Metodología para el diseño de una puesta a tierra en una ssee

METODOLOGIA PARA EL CALCULO DE UN SISTEMA DE PUESTA ATIERRA EN UNA SS.EE
1. OBJETIVO
Lograr un manual para el diseño de aterramientos de protección en subestaciones y sistemas eléctricos, respetando las normas del IEEE.
La intención de este manual es dar lineamientos e información pertinente para prácticas de aterrizaje seguro en el diseño de subestaciones de C.A.

2. NORMA
La normaaplicable para el diseño de la malla a tierra es:
* Norma IEEE Std 80-2000 “Guide for Safety in AC Substation Grounding”

3. ALCANCES
Este manual está relacionado, principalmente, con subestaciones exteriores de C.A, ya sean convencionales ó con aislamiento de gas. Se incluyen las subestaciones de distribución, transmisión y plantas de generación. Con el cuidado adecuado, losmétodos que se describen, también se aplican a las partes interiores de tales subestaciones ó a las subestaciones que están totalmente en el interior.
Los problemas peculiares de las subestaciones de C.D. y el análisis cuantitativo de los efectos de las descargas eléctricas (lightning surges) están fuera de alcance de este manual.

4. DESARROLLO
4.1 Parámetros para el diseño de PATs
a. LaEvaluación de la corriente de Falla para el Diseño de PAT
* La máxima corriente de falla (IF) Inicial a tierra
* Deberá ser determinada para las condiciones más favorables, en caso de falla fase-tierra, la corriente de falla de secuencia cero es: (IF = 3I0)
* En algunos casos se tomara el máximo valor simétrico eficaz (I’’), en el instante inicial; según la expresión simplificada.I0=V3RF+R1+R2+R0+X1+X2+X0
I''=VX''1+X2+X0
V : Tensión Fase- neutro (Voltios), Resistencia de falla (RF≈0)
R1, R2, R0: Resistencias de secuencia (Ohm)
X1, X2, X0: Reactancias de secuencia (Ohm), Subtransitoria (X’’1=X1)
* Aplicación de correcciones por duración y por incremento de Pcc futuro
* Por falla de corta duración : 6 c/s , hasta 25% Adicional
* Por falla deDuración Media: 15 c/s, hasta 10% Adicional
* Por incremento de Pcc: Factor % Adicional (dato de planeamiento)
* Corriente Neta a ser dispersada por la PAT
La disminución de IF corregida puede superar el 60%, según el número de líneas y alimentadores con C.G. que participa con la RPT≤ 1 Ω; Ej. Para una subestación con dos líneas y dos alimentadores se tendrá:
IF Diseño≈ 0.4 -0.5 IF
b. Laresistencia (impedancia) de dispersión para el diseño de las PATs
Las Normas establecen en forma genérica que para LLEE no debe superar 25 Ω, pero en la práctica se requiere mucho menores (< 15 Ω), y especialmente en MT (< 10 Ω); asimismo para las SSEE, se estipulan límites máximos según:
* SS.EE. de pequeña cobertura (MT/BT), RT < 5 Ω
* SS.EE. de gran cobertura (AT/MMT), RT< 1 Ω
c. El potencial Máximo de dispersión (PMD) de una PAT
Las normas limitan dicho potencial a 5 kV por sobre el potencial natural del suelo (V =0, tierra remota), dado que resultan de la circulación de la Corriente de Falla por la Resistencia de dispersión (RT) de la PAT.

4.2 Aplicaciones al diseño de aterramientos
El método IEEE Std-80 es el más completo; cuando se prevee eltránsito de personas y/o animales se utilizan electrodos horizontales en disposición cerrada (Redes Malladas), en otros casos la elección es libre.
* Las PATs en instalaciones transitables, deben cumplir con potenciales de Toque y de paso no peligrosos y con una Baja Impedancia de Dispersión.
* Las PATs en instalaciones no transitables, deben cumplir básicamente con la Mínima (Impedancia)Resistencia de Dispersión (RT).
Datos Técnicos Operativos para el Diseño de una Red de PAT
* Área máxima disponible
* Corrientes de Falla en los niveles de Tensión del transformador
* Ampliación futura de la potencia de cortocircuito.
* Tiempo máximo de aclaración de Falla (t) por parte del interruptor
* Resistencia de Dispersión mínima objetivo (RT)
* Número de líneas y...