Consulta con Cálculo de Corriente de Cortocircuito para el Cálculo de una Malla de Puesta a Tierra.

[hesse21]

Estimados colegas, junto con saludar, quería consultar por lo siguiente:

Tengo que realizar una malla de puesta a tierra para una subestación eléctrica de 2,5 MVA, 4,16/,0,38 kV, conexión Dy1, con neutro aterrizado en el lado de Baja tensión. La duda que me surge es que según he visto con cálculos hechos por otros colegas, toman la corriente de cortocircuito en Baja Tensión para hacer todos los cálculos. Entiendo que esta corriente sirve para calcular el calibre del conductor de la malla de Puesta a tierra, ya que es esta corriente la que debe ser "drenada" a tierra. Ahora, según la IEEE 80 en su punto 15.2 "PRODEDURE". indica que

(Ver anexo 1, esto por motivos de derecho de autor):

Para mi, en una condición como la indicada arriba para la subestación, obviamente la corriente monofásica del secundario es la más desfavorable y por lo que presumo que es esta corriente la que debería considerar para todos los cálculos del Sistema de Puesta a Tierra.

No obstante, en la página 78 de la norma indicada (IEEE 80) dice lo siguiente:

(Ver anexo 2, esto por motivos de derecho de autor):

Hasta acá está todo ok. Pero en la página 133, para considerar en el ejemplo qué corriente utilizar mencionan lo siguiente:

"Though the 13 kV bus fault value of 6814 A is greater than the 115 kV bus fault value of 3180 A, it is recalled from Clause 15 that the wye-grounded 13 kV transformer winding is a “local” source of fault current and does not contribute to the GPR. Thus, the maximum grid current is based on 3180 A."

Esto me lleva a dudar, ya que en ese ejemplo en particular toman la corriente del delta del transformador (la cual es menor a la del lado estrella con neutro aterrizado), y hacer la consulta a Uds, colegas. En definiitiva y en su experiencia ¿Qué corriente se utiliza en el caso de transformadores estrella-triángulo aterrizado para realizar los cálculos indicados en la IEEE 80?

De antemano muchísmas gracias y quedo a la espera de sus respuestas. Muchos saludos


Ing. Carlos Lizana Vargas
Miembro de la Lista Eléctrica "Salvador Martínez"
Santiago, Chile
Email: hes...@gmail.com

Twitter: @hesse21

[omar graterol]

Carlos, saludos.

A continuación mis comentarios entre los párrafos originales de tu nota.

 

***************************Nota original con comentarios. ****************

jun 26 a las 5:54 PM

Estimados colegas, junto con saludar, quería consultar por lo siguiente:

Tengo que realizar una malla de puesta a tierra para una subestación eléctrica de 2,5 MVA, 4,16/,0,38 kV, conexión Dy1, con neutro aterrizado en el lado de Baja tensión. La duda que me surge es que según he visto con cálculos hechos por otros colegas, toman la corriente de cortocircuito en Baja Tensión para hacer todos los cálculos. Entiendo que esta corriente sirve para calcular el calibre del conductor de la malla de Puesta a tierra, ya que es esta corriente la que debe ser "drenada" a tierra. Ahora, según la IEEE 80 en su punto 15.2 "PRODEDURE". indica que

Lo correcto es tomar la corriente de falla a tierra, por lo cual, al hablar de corriente de cortocircuito, es importante definir a cuál de las diferentes corrientes o casos de C.C. nos referimos.

(Ver anexo 1, esto por motivos de derecho de autor):

Para mi, en una condición como la indicada arriba para la subestación, obviamente la corriente monofásica del secundario es la más desfavorable y por lo que presumo que es esta corriente la que debería considerar para todos los cálculos del Sistema de Puesta a Tierra.

Es correcto, la corriente que se toma, es la corriente más desfavorable entre los diferentes casos de falla a tierra, que pueda existir en la subestación. Solo hay que aclarar que esto es para el cálculo de la malla de tierra, no para el GPR. Ojo, para el GPR ya la malla está calculada, y lo que interesa es el aumento de potencial con respecto a una fuente remota.

No obstante, en la página 78 de la norma indicada (IEEE 80) dice lo siguiente:

(Ver anexo 2, esto por motivos de derecho de autor):

Hasta acá está todo ok. Pero en la página 133, para considerar en el ejemplo qué corriente utilizar mencionan lo siguiente:

"Though the 13 kV bus fault value of 6814 A is greater than the 115 kV bus fault value of 3180 A, it is recalled from Clause 15 that the wye-grounded 13 kV transformer winding is a “local” source of fault current and does not contribute to the GPR. Thus, the maximum grid current is based on 3180 A."

Esto es correcto, no obstante es importante aclarar que en el ejemplo, se está calculando es el GPR (Grounding Potential Rise), o lo que es lo mismo, el incremento del potencial de tierra, pero hay que aclarar que este potencial es con respecto a una fuente remota, por lo cual la falla en baja tensión no contribuye con este aumento de potencial calculado en el ejemplo (Como lo indica el parrafo copiado de la IEEE 80).

Se puede ver, que en la subestación, cada nivel de tensión, tiene sus parámetros de falla a tierra, destacando que existen dos sistemas de tierra separados por el trasformador.

Recordar que el aumento de potencial en el lado de baja tensión, no puede superar la tensión de la fuente, en este caso (0.38 kV/1.732)  tensión de fase a tierra que se tenga en la subestación (Tensión de  la fuente), y en todo caso es una fuente local, como lo indica el párrafo copiado de la IEEE 80.

 

No obstante si lo que se va a calcular es el conductor de la malla, se consideran los dos valores, y se toma el mayor de los dos valores de falla a tierra de los dos sistemas de tierra.

Esto me lleva a dudar, ya que en ese ejemplo en particular toman la corriente del delta del transformador (la cual es menor a la del lado estrella con neutro aterrizado), y hacer la consulta a Uds, colegas. En definiitiva y en su experiencia ¿Qué corriente se utiliza en el caso de transformadores estrella-triángulo aterrizado para realizar los cálculos indicados en la IEEE 80?

De antemano muchísmas gracias y quedo a la espera de sus respuestas. Muchos saludos

************************ Fin de nora original ***************************

Saludos, Omar Graterol

Ing. Electricista

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[Angel Quiñones]

Respondiendo

Punto 1

toman la corriente de cortocircuito en Baja Tensión para hacer todos los cálculos

En general los calculos se realizan en unidades PU (por unidad) por lo que no importa si se realiza en baja o alta tension, tambien es posible hacerlos en baja o alta y llevarlos al nivel de tension contrario, todo es posible y depende del calculista.

Punto 2

obviamente la corriente monofásica del secundario es la más desfavorable y por lo que presumo que es esta corriente la que debería considerar para todos los cálculos del Sistema de Puesta a Tierra.

Obviamente debe utilizarse la corriente mas desfavorable (L+T, 2L+T), Hago notar que la falla 3L y 3L+T es una falla simetrica y no afecta la Puesta a tierra (Ya que la sumatoria es cero), esta solo sirve para calcular las barras de los equipos.

Punto 3

¿Qué corriente se utiliza en el caso de transformadores estrella-triángulo aterrizado para realizar los cálculos indicados en la IEEE 80?

La corriente de baja por supuesto que es la que se inyecta a la tierra, sin embargo aunque el trasnformador DYn no contribuye a la falla, si lo hace cualquier equipo activo que se encuentre funcionando en la red afectada tanto en alta como en baja (equipo activo, motor, generador, inductor o banco de capacitores)..

PD: Especificamente no he visto ni revisado el calculo que mencionas.

Angel Quiñones
Ing Electricista
Maturin - Monagas

[rmendozaing]

Se debe utilizar la mayor corriente de cortocircuito para la determinacion de la seccion de conductores y los tiempos de operación de las protecciones asociadas. Como normalmente las corrientes de cortocircuito serán mayores en lado secundario (baja tensión), se deberá utilizar esta corriente y el tiempo de operación de la proteccion secundaria.

Sin embargo para el calculo de las tensiones de paso y contacto, corresponde utilizar la corriente de cortocircuito fase a tierra del lado de AT, considerando en el circuito de falla la impedancia de la misma malla.

Para mayor claridad adjunto un texto de un curso que dicte sobre el tema años atras. El texto era el complemento de un software de calculo por elementos finitos (referido como RP-MALLA).

En pagina 5 aparecen los dos casos a que me refiero. El caso b) resulta en mayores tensiones de paso y contacto, mientras que el caso a) resulta en mayores corrientes.

Saludos

Rene Mendoza 

Ing. Civil Electricista

Santiago - Chile

[omar graterol]

Gracias Rene. Coincide con la respuesta que hemos estado dando, pero en especial agradezco el anexo incluido.

Saludos, Omar Graterol

Ing. Electricista

Maracaibo - Zulia - Venezuela

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[hesse21]

Muchas gracias a todos los que han aportado con sus respuestas.

[Jesus Perez]

Hola Carlos,

El calibre o sección del conductor de la malla lo debes calcular con la mayor corriente que circulará por dicha malla, la cual normalmente es la falla Fase a tierra.

Una vez que tienes el calibre del conductor, procedes a comprobar tensiones de paso y contacto, pero no vas a utilizar la mima corriente de falla que utilizaste para determinar la sección del conductor.

En este caso debes analizar tu sistema eléctrico y determinar cual es la mayor corriente que podría circular por el terreno para retornar a una fuente remota. Esta sería la corriente que pudiera generar elevaciones de tensión.

Por ejemplo. Se tiene subestación con un transformador con conexión en el primario en delta y el secundario en Y  con neutro conectado a tierra solidamente.

Si ocurre una falla Linea a tierra en el lado secundario del transformador, la corriente de falla regresará al neutro del transformador (Para cerrar el circuito eléctrico) por los conductores de la malla de puesta a tierra, por lo tanto, esta corriente debe ser usada para determinar la sección del conductor, sin embargo, esta misma corriente no generará ningún voltage de paso o contacto al no circular por el terreno.

En el caso de que la falla ocurra en el lado primario, la corriente de falla debe retornar a la fuente, circulando por el terreno en cuestión, lo cual generaría tensiones de paso y contacto.

Saludos.

Jesus Pérez

Caracas Venezuela