Estructuras Tierras y Diagramas Unifilares - Monografias

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    Estructuras tierras y diagramas unifilares

    Enviado porManuel Alejandro Lira Martinez

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    1. Clasificacin de los diferentes tipos de estructuras2. Sistemas de puesta a tierra3. Diagramas unifilares4. Bibliografa

    SNTESIS UNIDAD 3: ESTRUCTURAS, TIERRAS YDIAGRAMAS UNIFILARES

    Clasificacin de los diferentes tipos de estructuras

    Segn Pearson education (2005), se clasifican segn si la subestacin es de tipo intemperie, tipo interior o tipo blindado.

    Tipo interperie: Generalmente se construyen en terrenos expuestos a la intemperie, y requiere de un diseo, aparatos ymquinas capaces de

    soportar el funcionamiento bajo condiciones atmosfricas adversas (lluvia, viento, nieve, etc.) por lo general se utilizan en los sistemas de alta

    tensin.

    Tipo interior: En este tipo, los aparatos y mquinas estn diseados para operar en interiores. Operan con potencias relativamente bajas y

    generalmente son usados en las industrias o c omercios.

    Tipo blindado: Aqu los aparatos y las mquinas estn bien protegidos, y el espacio necesario es muy reducido, generalmente se utilizan en

    fbricas, hospitales, auditorios, edific ios y c entros comerciales que requieran poco espacio para su instalacin. Normalmente estn aisladas co

    SF6.

    Sistemas de puesta a tierraEl sistema de puesta a tierra es una conexin conductora por medio de la cual un circuito elctrico o equipo se c onecta a la masa de la tierra o a algn

    cuerpo conductor de dimensiones relativamente grandes que cumple la misma funcin que la masa de la tierra y esta constituida por:

    Electrodo: Conductor o conjunto de conductores que sirven para establecer una conexion con tierra.

    Lnea de tierra: Conductor o conjunto de conductores (malla) que une(n) el electrodo de tierra con una parte de la instalacin que se haya de

    poner a tierra, siempre y cuando los conductores estn fuera del terreno o colocados en el pero aisladoes del mismo.

    Punto de puesta a tierra: Es un punto, situado generalmente fuera del terreno, que sirv e de unin entre las lneas de tierra con el electrodo,

    directamente o a travs de lneas de enlace con l.

    Figura 1: Puesta a tierra.

    Fuente: Servitecweb.com

    Sus funciones son:

    Mantener el voltaje del sistema dentro de lmites razonables bajo condiciones de falla y asegurar que no se exceda el voltaje de ruptura dielctr

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    de las aislaciones.

    Limitar el voltaje a tierra sobre materiales conductivos que circundan conductores o equipos elctricos.

    Estabilizar los voltajes de fase a tierra en lneas elctricas bajo condiciones de rgimen permanente.

    Proporc ionar una trayectoria alternativa para las corrientes inducidas y de tal modo minimizar el ruido elctrico.

    Proporcionar una plataforma equipotencial sobre la cual pueda operar equipo electrnico.

    Reducir sobretensiones.

    3.2.1 Clasificacin de sistemas de tierras.

    El diseo de un sistema de tierras para la subestacin elc trica tiene los siguientes objetivos.

    Proporc ionar un medio para conducir las corrientes elctricas hacia tierras bajo condiciones normales y de falla, sin exceder alguno de los lmide operacin del equipo o afectar la continuidad del servicio.

    Asegurar que una persona que se encuentre dentro de la vecindad de sistema de tierras no est fcilmente expuesta al peligro de descargas

    elctricas crticas.

    La clasificacin de puesta a tierra en subestaciones elctricas es la siguiente:

    Neutro rgido.

    Son aquellos que son operados con una conexin directa del neutro a tierra.

    Figura 2: Neutro rgido.

    Fuente: Garca, R. (1991).

    Ventajas:

    Facilidad de detecc in y localizacin de las faltas a tierra.

    Limitacin de las sobretensiones por faltas a tierra y transitorias por maniobras y ray os.

    Desventajas:

    Faltas a tierras ms energticas. Se requieren protecciones de altaveloc idad para limitar los efectos trmicos y mecnicos sobre los equipos.

    Se puede aplicar en AT y MAT por economa de los aislamientos.Neutro aislado:

    Son aquellos que estn operados sin una conexin intencional del neutro a tierra.

    Figura 3: Neutro aislado.

    Fuente: Garca, R. (1991).

    Ventajas:

    La primera falta a tierra solo causa una pequea circulacin de corriente capacitiva, por lo que se puede operar el sistema sin afectar a la

    continuidad del suministro.

    No es necesario invertir en equipamiento para la puesta a tierra, pero si para el sistema de protecc in.

    Desventaja:

    Mayor coste de aislamiento de los equipos a tierra.

    Mayores posibilidades de sobretensiones transistorias por faltas con arco, resonancia, ferroresonancia, etc.

    Su uso est restringido a sistemas de distribucin de media tensin y requiere de esquemas de detecc in de falta a tierra.

    Neutro con resistencia.

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    Son aquellos que estn operando con una conexin del neutro a tierra a travs de una resistencia.

    Figura 4: Neutro con resistencia.

    Fuente: Garca, R. (1991).

    Puede ser de alta resistencia o de baja resistencia.

    Ventajas y desventajas para baja resistencia similares al sistema de neutro rgido a tierra, pero con efectos menos dainos durante la falta al haberse

    reducido la corriente a tierra.

    Alta resistencia.

    Ventajas

    No es necesario dar disparo instantneo ante una primera falta a tierra.

    Reduccin a los daos por efecto trmico y electrodinmicos.

    Reduccin de las sobretensiones transistorias por maniobras y rayos.

    Desventajas:

    Comportamiento para faltas a tierra similar a neutro aislado. Fases sanas a tensin compuesta.

    Neutro con reactancia.

    Son aquellos que estn operando con una conexin del neutro a tierra a travs de una reactancia devalor fijo.

    Figura 5: Neutro con reactancia.

    Fuente: Garca, R. (1991).

    Ventaja: Permite reducir las sobretensiones transitorias.

    Desventaja: La reduccin de la corriente de falta no es tan elevada como en el caso de puesta a tierra con resistencia, por lo que no es una alternativa

    esta ltima.

    Este mtodo se utiliza para puesta a tierra de generadores ytransformadores de potencia.

    Neutro resonante.

    Son aquellos que operan con una conexin del neutro a tierra a travs de una reactancia de valor v ariable (bobina Petersen).

    Figura 6: Neutro resonante.

    Fuente: Garca, R. (1991).

    El coeficiente de induccin de la bobina se ajusta para que resuene con la capacidad a tierra del sistema, de forma que para una falta a tierra, la

    corriente de falta queda reducida a un valor resistivo muy bajo.

    Ventajas:

    Durante una falta a tierra la corriente es muy reducida y est en fase con la tensin, por lo que las faltas con arco se extinguen fcilmente.

    Una falta a tierra no implica disparo instantneo, por lo que se mejora la continuidad.

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    Desventajas:

    Similar a neutro aislado, las fases sanas se ponen a tensin compuesta durante la falta.

    El sistema de proteccin es muy complejo.

    3.2.2 Clculo de tensiones de paso y de contacto.

    Figura 7: Tensiones de paso y de contacto.

    Fuente: Harper, E. (2005).La tensin de paso es la diferencia de tensin que puede aparecer entre dos puntos del terreno adyacente a la puesta a tierra, separados a una distanc

    de 1 m (distancia de paso), ante una fuga a tierras. Se evitar que esta tensin alcancevalores peligrosos para los seres humanos.

    La ecuacin para el clculo de tensin de paso es:

    Ec. 1.

    La tensin de contacto es la diferencia de tensin que puede aparecer entre dos puntos situados a 1 m de distancia cuando existe una fuga a tierras,

    siendo estos puntos, la pica o el cable de enlace con tierra y el terreno a 1 m de distancia.

    La ecuacin para calcular la tensin de contacto es:

    Ec. 3.

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    La longitud del conductor est dada por:

    L= nA + mB.

    Entonces:

    Ec. 4.

    3.2.3 Clculo de la red de tierras.

    La red de tierras est afectado por las siguientesvariables:

    Tensin permisible de paso.

    Tensin permisible de contacto.

    Configuracin de la red.

    Tiempo mximo de despeje de la falla.

    Conductor de la red.

    Profundidad de instalacin de la red.

    Para calcular la seccin del conductor se aplica la siguiente ecuacin:

    Ec. 5.

    http://www.monografias.com/trabajos12/guiainf/guiainf.shtml#HIPOTEShttp://www.monografias.com/Computacion/Redes/
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    El clculo de la resistencia de puesta a tierra se puede hacer por el mtodo de Laurent y Niemann o por el mtodo de Dwingth. El mtodo de Laurent

    Niemann se calcula con la siguiente ecuacin:

    Ec. 6.

    El mtodo de Laurent y Niemann es una aproximacin del valor real, que suele ser menor.

    El mtodo de Dwight es mucho ms extenso y exacto; el primer paso consisten en calcular la resistencia de un conductor de la red con la siguiente

    frmula:

    Ec. 7.

    Despus se procede al clculo de las resistencias debidas a las interferencias mutuas entre los conductores:

    Ec. 8.

    http://www.monografias.com/trabajos16/componentes-electronicos/componentes-electronicos.shtml#RESIST
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    La resistencia mutua de los componentes de unin incluyendo la interferencia debida a los conductores transversales a los cuales se encuentra unido

    es:

    Ec. 11.

    Diagramas unifilares

    Diagrama que representa los elementos principales de una subestacin, donde dichos elementos estn representados por una simbologa que se ex po

    ms adelante. El diagrama debe cumplir:

    Fuente de alimentacin o puntos de conexin a la red, incluyendo valores de voltajes y de cortocircuito.

    Generadores (en su caso), incluyendo su potencial en KVA o MVA, voltaje, impedancia y mtodo de conexin a tierra.

    Tamao y tipo de todos los conductores, cables, barras y lneas areas.

    Tamao de transformadores, voltajes, impedancias, conexiones ymtodos de conexin a tierra.

    Dispositivos de proteccin.

    Transformadores de instrumento.

    Apartarrayos ybancos de capacitores.

    Identificacin de cargas (en su caso), incluyendo grandes motores elctricos e impedancias.

    Tipos de relev adores.

    Ampliaciones futuras.

    La cantidad de detalle en un diagrama unifilar est determinada por su uso relativo, el diagrama unifilar conceptual no debe contemplar toda la

    informacin descrita anteriormente, la simbologa es la siguiente:

    3.3.1 Simbologa.

    Figura 8: Simbologa.

    http://www.monografias.com/trabajos7/sisinf/sisinf.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#comohttp://www.monografias.com/trabajos11/bancs/bancs.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/Salud/Nutricion/http://www.monografias.com/trabajos14/flujograma/flujograma.shtml
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    Fuente: Harper, G. (2005).

    3.3.2 Diferentes tipos de subestaciones.

    Dependiendo del nivel de voltaje, potencia que manejan, objetivo y tipo de servicio que prestan, las subestaciones se pueden clasificar como:

    Subestaciones elevadoras: Se usa en las centrales elctricas, cuando se trata de elvar los voltajes de generacin o valores de voltajes de

    transmisin.

    Subestaciones reductoras: Es donde los niveles de v oltaje de transmisin se reducen.

    De enlace: Se utilizan para tener mayor flex ibilidad de operacin para incrementar la continuidad del servicio.

    En anillo: Se usan con frecuencia en los sistemas de distribucin para interconectar subestaciones que estn interconectadas a su vez con otras

    Radial: Es cuando la subestacin tiene un solo punto de alimentacin y no se interc onecta con otras.

    De switcheo: No se tiene transformadores de potencia, ya que solo se hacen operaciones de conexin y desconexin.

    Bibliografa

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  • 7/30/2019 Estructuras Tierras y Diagramas Unifilares - Monografias

    11/11

    31/08/13 Estructuras tierras y diagramas unifilares - Monografias.com

    Servitec (S. F.), "Puesta a tierra", extrado el 26/03/11, de: www.servitecweb.com

    Autor:

    Lira Martnez Manuel Alejandro

    DOCENTE: ING. CHIMAL Y ALAMILLA FLORENTINO

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