de secuencia negativa:
Reducción de secuencia positiva para falla en bus de 115 kV:

Reducción de secuencia cero parafalla en bus de 115 kV:

Reducción de secuencia positiva para falla en bus de 13.8 kV:



Reducción de secuencia cero para falla en bus de 13.8 kV:


Reducción de secuencia positiva para falla en bus de 220 V:



Reducción de secuencia cero para falla en bus de 220 V:

3. Calculo de corrientes de falla a tierra.

Para el cálculo de la corrientemáxima de la malla se toman en cuenta 2 tipos de falla, la monofásica y bifásica a tierra en cada uno de los buses de nuestro sistema.

En este caso podemos saber que en el bus de 13.8kV la corriente bifásica a tierra va a ser mayor que la monofásica ya que:

Z0Z1=0.3375∠90°0.384750∠89.1778°=0.12985∠179.17°

Z22=0.3375∠90°2 = 0.148032∠178.35°

Z0Z1<Z220.12985∠179.17˚<0.148032∠178.35°

La corriente de secuencia cero para una falla de fase a tierra está determinada por la siguiente ecuación:
I0=EZ1+Z2+Z0

La corriente de secuencia cero para una falla de dos fases a tierra (bifásica a tierra) está determinada por la siguiente ecuación:

I0=EZ2Z22+2(Z0Z2)

La magnitud de la corriente simétrica eficaz para una falla de fase a tierra está definida por la siguiente...
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