República Bolivariana de Venezuela.

Ministerio Del Poder Popular Para La Educación Superior.

Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”.

Maturín Estado Monagas.

Diseño De Un Sistema De Puesta A Tierra Para Una Subestación 400/230 KV.

Participante:

Bachiller: Gabriela Arismendi C.I: 23.605.412.

Escuela 43 Ing. Eléctrica.

Maturín, enero del 2016.

Índice.

Introducción…………………………………………………………………………………………………..…….…..3

Datos para el calculo de S.P.A.T…………………………………………………………………..………..….4

Para calcular la superficie cubierta por la red de tierra………………………………………..….4

Corriente de cortocircuito…………………………………………………………………………………………………..…4

Radio equivalente de la superficie del terreno………………………………………………………………………5

Longitud total del conductor………………………………………………………………………………………………….5

Cálculo de número de conductores………………………………………………………………………………………5

Corriente del diseño………………………………………………………………………………………………………….….5

Interpolando para encontrar x”/R se tiene………………………………………………………………………....6

Introduciendo datos a la ecuación………………………………………………………………………………………..6

Resistencia de la red……………………………………………………………………………………………………………..6

Radio equivalente de la superficie cada torre, tomando en cuenta que

las bases de las torres son de 8x8 m…………………………………………………………………………………….6

Resistencia de cada torre…………………………………………………………………………………………………….7

Resistencia por kilometro de línea……………………………………………………………………………………….7

Impedancia equivalente…………………………………………………………………………………………………..…7

Impedancia resultante al utilizar 10 hilos de guarda……………………………………………………………7

Corriente de red……………………………………………………………………………………………………………..….8

Potencia de la malla de red………………………………………………………………………………………………...8

Potenciales tolerables al cuerpo humano…………………………………………………………………………10

Longitud de seguridad………………………………………………………………………………………………………10

Conclusión………………………………………………………………………………………………………………………..12

Bibliografía……………………………………………………………………………………………………………………….13

Anexos……………………………………………………………………………………………………………………………..14

Introducción.

La puesta a tierra es un mecanismo de seguridad que forma parte de las instalaciones eléctricas y que consiste en conducir eventuales desvíos de la corriente hacia la tierra, impidiendo que el usuario entre en contacto con la electricidad. Hilo de tierra, pozo a tierra o conexión de puesta a tierra son otros de los nombres que se le otorga a esta unión, que comenzó a utilizarse ya en el siglo XIX. En concreto, se empezó a emplear cuando se extendió el uso de los sistemas de telégrafos. Los sistemas de tierra comprenden: El dispersor. Constituido por un cuerpo metálico o un conjunto de cuerpos metálicos puestos en contacto directo con la tierra y destinados a dispersar las corrientes de tierra. El conducto de tierra. Lo constituye un conductor que sirve para unir las partes de puesta a tierra con el dispersor. Los colectores eventuales de tierra. Conjunto de colectores, en los cuales se hacen más dispersores y conductores de corriente las terminales de ellos. Las principales características que interesan para los sistemas de dispersión son: La corriente de tierra I, que corresponden al valor máximo que se provee de la corriente en amperes que debe ser dispersada en el sistema de tierra. La tensión de tierra V, equivalente a la máxima diferencia de potencial, medida en volts, existente entre el sistema de dispersión y un punto en el infinito, cuando el sistema de tierra dispersa la corriente de tierra I prevista.

La resistencia de tierra R, cuyo valor en ohm se define por medio de la relación entre la tensión y la corriente de tierra, o sea El gradiente de tierra E, que indica en volts/m la diferencia de potencial entre dos puntos de terreno cuya distancia del dispersor varía en un metro. La resistencia del terreno, que indica en 2m el valor de la resistividad del terreno en el cual esta embebido el sistema de dispersión. La malla de tierra es un conjunto de conductores desnudos que permiten conectar los equipos que componen una instalación a un medio de referencia, en este caso la tierra. Tres componentes constituyen la resistencia de la malla de tierra: La resistencia del conductor que conecta los equipos a la malla de tierra. La resistencia de contacto entre la malla y el terreno. La resistencia del terreno donde se ubica la malla. La tensión de paso corresponde a la elevación de potencial debido a la corriente de cortocircuito que circula desde la malla al terreno, y aunque a su vez forzara a que circule una corriente por el cuerpo de una persona que se encuentre parada sobre la malla. La tensión de paso se determina para una distancia entre puntos a considerar con separación de 1 metro.

Datos para calcular el sistema de puesta a tierra para una subestación 400/230KV.

Potencia de cortocircuito máximo: 7500 MVA.

Corriente de cortocircuito máximo: 21,300 A.

Resistividad de terreno (p): 50Ω-m.

Resistividad superficial (piedra) (ps): 2500Ω-m

Profundidad de la red (h): 0.30m

Tiempo de duración de la falla: 20 ciclos.

Longitud de la red de tierra: 650m.

Frecuencia: 60 ciclos/segundo.

Ancho de la red de tierra: 25m.

Relación x/R en el bus (para x”/R=20): 1.03

Hilos de guarda: 12

Resistencia del hilo guarda conductor:

1.- Para calcular la superficie cubierta por la red de tierra:

Donde A: a la longitud de la tierra x el ancho de la misma, la cual da como resultado: 16,250m2.

2.- Corriente de cortocircuito:

ICC = 21.3 KA.

3.- Cálculo de número de conductores:

La separación entre conductores será de 5m lado corto y 25m lado largo, entonces se tiene:

Lado corto: 25/5+1=6 (Lado longitudinal).

Lado largo: 650/25+1=27 (Lado transversal).

4.- Radio equivalente de la superficie del terreno:

5.- Longitud total del conductor:

6.- Corriente del diseño:

7.- Interpolando para encontrar x”/R se tiene:

8.- Introduciendo datos a la ecuación:

9.- Resistencia de la red:

10.- Radio equivalente de la superficie cada torre, tomando en cuenta que las bases de las torres son de 8x8 m:

11.- Resistencia de cada torre:

12.- Resistencia por kilometro de línea:

13.- Impedancia equivalente:

14.- Impedancia resultante al utilizar 10 hilos de guarda:

15.- Corriente de red:

16.- Potencia de la malla de red:

17.- Potenciales tolerables al cuerpo humano:

Potencial de paso:

Potencial de contacto:

18.- Longitud de seguridad:

Conclusión.

La tierra es, en definitiva, una superficie que pueda disipar la corriente eléctrica que reciba. Lo que llamamos puesta a tierra consiste en un mecanismo que cuenta con las piezas metálicas enterradas (denominadas jabalinas, picas o electrodos) y conductores de diferente clases que vinculan los diversos sectores de la instalación. Al aumentar el espaciamiento entre conductores aumenta 233 el voltaje de toque y disminuye el voltaje de paso, por consiguiente al disminuir el espaciamiento, disminuye el voltaje de toque y aumentan el voltaje de paso, por la cual conviene mantener un espaciamiento moderado que mantenga dichos voltajes por debajo de los voltajes tolerables. La profundidad de enterramiento tiene una influencia significativa sobre los voltajes de toque y paso. Para aumentos moderados de la profundidad, el valor del voltaje de toque disminuye, debido a la reducción de la resistencia de la malla y a la reducción correspondiente en el aumento de potencial de la malla. Sin embargo, para incrementos grandes de profundidad el voltaje de toque puede aumentar significativamente. Sin embargo el voltaje de paso disminuye siempre con el aumento de la profundidad.

El área del sistema de aterramiento es el factor geométrico más importante a la hora de determinar la resistencia de la rejilla, ya que este influye directamente en el valor de resistencia, mientras más grande es el área aterrizada, más baja será la resistencia de puesta a tierra y viceversa, mientras más limitada es el área mayor será le resistencia de puesta a tierra. Al conectar a la tierra de la subestación el cable de guarda o el conductor neutro, o ambos y ellos a su vez hacia las estructuras de líneas de transmisión o postes de distribución, tendrá como efecto el incremento del gradiente de potencial en las bases de las torres, mientras se reduce en la subestación. Esto se debe a que cada torre que se encuentra cerca de la subestación compartirá el incremento del GPR en cada incremento de voltaje de la plataforma de aterrizaje de la subestación, cualquiera que sea la causa, en lugar de afectarse solo por una falla aislada en el lugar o por una descarga disruptiva en una de la torres. Por el contrario, cuando ocurre una falla en una torre, el efecto del sistema de aterrizaje que se conecta a la subestación disminuye la magnitud de los gradientes cercanos a la base de la torre.

Bibliografía.

[1] Noriega, E “Diseño de mallas de tierra para subestaciones”, http://www.monografias.com/trabajos21/mallas-de-tierra/mallas-detierra.shtml.

Año 2004.

[2] Hernández, C. “Evaluación de los sistemas de puesta a tierra de

las subestaciones de distribución de Senda” UDO. Escuela de ingeniería

Eléctrica 2005

[3] Noriega, E “Diseño de mallas de tierra para subestaciones”,

http://www.monografias.com/trabajos21/mallas-de-tierra/mallas-detierra.shtml.

Año 2004.

Anexos.

Fig1: Tensión de contacto a través del sistema de PT en una S.E.T

Fig2: Animación del Sistema de puesta a tierra.

Fig3: Tensiones de paso y contacto con protección y sin protección.

Fig4: Esquema de un sistema de puesta a tierra.