Sistema de Tierra para Centrales Hidroeléctricas
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hesse21
Mar 12, 2016, 12:05:27 AM3/12/16
to LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ"
Hola estimados, un placer saludarles. En esta ocasión tengo dudas con respecto a la malla de puesta a tierra en una Central Hidroeléctrica consistente de 2 Generadores en 6,6 kV que poseen cada una una resistencia de Puesta a tierra de 10A - 10 seg. Estos generadores se conectan a un Tablero de media tensión (6,6 kV) desde donde salen arranques al Transformador de SS/AA de 100 kVA, 6,6 kV/0,4 kV (Delta - Estrella aterrizada Dyn11) y la Subestación elevadora de 20 MVA, 6,6/110 kV (conexión delta-estrella).
Me dieron los niveles de cortocircuito en 6,6 kV (Icc3f=22.840 A e Icc1f=22.822A).
Mi duda va por la corriente a tierra a utilizar para realizar los cálculos. Asumo considerar que la resistencia de puesta a tierra limita la corriente a tierra a 10 A por un período de 10 seg, tiempo más que suficiente para que operen las protecciones. ¿Es esto correcto?
Ahora bien, soy de Chile. En la norma que poseemos se indica un valor máximo a considerar de 3 Ohms para mallas individuales y de 5 Ohms para mallas combinadas. En otro punto, se define que "para instalaciones alimentadas de una subestación propia, el conductor de protección se conectará directamente al borde de neutro del transformador o al electrodo de tierra de servicio del mismo. En este caso la resistencia de puesta a tierra de servicio de la subestación deberá tener un valor inferior a 20 Ohms".
Entonces, la duda es si en una Central se considera alimentación propia o no, para ver que valores máximos de resistencia de puesta a tierra total es la que se debe considerar para cumplir con la normativa.
Si necesitan más antecedentes, solo solicitenlo.
De antemano gracias por sus respuestas.
Carlos Lizana
Me dieron los niveles de cortocircuito en 6,6 kV (Icc3f=22.840 A e Icc1f=22.822A).
Mi duda va por la corriente a tierra a utilizar para realizar los cálculos. Asumo considerar que la resistencia de puesta a tierra limita la corriente a tierra a 10 A por un período de 10 seg, tiempo más que suficiente para que operen las protecciones. ¿Es esto correcto?
Ahora bien, soy de Chile. En la norma que poseemos se indica un valor máximo a considerar de 3 Ohms para mallas individuales y de 5 Ohms para mallas combinadas. En otro punto, se define que "para instalaciones alimentadas de una subestación propia, el conductor de protección se conectará directamente al borde de neutro del transformador o al electrodo de tierra de servicio del mismo. En este caso la resistencia de puesta a tierra de servicio de la subestación deberá tener un valor inferior a 20 Ohms".
Entonces, la duda es si en una Central se considera alimentación propia o no, para ver que valores máximos de resistencia de puesta a tierra total es la que se debe considerar para cumplir con la normativa.
Si necesitan más antecedentes, solo solicitenlo.
De antemano gracias por sus respuestas.
Carlos Lizana
En ca
omar graterol
Mar 12, 2016, 2:28:30 PM3/12/16
to hesse21, LISTA ELECTRICA "SALVADOR MARTINEZ
Carlos, saludos.
El sistema que planteas, está constituido por tres
(3) sistemas de puesta a tierra:
1-Sistema de puesta a tierra de los generadores, con una resistencia de
10 A 10 seg.
2-Sistema de puesta a tierra de la subestación de salida de la planta
(transformador elevador) con conexión del centro de la estrella puesta
directamente a tierra.
3-Sistema de puesta a tierra del Transformador de SS/AA, con conexión del
centro de la estrella puesta directamente a tierra.
Planteamientos o preguntas en tu nota (Planteamientos o preguntas en color
azul, respuestas en rojo):
Mi duda va por la corriente a tierra a utilizar
para realizar los cálculos. Asumo considerar que la resistencia de puesta a
tierra limita la corriente a tierra a 10 A por un período de 10 seg, tiempo más
que suficiente para que operen las protecciones. ¿Es esto correcto?
Correcto. La máxima corriente a tierra que fluira
en este sistema en el caso de una falla a tierra será de 10 Amp., limitado por
la resistencia de puesta atierra.
Ahora bien, soy de Chile. En la norma que poseemos
se indica un valor máximo a considerar de 3 Ohms para mallas individuales y de
5 Ohms para mallas combinadas.
Interpretando la norma, deberías considerar
3 ohmios, para el valor de puesta a tierra de la planta eléctrica (Área de los
generadores y sus equipos de proceso hasta la mita o lado primario del transformador
elevador y del transformador de servicios auxiliares. Nótese que esta es una área
bastante amplia, y relativamente fácil obtener un buen valor de resistencia de
puesta a tierra. Por lo anterior, estamos considerando que esta es una malla
individual.
En otro punto, se define que
"para instalaciones alimentadas de una subestación propia, el conductor de
protección se conectará directamente al borde de neutro del transformador o al
electrodo de tierra de servicio del mismo. En este caso la resistencia de
puesta a tierra de servicio de la subestación deberá tener un valor inferior a 20
Ohms".
Entonces, la duda es si en una
Central se considera alimentación propia o no, para ver que valores máximos de
resistencia de puesta a tierra total es la que se debe considerar para cumplir
con la normativa.
Para la subestación o transformador de
servicios auxiliares, que es el tercer sistema de puesta a tierra, esta parte
del sistema general, se considera que están alimentadas de una subestación propia
como en realidad lo es. Y como tú dices, y lo pide la norma, el conductor de protección
se conecta directamente al borde de neutro del transformador o al electrodo de
tierra de servicio del mismo. Aquí aplica la resistencia de puesta a tierra de
20 Ohmios, considerando los demás requerimientos del NEC, que aseguren la
magnitud mínima requerida del retorno de todas las corrientes de falla a
tierra, pasando por los sistemas de protección, para lo cual se requiere el
conductor de retorno (Cable verde o tierra del sistema eléctrico).
Saludos, Omar Graterol
Ingeniero Electricista
Maracaibo - Zulia - Venezuela
Telf. 58-261-7436648
Cel. 58-414-6338693
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--
www.listaelectrica.org
LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
"Somos la Lista de Consulta por Referencia de America Latina y Europa"
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Ruben Ceballos Paz
Mar 13, 2016, 5:23:32 PM3/13/16
to omar graterol, hesse21, LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
Estimados Carlos y Omar:
Los saludo desde Tucumán al Norte de Argentina.
Les formulo la siguiente pregunta:
¿Cuál es la distancia, en metros, entre las tres puestas a tierra?
Seguramente los generadores y el transformador de servicios auxiliares están muy próximos entre sí.
Opino que estas dos puestas a tierras tienen que estar conectadas para mantener el mismo punto de referencia.
Si la puesta a tierra de la subestación de salida está en el mismo predio, pienso que también debe estar conectada a las dos anteriores.
Las Leyes Físico Químicas se cumplen en todas partes del mundo.
Lo importante es preservar la seguridad de las personas.
Atentamente
Ing. Adolfo Rubén Ceballos Paz
Consultoría Técnica, Proyectos y Pericias Eléctricas
Matrícula Profesional Vitalicia N° 23244
*
Suipacha 771 San Miguel de Tucumán (4000) Argentina
*
Teléfono fijo: +54 381 4 23 74 15
Teléfono móvil: +54 381 5 94 69 65
*
e-mail: rcebal...@gmail.com
Skype ID: ruben.ceballos.paz
13/03/2016
omar graterol
Mar 13, 2016, 6:48:00 PM3/13/16
to omar graterol, Ruben Ceballos Paz, hesse21, LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
Rubén, saludos.
En la nota anterior,
yo no toque ese punto en mi respuesta, porque no correspondía con la pregunta.
En todo caso, muy bien...
Como puedes ver, el
sistema de tierra de la planta eléctrica comparte la misma área entre los
primarios y secundarios de los trasformadores de servicios auxiliares y del
transformador elevador (Punto mencionado en mi nota anterior); lo cual
significa que entre el sistema de puesta a tierra de la planta eléctrica y los
transformadores prácticamente no existe separación ninguna, comparten la cuba,
la estructura, y fundaciones. Lo que quiere decir que por razones de
seguridad y requerimientos de "Equipotencialización", sus
sistemas de tierra deben estar interconectados como tú lo mencionas. La norma
exige interconexión cuando la separación es menor a 6 pies (Altura considerada
para que un operador pueda estar parado en un área y tocar algún elemento de la
otra área).
No obstante lo
anterior, los sistemas de tierra desde el punto de vista de protecciones, están
completamente separados, por lo cual son tres sistemas; las corrientes de falla
retornan a fuente de origen.
Nota: Para facilitar la lectura de mi
nota original, copio nuevamente la nota anterior, con los colores que
identifican las preguntas de las respuestas, que en mi nota anterior salieron todos
en negro.
************************Nota anterior*********************************Carlos,
saludos.
El
sistema que planteas, está constituido por tres (3) sistemas de puesta a
tierra:
1-Sistema
de puesta a tierra de los generadores, con una resistencia de 10 A 10 seg.
2-Sistema
de puesta a tierra de la subestación de salida de la planta (transformador
elevador) con conexión del centro de la estrella puesta directamente a tierra.
3-Sistema
de puesta a tierra del Transformador de SS/AA, con conexión del centro de la
estrella puesta directamente a tierra.
Planteamientos
o preguntas en tu nota (Planteamientos o preguntas en color azul, respuestas en
rojo):
Mi duda va por la corriente a tierra
a utilizar para realizar los cálculos. Asumo considerar que la resistencia de
puesta a tierra limita la corriente a tierra a 10 A por un período de 10 seg,
tiempo más que suficiente para que operen las protecciones. ¿Es esto correcto?
Correcto. La máxima corriente a tierra
que fluira en este sistema en el caso de una falla a tierra será de 10 Amp.,
limitado por la resistencia de puesta atierra.
Ahora bien, soy de Chile. En la norma
que poseemos se indica un valor máximo a considerar de 3 Ohms para mallas
individuales y de 5 Ohms para mallas combinadas.
Interpretando la norma,
deberías considerar 3 ohmios, para el valor de puesta a tierra de la planta
eléctrica (Área de los generadores y sus equipos de proceso hasta la mitad o
lado primario del transformador elevador y del transformador de servicios
auxiliares). Nótese que esta es una área bastante amplia, y relativamente fácil
obtener un buen valor de resistencia de puesta a tierra. Por lo anterior,
estamos considerando que esta es una malla individual.
En otro punto, se
define que "para instalaciones alimentadas de una subestación propia, el
conductor de protección se conectará directamente al borde de neutro del
transformador o al electrodo de tierra de servicio del mismo. En este caso la
resistencia de puesta a tierra de servicio de la subestación deberá tener un
valor inferior a 20 Ohms".
Entonces, la duda
es si en una Central se considera alimentación propia o no, para ver que
valores máximos de resistencia de puesta a tierra total es la que se debe
considerar para cumplir con la normativa.
Para la subestación o
transformador de servicios auxiliares, que es el tercer sistema de puesta a
tierra, esta parte del sistema general, se considera que están alimentadas de
una subestación propia como en realidad lo es. Y como tú dices, y lo pide la
norma, el conductor de protección se conecta directamente al borde de neutro
del transformador o al electrodo de tierra de servicio del mismo. Aquí aplica
la resistencia de puesta a tierra de 20 Ohmios, considerando los demás requerimientos del NEC, que aseguren la magnitud
mínima requerida del retorno de todas las corrientes de falla a tierra, pasando
por los sistemas de protección, para lo cual se requiere el conductor de
retorno (Cable verde o tierra del sistema eléctrico).
Saludos, Omar Graterol
Ingeniero electricista
Maracaibo - Zulia - Venezuela
Telf. 58-261-7436648
Cel. 58-414-6338693
omar graterol
Mar 13, 2016, 7:45:09 PM3/13/16
to omar graterol, Ruben Ceballos Paz, hesse21, LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
Javier,
saludos.
Lo de la interconexión
creo que ya está contestado y claro.
En relación
con la duda que indicas de los tres valores de puesta a tierra (3, 5 y 20
ohmios), 3 y 5 para mallas individuales y 5 para mallas combinadas, de las
cuales yo recomiendo o asumí 3 ohmios para el área de planta eléctrica, que podría
ser una sola área y llegar hasta la cerca perimetral incluyendo todas las
estructuras del área interna o planta eléctrica que contiene las subestaciones
(Arreglo no muy económico); no obstante como no conocemos el arreglo geográfico,
podrían las subestaciones estar separadas del área de generadores y sala de máquinas,
y tener tres áreas, cada una con su resistencia de puesta a tierra según lo
exijan las normas, en este caso de Chile, calculadas en forma separada. Estas
mallas al ser interconectarlas los valores en general serán mucho más bajos
mejorando cada una de las mallas de puesta a tierra. Es común que al hacer interconexión,
se modela el sistema con las tres mallas a tierra y se evalúa, para ver si se
puede hacer una optimización, siempre basado en que se puedan lograr los
valores de Voltaje de toque y voltaje de paso, que aplican a alta y mediana tensión,
que es al final lo que rige el diseño y ratifica o no los valores de puesta a
tierra. Se aclara que los voltajes de toque y de paso, no aplican a bajo
voltaje; donde lo que se requiere es el camino de retorno de tierra, que
asegure la actuación de las protecciones.
Saludos, Omar Graterol
Ingeniero Electricista
Ruben Ceballos Paz
Mar 14, 2016, 7:55:46 AM3/14/16
to omar graterol, hesse21, LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
Señoras y Señores:
Agradezco públicamente las respuestas y aportes de los Señores del Foro.
Ahora voy a realizar una suposición: Se han construido tres Puestas a Tierra utilizando electrodos verticales que llegan a la napa freática, como lo indica la figura adjunta.
- Acuífero
- Estratos impermeables
- Área de infiltración
- Pozo artesiano
- Nivel freático
- Pozo
- Manantial
- A, B y C electrodos de Puesta a Tierra
(Aclaración: Los electrodos fueron dibujados por quien suscribe el presente mail)
En este caso ideal ¿cuál es la diferencia de potencial entre los electrodos A, B y C ?
Teniendo en cuenta que el agua es conductora de la electricidad, la diferencia de potencial entre los tres electrodos es prácticamente cero.
En casos reales de dos o mas electrodos en una misma área, pienso que se deben conectar los electrodos para acercarnos al caso ideal y de esta manera tener un único punto de referencia y un único valor de la Resistencia de PAT.
Desconozco el tema de protecciones en centrales, pero pienso que siempre debemos acercarnos al modelo ideal.
Atentamente
Ing. Adolfo Rubén Ceballos Paz
Consultoría Técnica, Proyectos y Pericias Eléctricas
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Skype ID: ruben.ceballos.paz
14/03/2016
omar graterol
Mar 14, 2016, 11:41:18 AM3/14/16
to Ruben Ceballos Paz, hesse21, LISTA ELECTRICA SALVADOR MARTINEZ
Rubén, saludos.
Para lo que
planteas, que tiene como incógnita principal, ¿cuál es la diferencia de
potencial entre los electrodos A, B y C?, te puedo decir lo siguiente:
El terreno con todas
sus capas que lo integran, que puede estar formado por distintos materiales
como son arcilla, rocas, arenas de diferentes tipos, grava, greda, tierra
vegetal, etc., incluyen el acuífero que muestras en la figura, que constituye
el nivel freático, desde el punto de vista eléctrico, está definido por la resistividad
del terreno, valor que normalmente se da en Ω•m.
Como ejemplo, un
material de 1 m de largo por 1 m de ancho por 1 m de altura que tenga 1 Ω de
resistencia tendrá una resistividad (resistencia específica, coeficiente de
resistividad) de 1 Ω•m
Para continuar con
la explicación o análisis de tu pregunta principal, al tener los tres
electrodos enterrados, como tú los planteas, no se puede hablar de diferencia
de potencial, si no tienes una fuente de tensión (potencial o voltaje
aplicado), que origine una circulación de corriente y a su vez una diferencia
de potencial entre los electrodos. Si tuviéramos una circulación de corriente
entre los electrodos (Originada por una falla de un sistema eléctrico,
por una descarga atmosférica, o por corrientes desviadas o circulantes en el área,
y los electrodos están enterrados como lo indicas, sin que los mismos estén
conectados por una unión equipotencial (Conductor enterrado que une los electrodos
y forma la malla de puesta a tierra), la diferencia de potencial dependerá de
la resistividad del terreno. El hecho de que estén los tres electrodos en
contacto con el acuífero o nivel freático no asegura su equipotencialidad; por
lo cual siempre en todas las instalaciones típicas, se usa la conexión entre
los electrodos, especialmente si por razones de seguridad, requieren
equipotencialidad.
Saludos, Omar
Graterol
Ingeniero electricista
Maracaibo - Zulia - Venezuela
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Cel. 58-414-6338693
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