Proyecto De Malla De Tierra Para Una Subestación De 66Kv

Objetivo:
El presente documento tiene por objetivo verificar la capacidad de la Malla de Tierra para soportar cortocircuitos a tierra que se puedan producir en la misma, así como evaluar la seguridad de las personas, que se encuentran dentro de la Subestación en el momento que ocurra una falla a tierra, de acuerdo a lo estipulado en la Norma ANSI/IEEE80-86.

Criterios y Parámetros adoptadosDimensionamiento del conductor
El dimensionamiento del conductor de la malla de tierra será efectuado conforme a la Norma ANSI/IEEE80-86.
Corriente de Cortocircuito en kA eficaz fase-tierra en la barra de 66 kV de la Subestación Villeta 3.97kA (visto y considerando la falta de datos, tomamos un 20% a mas del nivel de corto de la barra de la Subestación Villeta).
Imax: 4.764kA
duración delcortocircuito
tc: 0.5s
El límite térmico de los conductores estará determinado por el empalme empleado, se considera el de compresión, en consecuencia se tomaran los siguientes valores:
Temperatura de Operación del conductor en ºC
Ta:40
Temperatura Máxima en el conductor ( con empalmes a compresión) en ºC
Tm:250

Resistencia de la Malla de Tierra y Resistividad del Terreno
Para el calculose requiere como dato la resistividad del terreno: se empleara el valor de la resistividad aparente resultante de las mediciones en el terreno:
ρ: 253 Ohm-metro
Por otro lado, para la evaluación de las tensiones admisibles en la Malla, se requiere la resistividad de la capa superficial de la Subestación que esta cubierta por piedra triturada, cuya resistividad es:
ρs:3000 Ohm-metro.

Tensionesmáximas admisibles
Las tensiones máximas admisibles serán definidas de acuerdo a lo indicado en la Norma ANSI/IEEE80-86.

Factor de reducción
Las tensiones de paso y de toque máximas admisibles dependen de la resistividad del terreno. En la Subestación se tienen 2 capas: el terreno y la piedra triturada, por lo tanto se debe evaluar la reducción debido a la reflexión.
El factor de reflexiónesta dado por la siguiente expresión






K=-0.8444

Con este valor y para un espesor de la capa de piedra triturada hs se aplica la siguiente ecuación para el cálculo del coeficiente de reducción Cs
hs=0.10m










Cs:0.5771

Duración del cortocircuito
Para determinar las máximas tensiones admisibles se considerara que el tiempo de duración del cortocircuito será ensegundos:
ts: 0.2s

Valores máximos admisibles
La seguridad de una persona depende de la cantidad de energía que puede absorber por un cierto tiempo, que en este caso será la duración de la falla. En consecuencia, las tensiones máximas admisibles son función del peso de la persona y de la duración de cortocircuito.
Según la Norma ANSI/IEEE80-86 pueden considerarse personas de 50kg y 70kg. Paraestas las tensiones máximas admisibles de Paso y de Toque para la seguridad del personal, están dadas por las siguientes expresiones.





Ep70=3997.83 V




Ec70=1262.75 V

Calculo del Conductor
Datos del conductor
De la Tabla 1 de la Norma ANSI-IEEE 80-86 se obtienen las siguientes constantes para cable de cobre desnudo del tipo semi-duro de 100% de conductividad
[pic]Coeficiente térmico de resistividad en 1/ºC ( a la temperatura de referencia 20ºC)
αr: 0.00393
Inverso del coeficiente térmico de resistividad a 0ºC
K0:234
Resistividad del conductor de la Malla en micro-ohm-cm (a la temperatura de referencia 20ºC)
ρr:1.7241
Factor de Capacidad Térmica en J/cm3-ºC
TCAP:3.422

Calculo de la Sección
La sección mínima del conductor en mm cuadrados esta expresadapor la formula dada en la Norma ANSI/IEEE80-86, que es:






A=19.87 mm2


Adoptamos 2/0 AWG ya que consideraremos futuras ampliaciones y estando del lado de la seguridad.
A: 67.46 mm2
Resistencia de la Malla de Tierra
Datos de la Geometría de la Malla
Las longitudes de los conductores fueron tomados de los planos proveídos. Por tanto los valores a considerar los siguientes....