diseño de una subestacion electrica

7/22/2019 Diseo de una subestacion electrica

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Instituto Tecnolgico de Len

Ingeniera Electromecnica

Diseo de Subestaciones Elctricas

Nombre

Hernndez Hidalgo Luz Janet

Catedrtico

Ing. Villaseor Ortega Jos Luis

Proyecto

Diseo de la subestacin elctrica de la empresa

Simn Qumica S.A. de C.V.


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ndiceObjetivo.. 1Introduccin. 1Captulo1Estadodelarte1.1Definicindesubestacin.. 21.2Clasificacindelassubestaciones. 2

1.2.1Subestacionesdeenlace.. 21.2.2Subestacionesdeanillo. 31.2.3Subestacionesradiales.. 31.2.4Subestacionesdeswitcheo. 31.2.5Porsufuncindentrodelsistema. 4

1.2.5.1Subestacindegeneracin... 41.2.5.2Subestacindetransmisin.................................................................... 41.2.5.3Subestacindesubtransmisin.............................................................. 41.2.5.4Subestacindedistribucin.................................................................... 4

1.2.6Porsutipodeoperacin....................................................................................... 41.2.6.1Subestacindetransformacin.............................................................. 41.2.6.2Subestacindemaniobra....................................................................... 5

1.2.7Porsuformaconstructiva..................................................................................... 51.2.7.1Porsumontaje........................................................................................ 51.2.7.2Porsutipodeequipo.............................................................................. 5

1.3Elementosprincipalesdeunasubestacin..................................................................... 71.3.1Equipodepatio..................................................................................................... 71.3.2Equipodetablero................................................................................................. 81.3.3Serviciosauxiliares................................................................................................ 81.3.4Otros..................................................................................................................... 8

1.4Clasificacinycaractersticasdecarga............................................................................ 81.4.1Localizacingeogrfica......................................................................................... 91.4.2Tipodeutilizacindelaenerga........................................................................... 9


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1.4.3Confiabilidad......................................................................................................... 91.4.3.1Sensibles............................................................................................... 101.4.3.2Semisensibles....................................................................................... 101.4.3.3Normales.............................................................................................. 10

1.4.4Definiciones........................................................................................................ 101.4.4.1Cargainstalada..................................................................................... 101.4.4.2Densidaddecarga................................................................................ 101.4.4.3Demanda.............................................................................................. 101.4.4.4Demandamxima................................................................................. 111.4.4.5Factordedemanda............................................................................... 11

1.4.5PlanIsoceraunico................................................................................................ 111.4.6Geografa............................................................................................................ 141.4.7Clima................................................................................................................... 141.4.8Capacidad........................................................................................................... 14

1.5Tensin.......................................................................................................................... 151.6Diagramaunifilar........................................................................................................... 151.7Transformadordeinstrumentos................................................................................... 18

1.7.1Transformadordecorriente............................................................................... 181.7.2Transformadordepotencial............................................................................... 18

1.8Protecciones.................................................................................................................. 191.9Cortocircuito................................................................................................................. 20

1.9.1Corrientedecortocircuito.................................................................................. 201.10Sistemasdetierras...................................................................................................... 211.11Disposicinfsicadelasubestacin............................................................................. 21

Captulo2Memoriadeclculo2.1Distribucindelaplanta............................................................................................... 232.2Caractersticasdecarga................................................................................................ 23

2.2.1Caractersticasmeteorologasyclimatolgicas.................................................. 242.2.2Estudiodecaractersticasdecarga..................................................................... 25


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2.3Seleccindeltransformadorprincipal.......................................................................... 272.4Seleccindeltransformadorparaalumbrado.............................................................. 282.5DatosdeCFEycroquisdeubicacin............................................................................. 292.6Calculodecortocircuito................................................................................................ 302.7Coordinacindeaislamiento......................................................................................... 42

2.7.1Distanciasdielctricas......................................................................................... 422.8Apartarrayos.................................................................................................................. 442.9Protecciones.................................................................................................................. 49

2.9.1Proteccindeltransformadorde500KVA.......................................................... 492.9.2Proteccindeltransformadorde45KVA............................................................ 512.9.3Proteccindeunmotorde5HP......................................................................... 532.9.4Proteccindeunmotorde7.5HP...................................................................... 542.9.5Proteccindeunmotorde10HP....................................................................... 552.9.6Proteccindeunmotorde15HP....................................................................... 562.9.7Proteccindeunmotorde20HP....................................................................... 572.9.8Proteccindeunmotorde30HP....................................................................... 582.9.9Proteccindeunmotorde3HP......................................................................... 592.9.10Proteccindeunmotorde2HP....................................................................... 602.9.11Proteccindeunmotorde1HP....................................................................... 612.9.12Proteccindealumbrado.................................................................................. 622.9.13Proteccindelalimentador............................................................................... 63

2.10Sistemadetierras........................................................................................................ 642.10.1Datosiniciales..................................................................................................... 642.10.2Calculodepotencialestolerables....................................................................... 66

Conclusiones.......................................................................................................................69

Bibliografia.......................................................................................................................... 70


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ndicedetablasTabla1.1Clasificacindelascargasporzonas..................................................................... 9Tabla1.2Simbologausadaendiagramasunifilares........................................................... 16Tabla2.1Caractersticasclimatolgicasdelaciudaddelen,Guanajuato........................24Tabla2.2Caractersticasdecarga....................................................................................... 27Tabla2.3DatosobtenidosdeCFE....................................................................................... 29Tabla2.4Fallatrifasica........................................................................................................ 30Tabla2.5Falladefaseatierra............................................................................................ 33Tabla2.6Falladefaseafase............................................................................................... 36Tabla2.7Falladedoblefaseatierra.................................................................................. 39Tabla2.8Puntosparalacorrienteinrush........................................................................... 49Tabla2.9Calibresydimetrosdeconductores.................................................................. 66Tabla2.10Resultadosobtenidosdelclculodetierras...................................................... 68Tabla2.11Elementosutilizadosparaelsistemadetierras................................................ 68


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ndicedefigurasFigura1.1 Distintostiposdesubestaciones......................................................................... 3Figura1.2Subestacinexterior............................................................................................. 6Figura1.3Subestacinencapsulada..................................................................................... 6Figura1.4Subestacinmovil................................................................................................ 6Figura1.5Mapapromedioanualdedensidadderatosatierra......................................... 13Figura1.6MapapromedioanualdedensidadderayosatierradelestadodeGuanajuato.......................................................................................................................... 13Figura1.7Circuitoelementaldeproteccinporsobrecorriente........................................ 19Figura2.1Triangulodepotencias....................................................................................... 25Figura2.2Caractersticasdeltransformador...................................................................... 42Figura2.3GraficaparaladeterminacindeKe................................................................... 46Figura2.4Coordinacindeaislamientoparaeltransformadorde500KVA......................51Figura2.5Coordinacindeaislamientoparaeltransformadorde45KVA........................53Figura2.6Coordinacindeaislamientounmotorde5HP................................................ 54Figura2.7Coordinacindeaislamientounmotorde7.5HP............................................. 55Figura2.8Coordinacindeaislamientounmotorde10HP.............................................. 56Figura2.9Coordinacindeaislamientounmotorde15HP.............................................. 57Figura2.10Coordinacindeaislamientounmotorde20HP............................................ 58Figura2.11Coordinacindeaislamientounmotorde30HP............................................ 59Figura2.12Coordinacindeaislamientounmotorde3HP.............................................. 60Figura2.13Coordinacindeaislamientounmotorde2HP.............................................. 61Figura2.14Coordinacindeaislamientounmotorde1HP.............................................. 62Figura2.15Factordedecremento..................................................................................... 65Figura2.16Factordecorreccin........................................................................................ 67


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ObjetivoDisearunasubestacinelctricaquecumplacontodos losrequerimientosestablecidos

por lasnormasvigentesy lograrsatisfacer lasnecesidadesde lacarga instala, tomando

como

base

una

subestacin

existente

y

en

funcionamiento

y

as

verificar

si

su

diseo

es

adecuadooincorrecto.

IntroduccinElpresentetrabajopresentaeldiseodeunasubestacinelctrica,queseencuentraenla

empresaSimnQumicaS.A.deC.V.ubicadaenBlvd.TimoteoLozanoNo.101BColonia

SanMiguel,

37460

Len,

Gto.,

Mxico,

es

una

empresa

con

ms

de

35aosdeexperiencia

enelramodelasresinasyemulsionesdepoliuretano.Elfinderealizarelprocesodediseode dicha subestacin ya en funcionamiento es aplicar y asimilar cada uno de los

procedimientos necesarios para el clculo de subestaciones elctricas y comparar los

resultadosconloreal.

Adems de tener como finalidad que el lector pueda comprender fcilmente los

procedimientos

que

se

deben

seguir

en

el

diseo

de

una

subestacin

elctrica,

complementando a ello un breve contenido terico referente a los elementos de

subestacioneselctricas.Sisedeseaconsultarlasfuentesoriginalesconinformacinms

completayaprofundidad,sehananexadolibrosynormasconinformacincomplementaria

queellectorpuedeencontrarmuytil.


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Estadodelarte1.1DefinicindeSubestacinUna subestacinesunpuntodentrodel sistemadepotenciaenelcual secambian losnivelesdetensinycorrienteconelfindeminimizarlasprdidasyoptimizarladestruccindelapotenciadetodoelsistema.

Es adems el centro donde se recibe y reparte la energa producida en las centralesgeneradores, maniobrando y controlando su destino final a los diferentes centros deconsumo,condeterminadosrequisitosdecalidad.

1.2ClasificacindelassubestacionesDependiendodelniveldevoltaje,potenciaquemanejan,objetivoytipodeservicioqueprestan,lassubestacionessepuedenclasificarcomo:

Subestacionesdeenlace. Subestacionesenanillo. Subestacionesradiales. Subestacionesdeswitcheo.

1.2.1 SubestacionesdeenlaceEn los sistemas elctricos, se requiere tener mayor flexibilidad de operacin paraincrementarlacontinuidaddelservicioyconsecuentementelaconfiabilidad,porloqueesconvenienteelusodelasllamadassubestacionesdeenlace.

Captulo 1


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1.2.2 SubestacionesdeanilloEstas subestaciones se usan con frecuencia en los sistemas de distribucin parainterconectarsubestacionesqueestninterconectadasasuvezconotras.

1.2.3 SubestacionesradialesCuandounasubestacintieneunsolopuntodealimentacinynoseinterconectaconotras,sedenominaradial.

1.2.4 SubestacindeswitcheoEnestassubestacionesnosetienentransformadoresdepotencia,yaquenoserequieremodificarelniveldevoltajedelasfuentesdealimentacinysolosehacenoperacionesdeconexinydesconexin(maniobraoswitcheo).

Figura1.1Distintostiposdesubestacioneselctricas(Fuente:EnrquezHarper).


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1.2.5 Porsufuncindentrodelsistema1.2.5.1 SubestacionesdeGeneracinEs la estacin primaria de la energa producida por la planta generadora, su objetivo

esencialestransformarelvoltajeanivelesaltosparalograreconomaconlasreducciones

delacorriente.

1.2.5.2 SubestacionesdetransmisinSufuncinesinterconectarlasdiferenteslneasdetransmisinde115kVo220kV.Estas

generalmentealimentantambinbarrajesde34.5kVy13.2kV.

1.2.5.3 SubestacionesdesubtransmisinSonaquellasquealimentanointerconectanlneasdenivelintermediodetensin,44kVo

34.5 kV,para transporte a distanciasmoderadas y de cargas nomuy altas, con cargas

distribuidasalolargodelalnea.

1.2.5.4 SubestacionesdedistribucinSufuncinesreducirlatensinanivelesdedistribucin13.2kVparaenviarlaaloscentros

deconsumoindustrialoresidencial,dondelostransformadoresdedistribucininstalados

alolargodeloscircuito,seencargandereducirlosnivelesabajatensin(440,220,108V),

paraalimentaralosusuarios.

1.2.6 Porsutipodeoperacin1.2.6.1 SubestacionesdetransformacinSon estaciones que transforman la tensin dentro del sistema de potencia, a valores

adecuadosparasutransporteoutilizacin.

a) Subestacinelevadora.Latensindesalidaesmayorque latensindeentrada;estas son las que permiten elevar los niveles de tensin desde los puntos de


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generacin,hastanivelesmsaltosdetransmisin,porejemplolasubestacinde

generacin.b) Subestacinreductora.Latensindesalidaesmenorqueladeentrada;estasson

lasquepermitenlareduccindenivelesdetensinaltoscomotransmisin,hasta

nivelesmsbajosdesubtransmisinodistribucin,porejemplolassubestaciones

distribuidoras.

1.2.6.2 SubestacindemaniobraSufuncinesuniralgunaslneasdetransporteconotrasdedistribucin,conelpropsito

dedarmayorconfiabilidadycontinuidadalservicio;elniveldetensinesunosolo,porlo

tantonoseutilizantransformadoresdepotenciaqueelevenoreduzcanelvoltaje.1.2.7 Porsuformaconstructiva1.2.7.1 Porsumontaje

a) Interiores.Dondesuselementosconstitutivosseinstalenenelinteriordeedificiosapropiados.

b)Exteriores

o

a

la

intemperie.

Sus

elementos

constitutivos

se

instalan

a

las

condicionesambientales.

1.2.7.2 Porsutipodeequipoa) Convencional.Esdeltipoexteriorpero la instalacindesuequipoesabierta,sin

quenadalosproteja,vaselafigura1.2.

b) Encapsulada.Esunasubestacincuyaspartesvivasyequiposquesoportantensinestncontenidosdentrodeenvolventesmetlicos,porejemplo lassubestaciones

encapsuladasenSF6,vaselafigura1.3.

c) Mvil.Secaracterizaporquetodoelconjuntodeequipoest instaladosobreunremolque. Su objetivo bsico es el de ser utilizada bajo circunstancias de

emergencia,encualquierpuntodelsistema,vaselafigura1.4.


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Figura1.2Subestacintipoexterior(convencional)(Fuente:Sub_DelValle).

Figura1.3Subestacinencapsulada(Fuente:Sub_DelValle).

Figura1.4Subestacinmvil(Fuente:Sub_DelValle).


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1.3ElementosprincipalesdeunasubestacinLa disposicin, caracterstica y cantidad de equipo para cada subestacin, depende

directamentedelaconfiguracinescogida.Porlotantoseharunadescripcingeneraly

esencial

aplicable

a

cualquier

configuracin.

SonlasSubestacionesdeltipoconvencionallasquesetomarncomoreferencia,dadoque

esesteeltipodesubestacinmscomn.Enellasseencuentranademsdelasestructuras

ysoportesquefacilitanlallegadaysalidadelaslneas,unconjuntodenominado"elementos

principalesdelasubestacin".Estoselementosseclasificanen3categorasas:

Equipodepatio Equipodetablero Serviciosauxiliares

1.3.1 EquipodepatioSonelementosconstitutivosdelsistemadepotenciaqueseencuentraninstaladosenel

patiodeconexiones,generalmentealaintemperie,estandoexpuestosalascondiciones

ambientales.Sonestos:

TransformadordeCorriente(T.C) TransformadordePotencial(T.P) TransformadordePotencia Interruptor(I) Seccionador(S) Pararrayos(P) Trampadeonda(T.O) BarrajesyEstructuras

Elespacioocupadoporelconjuntodeequipospertenecientesaunamismasalidade la

subestacin se denomina "Campo" o "Baha", por ejemplo Campo de Lnea, Baha de

Transformador,etc.


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1.3.2 EquiposdetableroSon todos los elementos de control, medicin y proteccin, indicadores luminosos y

alarmas,instaladosenlacasadecontrolysoportadosporlostablerosdelasubestacin.Su

funcin

es

facilitar

la

supervisin

y

manejo

de

la

subestacin,

por

parte

del

operador.

1.3.3 ServiciosauxiliaresSontodoelconjuntodeinstalacionesformadasporlasfuentesdealimentacindecorriente

continuaydecorrientealterna,debajatensinqueseutilizanparaenergizarlossistemas

decontrol,proteccin,sealizacin,alarmasyalumbradodeunasubestacin,ascomoel

sistemacontraincendio.Laspartesdelsistemaauxiliarsonlassiguientes:

Servicio de DC: Interruptores, tableros, bateras, alumbrado de emergencia,cargadores.

Servicio AC: Calefaccin, alumbrado, aire acondicionado, ventilacin, sistemascontraincendio,etc.

1.3.4 Otros Casetadecontrol MalladetierraSistemadeapantallamiento.

1.4ClasificacinycaractersticasselacargaUnabuenacomprensindeltipodecargaysuaplicacinresulta fundamentalparauna

buena planeacin del sistema, se debe tomar tambin una informacin completa del

comportamientodelacargaparadeterminarlasnecesidadesrealyreactiva.

Existendiversoscriteriosparalaclasificacindelascargas,dentrodeloscualespodemos

anotarlossiguientes:

a)Localizacingeogrfica.

b)Tipodeutilizacindelaenerga.


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c)Confiabilidad.

d)Tarifas.

1.4.1LocalizacingeogrficaUnsistemadedistribucindebeatenderusuariosdeenergaelctricalocalizadostantoen

zonasurbanascomoenzonasperifricasde laciudad;portanto,podemosclasificar las

cargasporlaszonasalasquesesirvedeacuerdoconlasiguientetablaobtenidadelManual

deCONDUMEX.

Zona MVA/km

Urbana

central

Urbana

Semiurbana

40

100

540

35

Tabla1.1Clasificacindelascargasporzona(Tabla23.2delmanualdeCONDUMEX)

1.4.2Tipodeutilizacindelaenerga.Lafinalidadalacualelusuariodestinalaenergaelctricapuedeservirtambindecriterio

para

clasificar

las

cargas,

de

esta

manera

tenemos:

Cargasresidenciales.

Cargascomerciales.

Cargasindustriales.

Cargasmixtas.

1.4.3Confiabilidad.Tomando en cuenta los daos que pueden sufrir los usuarios por la interrupcin del

suministrodeenergaelctrica,esposibleclasificarlascargasen:

Sensibles.

Semisensibles.

Normales.


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1.4.3.1Sensibles.Son lascargasen lasqueuna interrupcin instantneaen laalimentacinde laenerga

elctrica causa importantes perjuicios al consumidor, verbigracia, mquinas,

computadoras,

maquinaria

controlada

por

sistemas

electrnicos,

hospitales,

etc.

1.4.3.2Semisensibles.Bajoesterubropodemosclasificaratodas lascargasen lasqueuna interrupcin

pequea(nomayorde10minutos)nocausagrandesproblemasalconsumidor.

1.4.3.3Normales.En este tipo cae el resto de los consumidores, los cuales pueden tener un tiempo de

interrupcincomprendidoenelintervalo1h.

1.4.4Definiciones1.4.4.1CargainstaladaSumadelaspotenciasnominalesdelosserviciosconectadosenunazonadeterminada;se

expresa

generalmente

en

KVA,

Kw,

MVA

o

MW.

=iCkW

1.4.4.2DensidaddecargaEs el cociente entre la carga instalada y el rea de la zona del proyecto; se expresa

generalmenteenKVA/km,KW/km.

Dc=C

i/rea

1.4.4.3DemandaLademandadeunainstalacinelctricaeslacargaenlasterminalesreceptoras,tomada

conunvalormedioenunintervalodetiempodeterminado.Elperiododuranteelcualse

tomaelvalormedio sedenomina intervalodedemanda.Laduracinque se fijeaeste

intervalo depender del valor de demanda que se desee conocer. Por ejemplo, si


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quisiramosestablecer lademandaenamperespara laseccindeunjuegode fusibles,

debernserutilizadosvaloresdedemandaconunintervalocero,nosiendoelmismocaso

siqueremosencontrarlademandaparaaplicarlaauntransformadorocable,queserde

10o15minutos.

Sepuedeafirmarentoncesqueparaestablecerunademandaesrequisito indispensable

indicar el intervalode demanda, ya que sin l, el valor establecidono tendra sentido

prctico.LademandasepuedeexpresarenKw,kVAoamperes.

1.4.4.4DemandamximaSeconocecomodemandamximadeunacargaalademandainstantneamayorquese

presentaenunacarga,enunperiododetrabajopreviamenteestablecido.

1.4.4.5FactordedemandaElfactordedemanda,enunintervalodetiempo(t),deunacargaeslaraznentre

lademandamximaysucargatotalinstalada.Elfactordedemandageneralmente

sermenorqueuno,siendounitarioslocuando,duranteelintervaloconsiderado,

todos los aparatos conectados a la carga estuviesen absorbiendo sus potencias

nominales.

Para tener ms detalles sobre estos factores consulte el manual tcnico de

CONDUMEX.

Consultar: Manual de condumex Capitulo 23.

1.4.5PlanoIsoceraunicoLa frecuencia de ocurrencia de las descargas atmosfricas en un sitio determinado se

conocecomoelnivelisoceraunico,quesedefinecomoelnmeropromediodedasalao

en las cuales se escucha, almenos una vez en un periodo de 24 horas, una descarga
http://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo23.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo23.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo23.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo23.pdf


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elctrica.ConeldesarrollodelradarDopplery lastcnicasmodernas, fueposibletener

mejoreselementosparadefinirelconceptodenivelIsoceraunicosobrelabasemsprecisa

detormentahora.

Elnmeropromediodedescargasporunidaddereaen cualquier sitioo localidad, se

conocecomoladensidadderayosatierra(DRT)ysesuponequenormalmenteelvalorde

laDRTesproporcionalalnivelisoceraunicodelrea.LarelacinentreelnivelIsoceraunico

yladensidadderayosatierrasepuedeexpresarcomo:

0.04.

Lasfiguras2y3 muestralasisolineasparaevaluarladensidadderayosatierra(DRT),esta

fueelaboradaconbaseen los resultadosdeunproyectoconjuntoentreel institutode

investigacioneselctricasy lacomisin federaldeelectricidad, lasunidadesdeDRTson

rayos/km2/ao.

Elvalordecada isolneaesde0.25ydebe tomarseelnivel superiorde la isolineaque

correspondaalaubicacindelainstalacinaproteger.

Enlafigura2ubicandoelestadodeGuanajuatoseapreciaunareaconun DRTentre1y

2.9rayos/km2/ao,enlafigura3seapreciaenelmunicipiodelenunDRTentre1.25y1.5

rayos/km2/ao.

Por lotantosepuededecirqueenelmunicipiode lenGuanajuatodondeseubicara la

subestacintieneunadensidadderayosatierrabaja.

ParamayorinformacinacercadeotrasregionesconsulteenanexoslanormaANTNMXJ

549ANCE2005.
http://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdfhttp://anexos/Normas/ANT-NMX-J-549-ANCE-2005.pdf


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Figura1.5.Mapapromedioanualdedensidadderayosatierra(Fuente:ANTNMXJ549ANCE2005).

Figura1.6.MapapromedioanualdedensidadderayosatierradelestadodeGuanajuato(Fuente:NormaANTNMXJ549ANCE2005)


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1.4.6GeografaLa ciudadde Len,Guanajuato, cabeceramunicipal,est situada a los10141'00"de

longitudoestedelmeridianodeGreenwichyalos2107'22"LatitudNorteya1,798.6m

sobreelniveldelmar,conunapresinbaromtricade618.7mmHg. Elreadelterritorio

municipalcomprende1,183.20km,equivalentesal3.87%delasuperficietotaldelestado

deGuanajuato.

LaselevacionesmsimportantesdelmunicipiosonElGigante,con2,884metrossobreel

niveldelmary,lamesaCuatralbacon2,800msnm.Enlaciudad,sonnotableselCerrode

lasHilamas,antiguocampodeaviacin;elCerroGordoconsus InstitucionesEducativas,

zonas habitacionales y antenas de radiocomunicacin; y el Cerrito de Jerez, zona de

poblacinprehispnica.

1.4.7ClimaElclimageneralenlaciudaddeLenesunclimatemplado.Latemperaturapromedioal

ao es de 19,2 C, teniendo una temperatura mxima promedio de 25.5 C y una

temperaturamnimapromediode12C. Laprecipitacinpluvialpromedioal aoesde

728.3milmetros, cantidadbenficaparamuchas actividadesagrcolas. Los vientosque

afectanalaciudadsonprovenientesdeloeste,porlocualelclimahacequeseatemplado

yestable.Latemperaturaquesealcanzaalaopodrasubirhastalos38Cybajarhastalos

0C,pero losdatosltimospuedenvariarconcadaaopor la inestabilidadnaturalque

puedepredominar.

1.4.8CapacidadLacapacidaddeunasubestacinsefija,considerandolademandaactualdelazonaenkVA,

msel incrementoenelcrecimiento,obtenidoporextrapolacin,durante lossiguientes

diezaos,previendoelespacionecesarioparalasfuturasampliaciones.


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1.5TensinDentrodelagamaexistentedetensionesnormalizadas,latensindeunasubestacinse

puedefijarenfuncindelosfactoressiguientes:

a) Silasubestacinesalimentadaenformaradial,latensinsepuedefijarenfuncindelapotenciadelamisma.

b) Si laalimentacinprovienedeunanillo, latensinquedaobligadapor lamismadel

anillo.

c) Si la alimentacin se toma de una lnea de transmisin cercana, la tensin de la

subestacinquedaobligadaporlatensindelalneacitada.

1.6DiagramaunifilarUno de los aspectos fundamentales del diseo conceptual o ingeniera bsica es la

preparacindeundiagramaunifilarpreliminar,queseusadurante la fasedeestudioe

incluyelasprincipalescomponentesdelsistema.Normalmentenoseincluyenlosdetalles

quesevanadicionandodurantelafasedeldiseodetalladodeunproyecto,esdecir,se

incluyen transformadoresdepotencia, interruptores, cuchillasdesconectadoras, cables,

buses o barras, transformadores de instrumento, apartarrayos, etc. Tambin se puede

incorporarlapartedelaredasociadaalosdatosenelpuntodeconexinconlacompaa

suministradora,ascomolosnivelesmnimoymximodecortocircuito. Eldiagramaunifilar

seusaraparalasespecificaciones,detallesdeinstalacin,pruebasdeequipoysistema.

Undiagramaunifilarcompletodebeincluirlosiguiente:

Fuentes de alimentacin o puntos de conexin a la red, incluyendo valores devoltajes

y

de

cortocircuito.

Generadores (en su caso), incluyendo su potencial en KVA o MVA, voltaje,impedancias(sincrona,transitoria,subtransitoria,secuencianegativaysecuencia

cero)ymtododeconexinatierra.

Tamaoytipodetodoslosconductores,cables,barrasylneasareas.


22/76

16

Tamao de transformadores, voltajes, impedancias, conexiones y mtodos deconexinatierra.

Dispositivosdeproteccin(fusibles,relevadores,interruptores). Transformadoresdeinstrumento(potencialycorriente). Apartarrayosybancasdecapacitores. Capacitoresparamejoradelfactordepotencia. Identificacin de cargas (en su caso), incluyendo grandes motores elctricos e

impedancias. Tiposderelevadores. Ampliacionesfuturas.

La cantidaddedetalleenundiagramaunifilarestdeterminadapor suuso relativo,eldiagrama unifilar conceptual no debe contemplar toda la informacin descritaanteriormente.

Lasimbologausadaenlosdiagramasunifilareseslaqueseindicaenlatabla1.2.Smbolo Significado

Entradade

alimentador

Salidadealimentador

ApartarrayosautovalvularAP

Apartarrayosdexidodezinc(ZnO)AP

Transformador de potencia tipo capacitivo (dispositivo depotencial)DP

TransformadordepotencialtipoinductivoTP


23/76

17

TrampadeondaTO

TransformadordecorrientetipodevanadoTC

Transformadordecorrientetipodona(boquilla)TC

Autotransformadordepotencia

Autotransformadordepotenciacondevanadoterciario

Transformadordepotencia(dosdevanados)

Transformador de potencia con devanado terciario (tresdevanados)

Cuchilladesconectadoradeoperacinmanualconcuchilladeconexinatierra

Cuchilladesconectadoradeoperacinconmotor

Cuchilladesconectadoradeoperacinconmotor

Interruptordepotencia

Lneade

alimentacin

(actual)

Lneadebarras(actual)

Futuroexistente(encasodeaplicacin)


24/76

18

Bancodecapacitores

Tabla1.2Simbologausadaendiagramasunifilares(Fuente:EnrquezHarper).

1.7TransformadoresdeinstrumentosSondispositivoselectromagnticoscuyafuncinprincipalesreduciraescalalasmagnitudesde tensin y corriente que se utilizan para la proteccin ymedicin de los diferentescircuitosdeunasubestacin,osistemaelctricoengeneral.

Losaparatosdemedicinyproteccinquesemontansobrelostablerosdeunasubestacinestnconstruidosparasoportarnigrandestensiones,nigrandescorrientes.

Conelobjetivodedisminuirelcostoy lospeligrosde lasaltas tensionesdentrode lostablerosdecontrolyproteccin,sedisponendelosaparatosllamadostransformadoresdecorrienteypotenciaquesepresentanaescalasmuyreducidas.

1.7.1 TransformadoresdecorrienteSon aparatos en que la corriente secundaria dentro de las condiciones normales deoperacin es prcticamente proporcional a la corriente primaria, aunque ligeramentedesfasada. Desarrollan dos tipos de funcin: transformar la corriente y aislar losinstrumentosde proteccinymedicinconectadosaloscircuitosdealtatensin.

1.7.2 TransformadoresdepotencialSon aparatos en que la tensin secundaria, dentro de las condiciones normales deoperacin, es prcticamente proporcional a la tensin primaria aunque ligeramentedesfasada.Desarrollandosfunciones:transformarlatensinyaislarlos instrumentosdeproteccinymedicinconectadosaloscircuitosdealtatensin.


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19

ParamayorinformacinsobreestosdostiposdetransformadoresconsultarelCaptulo2del libro Diseo de Subestaciones de RalMartin seccin 2.10. 3 Transformadores deinstrumentos.

1.8ProteccionesProteccin de una subestacin es un conjunto de sistemas que mantienen vigilancia

permanenteycuyafuncineseliminarodisminuirlosdaosquepuederecibirunequipo

elctrico cuando se presenta una falla. La parte importante de estos sistemas son los

relevado resque sirvenparadetectar la falla yque, a su vez, efectan ladesconexin

automtica de los interruptores cuando se producen sobrecorrientes debidas a

cortocircuitos,aislando

las

partes

del

sistema

que

han

fallado.

Laseleccindeltipodeproteccinqueseutilizaenlosbancosolneasdeunasubestacin

ser tantomselaboradocuantomayorsea lacomplejidadde la instalacin,y tambin

depender de las caractersticas de los equipos utilizados, debindose tener especial

cuidadoenlaseleccinadecuadadelaszonasquevanaproteger.

Ensuformamsprimitiva,unaproteccinelctricaoperaenlaformamostradaenlaFigura

1.7.

Figura1.7Circuitoelementaldeproteccinporsobrecorriente(Fuente:RalMartin)
http://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdf


26/76

20

Donde:

TC=Transformadordecorriente.Puedeserde220kV1200/5A

B=Bobinadeoperacindelrelevador

C=Contactodedisparodelrelevador

BD=Bobinadedisparodelinterruptordepotencia

ElrelevadorrecibeensubobinadeoperacinB, lasealdecorrientedelsecundariode

proteccindeltransformadordecorriente.Estabobinacierraelcontactodedisparodel

relevadorque,asuvez,permiteelpasodelacorrientedirectadelabateraprincipalde120

voltsyenergizalabobinadelcircuitodedisparodelinterruptorBndequesetrateque,al

abrir,liberayaslalazonaqueseencuentrabajocondicionesdefalla.

ParaconsultarysabermssobreproteccionesconsultarelCaptulo7dellibrodeDiseodeSubestacioneselctricasdeRalMartin.

1.9Cortocircuito1.9.1 CorrientedecortocircuitoLa corriente de cortocircuito determina los esfuerzos electrodinmicos mximos que

puedensoportarlasbarrascolectorasylostramosdeconexin;yestambinunparmetro

importanteeneldiseodelareddetierradelainstalacin.

La corrientede cortocircuito, al circularpor losdevanadosde cualquier transformador,

produceunaumentobruscodetemperatura,quedegradaalosaislamientosydisminuye

lavidatildeestos,detalmaneraqueunasobretensinposterior,aunqueseapequea,

puedeserorigendeunafallaseriaenlosembobinadoseinclusodesudestruccin.

ConsultarelmanualdeCONDUMEXCaptulo11,DiseodesubestacioneselctricasdeRal

MartinCaptulo2seccin2.7 yel librodeSistemaselctricosdepotenciadeStevenson

Capitulo13paramsinformacinsobrecortocircuito.
http://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/Ra%EA%AC%AC%20Mart%EF%BF%BDJos%E9%A0%AD%20Dise%E1%AF%A0de%20Subestaciones%20El%E9%A3%B4ricas.pdfhttp://anexos/Manual%20Tecnico%20de%20Condumex/Capitulo11.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/09%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%207.pdf


27/76

21

1.10 SistemadetierrasLanecesidaddecontarconuna redde tierraen lasubestacines ladecumplircon las

siguientesfunciones:

a)Proporcionar

un

circuito

de

muy

baja

impedancia

para

la

circulacin

de

las

corrientesdetierra,yaseaquesedebanaunafalladecortocircuitooalaoperacin

deunpararrayos.

b) Evitarque,durantelacirculacindeestascorrientesdetierra,puedanproducirsediferenciasdepotencialentredistintospuntosde lasubestacin,significandoun

peligroparaelpersonal.

c) Facilitar,mediantesistemasderelevadores,laeliminacindelasfallasatierraenlos

sistemas

elctricos.

d) Darmayorconfiabilidadycontinuidadalservicioelctrico.

ConsulteellibrodeDiseodesubestacioneselctricasdeRalMartinCapitulo4params

Informacinsobreeldiseocompletodesistemasdetierra.

1.11 DisposicinfsicadelasubestacinEl arreglo o disposicin fsica (Layout) de una subestacin debe satisfacer diversos

requerimientos.Separtedeldiagramaunifilarydeldimensionamientodeloselementos,

conelpropsitodedarlesunordenamientolgicoyracionalenloscamposybahasdela

subestacin,previendofuturasampliacionesdelamisma.

Seencuentranmodelossugeridosporlosfabricantesparacadatipodesubestacin,pero

estos

modelos

difieren

de

fabricante

a

fabricante.

En

forma

similar

los

ingenieros

consultoresyproyectistastienensuspropioscriteriossobreeltema.Loanteriorindicala

noexistenciadearreglosnormalizados,esimportantequequienrealiceeldiseodeuna

subestacin,conozcaciertoscriteriosbsicosqueafianzarenelfuturoconsuexperiencia.
http://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdfhttp://anexos/Dise%E1%AF%A0de%20Sub%20Estaciones-%20Raul%20Martin/06%20-%20Cap%EF%BF%BDlo%204.pdf


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22

Los parmetros tcnicos estn definidos bsicamente por aspectos de aislamiento,

funcionalidadyseguridad.

Consultar

el

Captulo

3

del

libro

Sub_Del

Valle

para

conocer

ms

informacin

sobre

este

tema.
http://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdfhttp://anexos/SUB_DEL%20VALLE/Capitulo_03.pdf


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Memoriadeclculo2.1DistribucindelaplantaEl saber laubicacinde lasmaquinasdentrodeuna empresa esundato a considerarimportantealigualquelaubicacindealumbrado,estoayudaahacerunabuenaseleccindetamaosdeconductoresyportadoresdeconductoresyaseantuboconduitocharola;estoesdebidoalacadadetensinquesepuedepresentarenlasdistintaslongitudesquepuedetenerelconductorquealimentaalgnmotor.

La distribucin de todos los elementos est dividida en cuatro clasificaciones, el planoarquitectnico,elplanodedistribucindemotores,elplanodedistribucinde alumbradoy el plano de distribucin de receptculos, las cuales fueron hechas a partir de ladistribucinrealquesetienedentrodelaempresa.

2.2CaractersticasdecargaTantolainstalacinelctrica,comolasubestacindelaempresa,sonsistemasyaexistentesyenfuncionamiento.Porlotantoelestudiodedemandaydelascaractersticasdelacargapueden ser tomadas con un poco ms de precisin y facilidad que si se tratase deestimacionesestadsticas.Sehallevadoacabounlevantamientodetodosloselementoselctricosexistentesydeacuerdoconloshorariosdetrabajoylaactividadlaboraldentrodelaempresa,sepuedehacerunclculodelosfactoresdenuestrointers,comolosonlademandamxima,cargainstalada,etc.

DetallesdelacargainstaladaverelarchivoDetallessdelosClculos.

Captulo 2
http://anexos/Planos%20y%20diagramas/Arquitectonico.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Arquitectonico.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Arquitectonico.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Receptaculos.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Luminarias.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Motores.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Arquitectonico.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Arquitectonico.pdf


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2.2.1 Caractersticas meteorolgicas y climatolgicas.

Laempresaseencuentraubicadaenlaciudaddelen,Guanajuato.Mediantelabasede

datos del RETScreen del Atmospheric Science Data Center de la NASA y ubicadas las

coordenadas21711N1014050 delaciudad,obtenemoslossiguientesdatos.

Unidad

Ubicacindedatos

meteorolgicos

Ubicacindel

Proyecto

Latitud N 21.1 21.1

Longitud E 101.7 101.7

Elevacin m 2,172 2,172

Temperaturadediseodela

calefaccin C 6.7

Temperaturadediseodel

aireacondicionado C 26.3

Amplituddelatemperatura

delsuelo C 17.6

MesTemperatura

delaireHumedad

relativa

Radiacinsolardiaria horizontal

Presinatmosfrica

Velocidaddel

VientoTemperatura

delsueloDasgradodecalentamiento

Dasgradode

enfriamiento

C % kWh/m/d kPa m/s C Cd Cd

Enero 12.8 55.8% 4.67 80.9 3.9 14.9 162 86

Febrero 14.6 48.1% 5.64 80.8 4.0 17.6 96 128

Marzo 17.3 37.0% 6.64 80.7 4.3 21.2 23 225

Abril 19.9 36.2% 6.89 80.7 4.0 24.6 0 297

Mayo 21.2 43.8% 6.85 80.7 3.5 25.8 0 346

Junio 19.5 66.7% 6.36 80.8 3.0 22.5 0 284

Julio 18.2 72.8% 6.06 80.9 3.0 20.4 0 255Agosto 18.2 71.6% 6.01 80.9 2.8 20.3 0 255

Setiembre 17.3 74.9% 5.42 80.8 3.0 19.1 21 219

Octubre 15.9 72.2% 5.31 80.9 3.2 17.9 67 181

Noviembre 14.3 65.8% 5.05 80.9 3.6 16.2 111 129

Diciembre 13.1 59.6% 4.57 80.9 3.7 15.0 153 95

Anual 16.9 58.8% 5.79 80.8 3.5 19.6 633 2,500

Medidoa m 10.0 0.0

Tabla2.1Caractersticasclimatolgicasdelaciudaddelen,Guanajuato.


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2.2.2Estudiodecaractersticasdelacarga

Despus detenerloselementosqueconformanalsistemaseobtienelademandamxima

requeridaporelsistema.

EneldocumentoDetallessobrelosClculos,enlaseccindedemandamximahayms

detalles.

Luego se realizan los clculos necesarios para obtener el factor de potencia de todo el

sistema.Laempresacuantaconunbancodecapacitoresde25KVArporloqueserecalcula

elfactordepotenciaconsiderandoestebancodecapacitores.

Delosclculosobtenidostenemosque:

1

1

1

187.804

214.998

0.87

P KW

S KVA

Fp

Considerandoeltringulodepotenciasdelasiguientefigura:

Figura2.1Triangulodepotencias

Tenemosque:

1

1

187.804cos 0.87

214.998

P

S

Despejando 1 yresolviendotenemos:

1

1 cos 0.87 29.54
http://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsx


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Paraobtener 1Q despejamosde1

1

1

Qsen

S , 1Q yresolvemos,obteniendo:

1 1 1 214.998 29.54 106Q S sen sen KVA

Dadoque 25Q c K V A r

2 1 106 25 81Q Q Qc KVAr KVAr KVAr

Despejando 2 de 22tan Q

P ycalculando,obtenemos:

1 122

81tan tan 23.33

187.804

Q KVAr

P KW

Paraencontrarelfactordepotenciacorregidocalculamos:

2cos cos23.33

0.918

Fp

Fp

VereldocumentoDetallesdelosClculos,paramsdetallessobreelfactordepotencia.

Secalculanlosfactoresnecesariosparadeterminarlacapacidaddeltransformador.

Acontinuacinlatabla2.2contienelosresultadosdelestudiodecaractersticasdelacarga.

DATO FORMULA VALOR UNIDADAREA A 3869 mFACTORDEPOTENCIA Fp 0.918CARGAINSTALADA Ci=KW 200.948 KWDENSIDADDECARGA Dc=Ci/A 51.938 MW/KmDEMANDAMAXIMA DM 131.876 KWFACTORDEDEMANDA Fd=DM/Ci 0.656


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FACTORDEUTILIZACION Fu=DM/Cap.alim*Fp 0.242DEMANDAPROMEDIO Dm 126.530FACTORDECARGA Fc=Dm/DM 0.959FACTORDEDIVERSIDAD Fdiv=DMi/DM 1.000FACTORDECRECIMIENTO Fcre 2.3

Tabla2.2Caractersticasdecarga

Elreatotaldelterrenodelaempresaesde19722m2,sinembargosoloestconstruido

3869m2,debidoaqueseestconstruyendomsdeldobledelasinstalacionesactuales,se

considerunfactordecrecimientode2.3.

2.3Seleccindeltransformadorprincipal

Utilizando los datos previamente obtenidos de caractersticas de carga, se calcula la

capacidadquedebertenereltransformadorparanuestrainstalacin.

Paraseleccionarlacapacidaddeltransformadorseconsideranlacargainstalada,elfactor

dedemanda,elfactordecrecimiento,elfactordepotenciayelfactordediversidad.

Elclculodelacapacidaddeltransformadornosarrojalasiguienteinformacin:

200.948 0.656 2.3

0.918 1

330.408

T

T

Ci Fd Fcre KW KVA

Fp Fdiv

KVA KVA

Lacapacidadrequeridaesde330.408KVA.Paraescogerlacapacidaddeltransformadorse

seleccionalacapacidadinmediatasuperiora330.408,lacualcorrespondea500KVA.

EneldocumentoDetallesde losclculos,podemosencontrarms informacinsobre la

seleccindeltransformadorprincipal.


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Para las condiciones que la empresa requiere y con los resultados sobre el clculo del

trasformadorseseleccionunTransformadorProlecGeneralElectrictiposubestacinde

acuerdoalanorma NMXJ116ANCEsuscaractersticasprincipalesson:

Capacidad500kVA

3Fases

Voltajeprimario13200V

Voltajesecundario440V

Z%:2.55%

NBAI:95kV

Todas

las

caractersticas

y

dimensiones

vienen

en

la

hoja

de

especificaciones

TransformadorProlecGeneralElectric

2.4Seleccindeltransformadorparaalumbrado

La forma en que est conectado el sistema consiste en que todos los motores son

alimentadoscon440V,mientrasque todos los luminariosestna220V.Por loquees

necesariocalcular

un

transformador

tipo

seco

para

dicho

propsito.

Estetransformadoralimentaratantoalasluminariascomoalosreceptculos.Losclculos

realizadosparadichotransformadorsepuedenobservarenelapartadodeTransformador

paraluminariasdelarchivoDetallesdelosclculos.

La capacidad requerida es de 34.475 KVA. Al seleccionar una capacidad superior a la

requeridaobtenemosuntransformadortiposecode45KVA. Porloqueseseleccionaun

transformador demarcaSiemenstiposecoconlassiguientescaractersticas:

Capacidad45KVA

Voltajeprimario440V

Voltajesecundario220/127V
http://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdfhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Transformador%20tipo%20subestacion.pdf


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2.6Clculodecortocircuito

Primero se debe realizar el diagrama unifilar bsico de todo el sistema, del cual se

obtendrn losdiagramasunifilaresdesecuenciapositiva,secuencianegativaysecuencia

cero. Este diagrama no muestra todos los elementos de los cuales estar formado el

sistema,solosirvepararealizarlosclculosdecortocircuito. Paravereldiagramaunifilar

veaelvnculosiguiente:DiagramaUnifilar.

Losvaloresbasequesernutilizadosparaelclculodecortocircuitosonlossiguientes:

_

_

100

13.8

0.44

base

base lado de alta

base lado de baja

S MVA

V KV

V KV

Yaqueelclculodecortocircuitoresultoserunpocolargo,sideseavermsdetallesde

sobreeste,estosseencuentranenelapartadodecortocircuitodeldocumentoDetalles

de losclculos.Acontinuacinsepresentansolo losresultadosde lascorrientesdefase

paracadaunadelasfallas.

FALLA TRIFASICA

CORRIENTES DE SECUENCIA

PUNTO DESECUENCIA POSITIVA SECUENCIA NEGATIVA SECUENCIA CERO

FALLA I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO I (pu) ANGUL

BUS 1 1.85509 -90 0 0 0 0

BUS 2 0.11185 -90 0 0 0 0

M1 0.11167 -90 0 0 0 0

M2 0.11167 -90 0 0 0 0

M3 0.11167 -90 0 0 0 0

M4 0.11167 -90 0 0 0 0

M5 0.11167 -90 0 0 0 0

M6 0.11167 -90 0 0 0 0

M7 0.11167 -90 0 0 0 0

M8 0.11167 -90 0 0 0 0

M9 0.11167 -90 0 0 0 0
http://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdfhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdfhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Detalles%20de%20los%20calculos.xlsxhttp://anexos/Planos%20y%20diagramas/Diagrama%20Unifilar.pdf


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M10 0.11167 -90 0 0 0 0

M11 0.11167 -90 0 0 0 0

M12 0.11167 -90 0 0 0 0

M13 0.11148 -90 0 0 0 0

M14 0.11158 -90 0 0 0 0

M15 0.11130 -90 0 0 0 0

M16 0.11130 -90 0 0 0 0

M17 0.11075 -90 0 0 0 0

M18 0.11075 -90 0 0 0 0

M19 0.11112 -90 0 0 0 0

M20 0.11112 -90 0 0 0 0

M21 0.11174 -90 0 0 0 0

M22 0.11174 -90 0 0 0 0

M23 0.11178 -90 0 0 0 0

M24 0.11178 -90 0 0 0 0M25 0.11148 -90 0 0 0 0

M26 0.11181 -90 0 0 0 0

M27 0.11181 -90 0 0 0 0

M28 0.11148 -90 0 0 0 0

M29 0.11167 -90 0 0 0 0

FALLA TRIFASICA

CORRIENTES DE FASE

PUNTO DE FASE A FASE B FASE CFALLA I (A) ANGULO I (A) ANGULO I (A) ANGUL

BUS 1 7761.1232 -90 7761.123157 150 7761.12316 30

BUS 2 14676.6240 -90 14676.6240 150 14676.624 30

M1 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M2 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M3 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M4 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M5 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M6 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M7 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M8 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M9 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M10 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M11 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

M12 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30


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M13 14628.5785 -90 14628.57849 150 14628.5785 30

M14 14640.5899 -90 14640.58986 150 14640.590 30

M15 14604.5557 -90 14604.55574 150 14604.5557 30

M16 14604.5557 -90 14604.55574 150 14604.5557 30

M17 14532.4875 -90 14532.4875 150 14532.4875 30

M18 14532.4875 -90 14532.4875 150 14532.4875 30

M19 14580.5330 -90 14580.5330 150 14580.533 30

M20 14580.5330 -90 14580.5330 150 14580.533 30

M21 14662.2103 -90 14662.21034 150 14662.210 30

M22 14662.2103 -90 14662.21034 150 14662.210 30

M23 14667.0149 -90 14667.01489 150 14667.0149 30

M24 14667.0149 -90 14667.01489 150 14667.0149 30

M25 14628.5785 -90 14628.57849 150 14628.5785 30

M26 14671.8194 -90 14671.81944 150 14671.8194 30

M27 14671.8194 -90 14671.81944 150 14671.8194 30M28 14628.5785 -90 14628.57849 150 14628.5785 30

M29 14652.6012 -90 14652.60124 150 14652.6012 30

FALLA TRIFASICA

CORRIENTES DE APORTE A LOS NODOS FALLADOS

PUNTO DEI CFE (A) I M3(A) I NODO (A)

FALLA

BUS 1 7449.18 311.94316 7761.123157

BUS 2 13540.34803 1136.27595 14676.62399M1 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M2 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M3 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M4 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M5 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M6 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M7 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M8 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M9 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M10 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M11 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M12 13540.34803 1112.25321 14652.60124

M13 13540.34803 1088.23046 14628.57849

M14 13540.34803 1100.24183 14640.58986

M15 13540.34803 1064.20771 14604.55574


39/76

33

M16 13540.34803 1064.20771 14604.55574

M17 13540.34803 992.13947 14532.4875

M18 13540.34803 992.13947 14532.4875

M19 13540.34803 1040.18496 14580.533

M20 13540.34803 1040.18496 14580.533

M21 13540.34803 1121.86231 14662.21034

M22 13540.34803 1121.86231 14662.21034

M23 13540.34803 1126.66685 14667.01489

M24 13540.34803 1126.66685 14667.01489

M25 13540.34803 1088.23046 14628.57849

M26 13540.34803 1131.47140 14671.81944

M27 13540.34803 1131.47140 14671.81944

M28 13501.91164 1126.66685 14628.57849

M29 13540.34803 1112.25321 14652.60124

Tabla2.4

Fallatrifsica

FALLA DE FASE A TIERRA



FALLA I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO I (pu) ANGU

BUS 1 0.36051 -90 0.36051 -90 0.36051 -90

BUS 2 0.01931 -90 0.01931 -90 0.01931 -90

M1 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M2 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M3 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M4 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M5 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M6 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M7 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M8 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M9 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M10 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90M11 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M12 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M13 0.01925 -90 0.01925 -90 0.01925 -90

M14 0.01926 -90 0.01926 -90 0.01926 -90

M15 0.01922 -90 0.01922 -90 0.01922 -90

M16 0.01922 -90 0.01922 -90 0.01922 -90


40/76

34

M17 0.01912 -90 0.01912 -90 0.01912 -90

M18 0.01912 -90 0.01912 -90 0.01912 -90

M19 0.01919 -90 0.01919 -90 0.01919 -90

M20 0.01919 -90 0.01919 -90 0.01919 -90

M21 0.01929 -90 0.01929 -90 0.01929 -90

M22 0.01929 -90 0.01929 -90 0.01929 -90

M23 0.01930 -90 0.01930 -90 0.01930 -90

M24 0.01930 -90 0.01930 -90 0.01930 -90

M25 0.01925 -90 0.01925 -90 0.01925 -90

M26 0.01930 -90 0.01930 -90 0.01930 -90

M27 0.01930 -90 0.01930 -90 0.01930 -90

M28 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

M29 0.01928 -90 0.01928 -90 0.01928 -90

FALLA DE FASE A TIERRACORRIENTES DE FASE

PUNTO DE FASE A FASE B FASE C

FALLA I (A) ANGULO I (A) ANGULO I (A) ANGU

BUS 1 4524.797118 -90 0 0 0 0

BUS 2 7600.616118 -90 0 0 0 0

M1 7588.597059 -90 0 0 0 0

M2 7588.597059 -90 0 0 0 0

M3 7588.597059 -90 0 0 0 0

M4 7588.597059 -90 0 0 0 0M5 7588.597059 -90 0 0 0 0

M6 7588.597059 -90 0 0 0 0

M7 7588.597059 -90 0 0 0 0

M8 7588.597059 -90 0 0 0 0

M9 7588.597059 -90 0 0 0 0

M10 7588.597059 -90 0 0 0 0

M11 7588.597059 -90 0 0 0 0

M12 7588.597059 -90 0 0 0 0

M13 7576.5780 -90 0 0 0 0M14 7582.58752 -90 0 0 0 0

M15 7564.558866 -90 0 0 0 0

M16 7564.558866 -90 0 0 0 0

M17 7528.501388 -90 0 0 0 0

M18 7528.501388 -90 0 0 0 0

M19 7552.539732 -90 0 0 0 0


41/76

35

M20 7552.539732 -90 0 0 0 0

M21 7593.404686 -90 0 0 0 0

M22 7593.404686 -90 0 0 0 0

M23 7595.808498 -90 0 0 0 0

M24 7595.808498 -90 0 0 0 0

M25 7576.5780 -90 0 0 0 0

M26 7598.212309 -90 0 0 0 0

M27 7598.212309 -90 0 0 0 0

M28 7588.924166 -90 0 0 0 0

M29 7588.597059 -90 0 0 0 0

FALLA DE FASE A TIERRA


PuntoI CFE (A) I M3(A) I nodo (A)

FallaBUS 1 4352.68 172.11712 4524.797118

BUS 2 6464.34016 1136.27595 7600.616118

M1 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M2 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M3 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M4 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M5 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M6 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M7 6476.34385 1112.25321 7588.597059M8 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M9 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M10 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M11 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M12 6476.34385 1112.25321 7588.597059

M13 6488.34752 1088.23046 7576.577975

M14 6482.34569 1100.24183 7582.58752

M15 6500.35115 1064.20771 7564.558866

M16 6500.35115 1064.20771 7564.558866

M17 6536.36192 992.13947 7528.501388

M18 6536.36192 992.13947 7528.501388

M19 6512.35477 1040.18496 7552.539732

M20 6512.35477 1040.18496 7552.539732

M21 6471.54238 1121.86231 7593.404686

M22 6471.54238 1121.86231 7593.404686


42/76

36

M23 6469.14164 1126.66685 7595.808498

M24 6469.14164 1126.66685 7595.808498

M25 6488.34752 1088.23046 7576.577975

M26 6466.74090 1131.47140 7598.212309

M27 6466.74090 1131.47140 7598.212309

M28 6462.25731 1126.66685 7588.924166

M29 6476.34385 1112.25321 7588.597059

Tabla2.5Falladefaseatierra

FALLA DE FASE A FASE



FALLA I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO

BUS 1 0.92754 -90 0.92754 90 0 0

BUS 2 0.05593 -90 0.05593 90 0 0

M1 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M2 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M3 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M4 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M5 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M6 0.05583 -90 0.05583 90 0 0M7 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M8 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M9 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M10 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M11 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M12 0.05583 -90 0.05583 90 0 0

M13 0.05574 -90 0.05574 90 0 0

M14 0.05579 -90 0.05579 90 0 0

M15 0.05565 -90 0.05565 90 0 0

M16 0.05565 -90 0.05565 90 0 0

M17 0.05538 -90 0.05538 90 0 0

M18 0.05538 -90 0.05538 90 0 0

M19 0.05556 -90 0.05556 90 0 0

M20 0.05556 -90 0.05556 90 0 0

M21 0.05587 -90 0.05587 90 0 0


43/76

37

M22 0.05587 -90 0.05587 90 0 0

M23 0.05589 -90 0.05589 90 0 0

M24 0.05589 -90 0.05589 90 0 0

M25 0.05574 -90 0.05574 90 0 0

M26 0.05591 -90 0.05591 90 0 0

M27 0.05591 -90 0.05591 90 0 0

M28 0.05574 -90 0.05574 90 0 0

M29 0.05583 -90 0.05583 90 0 0


CORRIENTES DE FASE


FALLA I (A) ANGULO I (A) ANGULO I (A) ANGULO

BUS 1 0 0 6721.3298 180 6721.3298 0

BUS 2 0 0 12710.3292 180 12710.3292 0M1 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M2 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M3 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M4 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M5 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M6 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M7 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M8 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M9 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0M10 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M11 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M12 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0

M13 0 0 12668.7206 180 12668.7206 0

M14 0 0 12679.1227 180 12679.1227 0

M15 0 0 12647.9163 180 12647.9163 0

M16 0 0 12647.9163 180 12647.9163 0

M17 0 0 12585.5034 180 12585.5034 0

M18 0 0 12585.5034 180 12585.5034 0

M19 0 0 12627.1120 180 12627.1120 0

M20 0 0 12627.1120 180 12627.1120 0

M21 0 0 12697.8466 180 12697.8466 0

M22 0 0 12697.8466 180 12697.8466 0

M23 0 0 12702.0075 180 12702.0075 0

M24 0 0 12702.0075 180 12702.0075 0


44/76

38

M25 0 0 12668.7206 180 12668.7206 0

M26 0 0 12706.1684 180 12706.1684 0

M27 0 0 12706.1684 180 12706.1684 0

M28 0 0 12668.7206 180 12668.7206 0

M29 0 0 12689.5249 180 12689.5249 0




Falla

BUS 1 6445.45 275.87982 6721.32982

BUS 2 11574.05326 1136.27595 12710.32921

M1 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M2 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M3 11577.27170 1112.253206 12689.52490M4 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M5 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M6 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M7 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M8 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M9 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M10 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M11 11577.27170 1112.253206 12689.52490

M12 11577.27170 1112.253206 12689.52490M13 11580.49014 1088.230459 12668.72059

M14 11578.88092 1100.241833 12679.12275

M15 11583.70857 1064.207712 12647.91628

M16 11583.70857 1064.207712 12647.91628

M17 11593.36389 992.1394693 12585.50336

M18 11593.36389 992.1394693 12585.50336

M19 11586.92701 1040.184964 12627.11197

M20 11586.92701 1040.184964 12627.11197

M21 11575.98432 1121.862305 12697.84663

M22 11575.98432 1121.862305 12697.84663

M23 11575.34063 1126.666855 12702.00749

M24 11575.34063 1126.666855 12702.00749

M25 11580.49014 1088.230459 12668.72059

M26 11574.69695 1131.471404 12706.16835

M27 11574.69695 1131.471404 12706.16835


45/76

39

M28 11542.05374 1126.666855 12668.72059

M29 11577.27170 1112.253206 12689.52490

Tabla2.6Falladefaseafase

FALLA DE DOBLE FASE A TIERRA


PUNTO DESECUENCIA

POSITIVA SECUENCIA NEGATIVA SECUENCIA CERO

FALLA I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO I (pu) ANGULO

BUS 1 1.05475 -90 0.80033 90 0.25442 90

BUS 2 0.06244 -90 0.04941 90 0.01303 90

M1 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M2 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M3 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M4 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M5 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M6 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M7 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M8 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M9 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M10 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M11 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90

M12 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90M13 0.06224 -90 0.04925 90 0.01299 90

M14 0.06229 -90 0.04929 90 0.01300 90

M15 0.06213 -90 0.04917 90 0.01297 90

M16 0.06213 -90 0.04917 90 0.01297 90

M17 0.06183 -90 0.04892 90 0.01291 90

M18 0.06183 -90 0.04892 90 0.01291 90

M19 0.06203 -90 0.04909 90 0.01295 90

M20 0.06203 -90 0.04909 90 0.01295 90

M21 0.06238 -90 0.04936 90 0.01302 90M22 0.06238 -90 0.04936 90 0.01302 90

M23 0.06240 -90 0.04938 90 0.01302 90

M24 0.06240 -90 0.04938 90 0.01302 90

M25 0.06224 -90 0.04925 90 0.01299 90

M26 0.06242 -90 0.04940 90 0.01302 90

M27 0.06242 -90 0.04940 90 0.01302 90


46/76

40

M28 0.06225 -90 0.04923 90 0.01302 90

M29 0.06234 -90 0.04933 90 0.01301 90


CORRIENTES DE FASE


FALLA I (A) ANGULO I (A) ANGULO I (A) ANGULO

BUS 1 0 0 6908.362455 166.6373 6908.362455 13.3626

BUS 2 0 0 12966.38049 168.5946 12966.38049 11.4053

M1 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M2 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M3 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M4 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M5 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M6 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061M7 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M8 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M9 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M10 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M11 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M12 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061

M13 0 0 12924.00958 168.593 12924.00958 11.4070

M14 0 0 12934.60231 168.5934 12934.60231 11.4066

M15 0 0 12902.82413 168.5921 12902.82413 11.4078M16 0 0 12902.82413 168.5921 12902.82413 11.4078

M17 0 0 12839.26779 168.5896 12839.26779 11.4104

M18 0 0 12839.26779 168.5896 12839.26779 11.4104

M19 0 0 12881.63868 168.5913 12881.63868 11.4087

M20 0 0 12881.63868 168.5913 12881.63868 11.4087

M21 0 0 12953.66922 168.5941 12953.66922 11.4058

M22 0 0 12953.66922 168.5941 12953.66922 11.4058

M23 0 0 12957.90631 168.5943 12957.90631 11.4056

M24 0 0 12957.90631 168.5943 12957.90631 11.4056

M25 0 0 12924.00958 168.593 12924.00958 11.4070

M26 0 0 12962.1434 168.5945 12962.1434 11.4055

M27 0 0 12962.1434 168.5945 12962.1434 11.4055

M28 0 0 12925.12305 168.5685 12925.12305 11.4314

M29 0 0 12945.19504 168.5938 12945.19504 11.4061



47/76

41



Falla

BUS 1 6203.4 704.96245 6908.362455

BUS 2 11830.10454 1136.27595 12966.38049

M1 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M2 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M3 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M4 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M5 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M6 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M7 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M8 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M9 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M10 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M11 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M12 11832.94183 1112.25321 12945.19504

M13 11835.77912 1088.23046 12924.00958

M14 11834.36048 1100.24183 12934.60231

M15 11838.61642 1064.20771 12902.82413

M16 11838.61642 1064.20771 12902.82413

M17 11847.12832 992.13947 12839.26779

M18 11847.12832 992.13947 12839.26779M19 11841.45372 1040.18496 12881.63868

M20 11841.45372 1040.18496 12881.63868

M21 11831.80691 1121.86231 12953.66922

M22 11831.80691 1121.86231 12953.66922

M23 11831.23946 1126.66685 12957.90631

M24 11831.23946 1126.66685 12957.90631

M25 11835.77912 1088.23046 12924.00958

M26 11830.67200 1131.47140 12962.1434

M27 11830.67200 1131.47140 12962.1434

M28 11798.45620 1126.66685 12925.12305

M29 11832.94183 1112.25321 12945.19504

Tabla2.7Falladedoblefaseatierra


48/76

42

2.7Coordinacindeaislamiento

2.7.1Distanciasdielctricas

PrimeramentesedeterminaraelparmetrodenivelbsicoalimpulsoBILqueeselnivelde

aislamientoadoptadoporlaCEI,estossedebenadoptaralasdisposicionesnecesarias,para

evitarqueseproduzcaefectocoronaenlasbarrascolectoras,enlosconectoresyengeneral

encualquierpuntodelainstalacin.

EltransformadorseleccionadoesunequipomarcaPROLEC,queentresuscaractersticas

tcnicas,nosproporcionanelNivelBsicodeAislamientoalImpulso:

Figura2.2Caractersticasdeltransformador

Porloqueel 95NBAI KV

Paraelfactordecorreccinporladensidaddeaireseutilizalasiguientefrmula:

3.92

273

b

t

Delacual:

b=presinatmosfricaencmdecolumnademercurio(76.4cmdeHg)

t=temperaturaambienteengradosCelsius(19.2C)

Sustituyendolosvalorestenemosque:

3.92 61.870.8313

273 18.75

cmHg


49/76

43

PorlotantoelNBIcorregidodelequipoaprotegeres:

95 0.8313 78.9735NBI KV KV

Unavez teniendoelNBIsecalcula latensincrticade flameonormalizadaconprobabilidadde

flameodel50%yprobabilidaddefalladel10%yunadesviacinestndardel10%.

78.9735

82.17850.961 0.961normalizadaNB I KV

TCF KV

Unavezteniendoestosdatos,secalculala diseo

TCF .

82.1785 1

98.85540.8313

hnormalizada

diseo

TCF K KVTCF KV

Larelacinentre diseo

TCF yladistanciadielctricaentreelectrodosestal,queparaun

impulsoproducidoporunrayo,considerandoungradientequevaraentre500y600

KV/m.

100

98.85540.1797

550 550

diseoTCF KV

d m

Lasdistanciasdielctricastambinsepuedencorregirporaltitudapartirde1000m.s.n.m.,

considerandounincrementoenladistanciadielctricaporalturade1.25%porcada100metrosdeincrementoenaltitud.Eltramodeceroamilmetros,seconsideradentrodela

correccin.

1798.6 1000 1000

1798.6

1000 1798.6 10000.0125 0.1797 0.0125 0.1797

100 100

0.1976

hd d d m m

d m

Por

indicacin,

se

incrementa

el

valor

1.1%

por

cada

100m

de

variacin

en

la

altura.

Por

lo

tantoseobtieneunaproximadode:

min 0.1976 1.1 0.2174d m m

Estonosindicaqueladistanciamnimaquedebehaberentrefaseytierraesde21.74cm.


50/76

44

La distancia mnima de fase a fase segn la CEI para buses flexibles que pueden ser

afectadosporvientososismosseconsideraunfactorquevaraentre1.8y2.0,porlotanto:

min 0.2174 1.8 0.3913d m m

Porendeladistanciamnimaquedebehaberentrefaseyfaseesde39.13cm.

2.8Apartarrayos

Latensinmximadediseoqueeselvaloreficazmsaltoentrefasesparaelcualest

diseadoelequipoconrespectoasuaislamiento.Deacuerdoalatabla4delanormaCFE

L000006,setienequeparaunatensinnominaldelsistemade13,8kV,correspondelos

siguientesvalores:

max 15.5

13.2

sist

n

V KV

V KV

Paraobtenerelvoltajemximodefaseatierradelsistemasecalculalosiguiente:

maxmax

15.58.9489

3 3

sistF Tsist

V KVV KV

Despussecalculaelvoltajemximodefaseatierrapicoquepuedatenerelsistema:

maxmax _

2 15.5 212.6557

3 3

sistF Tsist pico

V KVV KV

Luegodeestoseobtieneelvoltajedeoperacincontinuamnimo:

max_ _ min

15.51.05 1.05 9.3964

3 3

sistope cont

V KVV KV


51/76

45

Teniendoencuentaqueelfactordefallaatierraesde1.15tenemosque:

max_ min

15.51.05 1.15 1.05 10.8058

3 3

sistteor no al falla T

V KVV F KV

Deacuerdoavoltajetericonominalqueseacabadecalcularyconsultandolatabla4de

lanormaNRF003tenemosque:

12 Es la tensin nominal que debe tener el apartarrayos.

10.2 Es la tensin de operacin continua del apartarrayos.

n

c

U KV

U KV

Sideseamoscomprobarestosresultadospodemosrealizarlosclculoscorrespondientesal

captulo 6 del libro de Elementos de diseo de subestaciones elctricas de Enrquez

Harper. Estos clculos sirven para obtener el voltaje nominal del apartarrayos.

ConsiderandolosdatosobtenidosdeCFEcalculamos:

0

1

0

1

0.2881040.5321

0.5414

1.695733.1321

0.5414

R

X

X

X

Estosdatosseconsideranparaobtenerelvalorde Ke ,elcualestomadodelasiguiente

grfica,dichagraficapuedeserconsultadadellibroElementosdeDiseodeSubestaciones

ElctricasdeEnrquezHarper.


52/76

46

Figura2.3GraficaparaladeterminacindeKe

Delagrficaanteriorresultaque: 0.75Ke

Ahorausandoestosvaloresenlafrmulaparaobtenerelvoltajenominaldelapartarrayos

tenemos:

0.75 15.5 11.625

12

n

n

V KV KV

V KV

Conestopodemosconcluirqueelclculodelvoltajenominaldelapartarrayosescorrecto.

Paraseleccionarlacorrientededescarga,sedebenhacervariasconsideraciones;unade

ellas consiste en considerar nivel isoceraunico de la regin donde se instalara la

subestacin,sielnivelesaltosepodraconsiderarunacorrientededescargade10o20KA,

sielnivelesbajo seseleccionaraunacorrientede5KA.Otro factoraconsiderares la

7/22/2019 Diseo de una subest

diseño de una subestacion electrica

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