ELECTRICIDAD ELECTRÓNICA AUTOMATIZACIÓN Diseño de un sistema de puesta a tierra en Alta Tensión UNIDAD II UNIDAD II 1 Aprendizajes esperados 2.2.- Propone diseño de un sistema de puestas a tierra en alta tensión, en función de los parámetros de seguridad y mantenimiento, establecidos por la normativa vigente. 2 Criterios de Evaluación 2.2.1.- Calcula tensión de malla y tensión de paso en la periferia, con base en las características del reticulado de una malla en A.T. y de las condiciones de una falla a tierra. 2.2.2.- Desarrolla el diseño de una malla y tensión de malla, tensión de paso, tensión de paso en la periferia. 2.2.3.- Organiza plan de mantenimiento y certificación del estado de un sistema de puestas a tierra en alta tensión. Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión 1 Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión Resistencia Máxima de la Puesta a Tierra La resistencia máxima de la puesta a tierra representa el máximo valor de resistencia que 1 deberá presentar esta, para que su diseño cumpla con los parámetros de seguridad que le impone el sistema eléctrico. Su valor se determina por medio de la siguiente expresión: 𝑅𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝐹𝑁 𝐼𝑓1∅𝑚𝑖𝑛 2 𝑋1 + 𝑋2 + 𝑋0 − 3 2 (Ω) Corriente de Falla Auxiliar Para poder determinar la corriente de falla auxiliar, se debe analizar la curva de operación de la protección del arranque, y a la vez, cumplir con la siguiente desigualdad: Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión La corriente de falla mínima es un dato que depende de la imposición de un tiempo máximo de operación de la protección de respaldo (t1), junto a su curva característica de 1 operación. 𝐼𝑓1∅𝑚𝑖𝑛 = 3 ∗ 𝑉𝐹𝑁 (3 ∗ 𝑅𝑆𝑐ℎ )2 +(𝑋1 + 𝑋2 + Parámetros del Sistema 𝑉𝐹𝑁 𝑋1 = 𝑋2 = (Ω) 𝐼𝑐𝑐 3∅ 𝑋0 = 3 ∗ 𝑉𝐹𝑁 − 𝑋1 + 𝑋2 (Ω) 𝐼𝑐𝑐 1∅ 𝑋0)2 (𝐴) Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión Gradientes de Potencial 1 𝑉𝐶 = 116 + 0.17 ∗ 𝜌𝑠 𝑉𝑃 = 𝑉𝑚 = 𝑡 116 + 0.7 ∗ 𝜌𝑠 𝑡 (𝑣) (𝑣) 𝐾𝑚 ∗ 𝐾𝑖 ∗ 𝐼𝑓1∅𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝜌𝑒 ∗ 𝑓𝑑 (𝑣) 𝐿 𝑉𝑝𝑝 = 𝐾𝑠 ∗ 𝐾𝑖 ∗ 𝐼𝑓1∅𝑚𝑖𝑛 ∗ 𝜌𝑒 ∗ 𝑓𝑑 (𝑣) 𝐿 Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión Gradientes de Potencial 1 D = distancia del reticulado. 1 𝐷2 1 3 5 7 𝐾𝑚 = ∗ ln + ∗ ln ∗ ∗ ∗ ⋯ . . (𝑛) 2∗𝜋 16 ∗ ℎ ∗ 𝑑 𝜋 4 6 8 n = [N(A)−2]: nº de términos de la progresión. 1 1 1 1 1 1 1 𝐾𝑠 = ∗ + + ∗ + + +. … . . (𝑛∗ ) 𝜋 2∗ℎ 𝐷+ℎ 𝐷 2 3 4 (𝑛∗ )= [N(A)]: nº de términos de la progresión. Ki = 0.65 + 0.172 * N(A) Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión Factor de decremento de la falla (FD). En un sistema eléctrico los cortocircuitos ocurren, con respecto a la onda de 1 voltaje, en cualquier punto de ella. La asimetría inicial se origina en la presencia de reactancias inductivas en el circuito de falla, lo que hace que el circuito se comporte como si existiera una componente de C.C. en la corriente de falla. Esta componente continua desaparece más o menos rápidamente dependiendo de la relación X/R. El efecto práctico que esta situación acarrea, es que las protecciones deben dimensionarse para corrientes de falla asimétricas, y como los cálculos nos entregan el valor simétrico, se han establecidos factores de asimetría en función de la relación X/R. Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión A este factor de conversión se le denomina factor de decremento, cuyo valor en una aproximación simplificada, se presenta en la tabla contenida en la siguiente 1 página, según recomendaciones de la Norma IEEE80. En el caso de que el tiempo de operación de la protección de respaldo no aparezca directamente en la tabla anterior, el factor de decremento se deberá determinar sobre la base del método de la interpolación lineal. Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión La expresión de la interpolación lineal es: 1 Sección Mínima del Conductor de la Malla El IEEE Std. 80-2000, Guide for Safety in Substation Grounding, la norma aceptada por la industria eléctrica internacional, usa la ecuación de Onderdonk como base para seleccionar el mínimo tamaño del conductor que se funda bajo condiciones de falla. Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión El factor de conexión K varia a causa de la máxima temperatura admisible para los varios tipos de conexiones. 1 De cualquier forma, la sección mínima a utilizar para el conductor de la malla en AT, según normativa nacional, debe ser de 21,2 mm2 . Diseño de un sistema de pueta a tierra en Alta Tensión 1 Evaluación Final del Diseño Una malla a tierra en AT, debe cumplir con los siguientes requerimientos en relación a los gradientes de potencial: 1.- El voltaje de malla debe ser menor o igual al voltaje de contacto (VM ≤ VC). 2.- El voltaje de paso de periferia debe ser menor o igual al voltaje de paso (VPP≤VP). Si 1 y 2 cumplen las condiciones, el diseño es correcto y la malla se construye. Por otro lado, si 1 y/o 2 no se cumplen : - Si Vc < VM se debe aumentar el N° de retículos dentro de la malla - Si Vp < Vpp se debe disminuir el N° de retículos al interior de la malla
