Inquietud diseño de sistema de puesta a tierra con generador eléctrico

[Daniel Leonardo Rincón Mayorga]

Cordial saludo a todos los miembros de la lista.

Me dirijo a uds con el fin de despejar una duda con respecto al diseño del sistema de puesta a tierra de una área en la cual se tiene como fuente dos generadores eléctricos, conectados en paralelo y operando ambos de manera continua, de 500 kVA, y aterrizados. El área de diseño es un cluster que tiene cuatro pozos de extracción de crudo, con bombas del tipo BES, que son alimentadas por medio del grupo de generación, pasando por un tablero general de distribución. La canalización eléctrica desde el tablero hasta las cargas, es por medio de tubería enterrada en todo su recorrido. Cargas adicionales en el espacio se encuentran postes de iluminación. El diseño de puesta a tierra se piensa proyectar basado en las recomendaciones de la IEEE 80, sin embargo, y es donde surge mi inquietud, por la topología de las fuentes de alimentación, que es generación local y no hay redes externes de alimentación en media tensión, no habrían corrientes que circulen por fuera del sistema de puesta a tierra en caso de falla, como sucede cuando se tienen redes eléctricas externas de alimentación

Este es un esquema de lo que se tiene proyectado:

La cuadrícula verde es donde se ubicaría la malla de puesta a tierra, debajo de los dos generadores. Las líneas azules representan las canalizaciones eléctricas que lleva el cableado. Los círculos morados representan las bombas BES. El sistema de puesta a tierra lleva un hilo conductor por cada una de las canalizaciones, a través de los bancos de ductos, para equipotencializar todo el sistema, desde la malla principal (cuadrícula verde) hasta las cargas, pasando por el tablero de distribución. Debido a lo anterior, considero que no habrían tensiones de paso y de contacto, y por ende tampoco el Spit Factor. Sólo se calcularía el calibre del conductor, con base en la corriente de falla que circularía por ella.

Muchas gracias por sus valiosos aportes.

Cordialmente:

Daniel Rincón 

Bogotá, Colombia

[Yaru Najem Mendez Hernandez]

Estimado Ing. Rincón,

Caso interesante de estudio! Sugerencias, expresadas con gran respeto:

• No estoy seguro si el IEEE Std 80 aplique para la estación de generación, dado que este estándar está más orientado a subestaciones; de todas maneras, y considerando que quizás estén instalados unos switchgears en baja tensión; quizás estos se puedan considerar como subestación.
• Es interesante notar, que uno de los pozos tiene acometida redundante.
• Es de vital importancia saber la conexión de los generadores, si estos están en estrella con neutro conectado a tierra; definitivamente la contribución por secuencia cero debe ser considerada (particularmente en conexión en paralelo de los generadores y su contribución subtransitoria en la corriente de cc, no es de desestimarse). Si estos están en delta, es de vital importancia instalar algún arreglo de detección de corrientes de falla.
• Con respecto a las tensiones de toque y paso, sería recomendable estudiar los efectos de cc y descargas atmosféricas en la instalación. Igualmente, considerar la firma de un acuerdo con la prestigiosa empresa Keraunos SAS en Colombia, la cual se especializa en sistemas de alerta temprana para actividad atmosférica. La actividad atmosférica no es de subestimar en ese país; particularmente en la industria petrolera. Persona contacto: Dr. Daniel Aranguren.
• La distancia en tuberías desde el centro de instalación a los BES determina la propagación de sobretensiones en la instalación; a más distancia, mayores los efectos de cc, energización, desenergización, descargas atmosféricas, perturbaciones, etc.).
• Hay sistemas de variadores de frecuencia en las bombas? Esto también hay que considerarlo.
• Considerar la coordinación de sobretensiones con descargadores de sobretensiones de calidad, es de importancia

Espero que estos tips y recomendaciones le sean de utilidad.

Un saludo hacia Colombia!

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Yarú Méndez, Prof. Dr.-Ing. MBA

Universidad Simón Bolívar

Depto: Conversión y Transporte de Energía

Email: yarum...@usb.ve

Cel: +58 412 639 7064

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[Daniel Leonardo Rincón Mayorga]

Cordial saludo Ing. Yaru.

Muchas gracias por sus aportes. La conexión de los generadores es en estrella con neutro conectado a tierra y efectivamente hay variadores de frecuencia para el control de los motores de las BES. Analizaré y tendré en cuenta las recomendaciones que me comentó.

Cordialmente:

Daniel Leonardo Rincón Mayorga

daniell...@gmail.com

Bogotá, Colombia