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Diseño de una Subestación Eléctrica de Distribución, Resúmenes de Derecho Europeo

El diseño de una subestación eléctrica de distribución, incluyendo el cálculo y selección de los principales componentes como transformadores, conductores, seccionadores, interruptores y otros equipos. Se detallan los parámetros eléctricos, dimensionales y de protección considerados para garantizar un sistema de distribución eficiente y confiable. El documento abarca temas como la determinación de la potencia de la subestación, la selección del transformador, el cálculo del conductor alimentador, la selección de seccionadores y protecciones, entre otros. Este material podría ser útil para estudiantes de ingeniería eléctrica, profesionales del sector eléctrico y cualquier persona interesada en el diseño de subestaciones de distribución.

Tipo: Resúmenes

2021/2022

Subido el 13/07/2023

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Práctica Calificada 4
Redes de Distribución Eléctrica
1
Diseño de una Subestación de Distribución para una Planta
Industrial
Autores:
-Gonzales Charaja, Jose Miguel Alonso.
-Huamani Castellanos, Dennys Erasmo.
-Leyva Tito, Miguel Angel.
Electricidad Industrial con Mención en Sistemas Eléctricos de Potencia
Redes de Distribución Eléctrica
Ing. Zurita Armas, Ricardo Angel
2 de Julio de 2022
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¡Descarga Diseño de una Subestación Eléctrica de Distribución y más Resúmenes en PDF de Derecho Europeo solo en Docsity!

Redes de Distribución Eléctrica

Diseño de una Subestación de Distribución para una Planta Industrial Autores:

  • Gonzales Charaja, Jose Miguel Alonso.
  • Huamani Castellanos, Dennys Erasmo.
    • Leyva Tito, Miguel Angel. Electricidad Industrial con Mención en Sistemas Eléctricos de Potencia Redes de Distribución Eléctrica Ing. Zurita Armas, Ricardo Angel 2 de Julio de 2022

Redes de Distribución Eléctrica

Redes de Distribución Eléctrica

Estudiante 1 : (^) Gonzales Charaja, Jose Miguel Alonso Estudiante 2: (^) Huamani Castellanos, Dennys Erasmo Estudiante 3: (^) Leyva Tito, Miguel Fecha: (^) 02 – 07 – 2022 INDICACIONES En la asignación de los puntajes se tendrá en cuenta la presentación del documento: carátula, índices, calidad de los dibujos, el orden en el desarrollo, la justificación de los cálculos, la especificación técnica y valorización de los componentes seleccionados, así como también la sustentación. El desarrollo de la práctica es grupal. Duración: 12 días. El examen consta de: 7 preguntas. Entregar el examen en el Canas en formato PDF. Diseño de una Subestación de Distribución para una Planta Industrial Para los datos de entrada entregados a cada grupo, realizar:

1. DESCRIPCIÓN DE LA RED PRIMARIA DE ALIMENTACIÓN Y LA SUBESTACIÓN

Realizar la descripción de lo siguiente:

1.1. Tensión de la red primaria.

22,9 kV

1.2. Distancia de la red desde el PMI hasta la subestación.

600m

1.3. Forma de instalación de la red.

Instalación de la red Subterránea (3 cables en Trébol)

1.4. Tipo de subestación.

Transformación. Nota

Redes de Distribución Eléctrica

2. CÁLCULOS JUSTIFICATIVOS (2,5 p)

Realizar los siguientes cálculos justificativos

2.1. Estudio de cargas.

2.1.1. Cálculo de la potencia instalada.

2.1.1.1. Potencia instalada del circuito de fuerza motriz. PIFM = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T PIFM = 142,9 kW + 126,1 kW + 154,6 kW + 297,5 kW + 196,1 kW + 325,2 kW PIFM = 1242,4 kW 2.1.1.2. Potencia instalada de los circuitos de alumbrado y tomacorrientes. 2.1.1.2.1. Potencia instalada del circuito de alumbrado. PIAL = AREA TECHADA x CARGA UNITARIA PIAL = 4300 𝑚^2 x 25 W/𝑚^2 PIAL = 107,5 kW Tabla 14 (Ver Regla 050 - 210) Watts por metro cuadrado y factores de demanda para acometidas yalimentadores para predios según tipo de actividad 2.1.1.2.2. Potencia instalada del circuito de tomacorrientes. PITO = (15,0 %) PIAL PITO = 0.15% x 107.5 kW

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2.2. Cálculo de la potencia de la subestación y del transformador o

transformadores. 2.2.1. Cálculo del factor de potencia promedio del circuito de fuerza motriz. CosφFM = ∑ n i= 1 x Cosφi ∑ n i= 1 Pi COSφFM =

COSφFM = 0. 89

2.2.2. Factor de potencia promedio de alumbrado y tomacorrientes.

COSφAL y TO = 0. 6 2.2.3. Cálculo de la potencia nominal de la subestación. 𝑆𝑆𝐸 = (

𝑆𝑆𝐸 = 1245. 74 kVA Se considera 25% de la reserva.

Redes de Distribución Eléctrica

SELECCIÓN DEL TRANSFORMADOR:

Como la potencia aparente del transformador fue 1245.74 kVA se debe escoger un valor comercial de 𝑆𝑆𝐸 = 1250 𝑘𝑉𝐴. (2 Transformadores de 630 kVA)

Redes de Distribución Eléctrica

CARACTERISTICAS DIMENSIONALES

PARAMETROS ELECTRICOS

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2.3.3. Selección del conductor por capacidad de corriente a) Capacidad de corriente del posible conductor (ICu) NA2XSY 18/30 kV, en formación tripolar agrupadas en triangulo.

  • 50 mm^2 : 157A b) Capacidad de corriente corregida: ICu co = ICu x FC Factores de corrección FC = FCt * FCrtt * FCpc * FCpt FCt : Por temperatura del terreno. FCrtt : Por resistividad térmica del terreno. FCpc : Por proximidad de otros cables. FCpt : Por profundidad de tendido.
  • Por temperatura del suelo ( 25 °C): 0.
  • Por resistividad térmica del terreno (2 K.m/W): 0.

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FC = FCt * FCrtt * FCpc * FCpt FC = 0.9 6 * 0. 92 * 1 * 0.9 6 FC = 0. IN= 31.51 A ICu co = 157 x 0, ICu co = 133.45 A > 31.51 A Cumple con el transporte porque la corriente nominal es menor. Luego por capacidad de corriente se selecciona el conductor de 50 mm^2 con R = 0. 822 Ω/Km y XL = 0 , 246 Ω/Km 2.3.4. Selección del alimentador por caída de tensión Según el CNE, para alimentadores urbanos la caída de tensión máxima es de 3,5 % de la tensión nominal.

𝐶𝑜𝑠∅ = 0 , 89 =Fuerza Motriz.

∆𝑈 = 27.66 V

Si nosotros usamos el conductor de 50 mm va haber una caída de

tensión de 27.66 V

∆𝑉𝑚𝑎𝑥 = 3 .5%( 22900 𝑉 ) = 801 , 5 V

Como la caída de tensión es 27.66 V menos al 3,5 %, por caída de tensión se selecciona el conductor N2XSY de 50 mm^2

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2.3.5. Selección del alimentador por corriente de cortocircuito: 𝑆𝑐𝑢𝑐𝑐 =

Donde: Icc : Corriente de cortocircuito (kA). t : Tiempo de disparo del dispositivo de protección (0,2 s) k : Constante del conductor (N2XSY = 0,143) 𝐼𝑐𝑐 =

√^3 𝑥(^22 ,^9 𝐾𝑉)

𝑆𝑐𝑢𝑐𝑐 = 21. 30 𝑚𝑚^2

2.4. Cálculo de los seccionadores unipolares simples.

SELECCION DE SECCIONADORES UNIPOLARES SIMPLES:

a) Potencia de la subestación

1250 kVA

b) Tensión de la red de distribución primaria.

22.9kV

c) Potencia de cortocircuito

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𝑰𝑪𝑯 = √𝟐 ∗ (𝟏. 𝟖)^ ∗ 𝟔. 𝟖𝒌𝑨

𝜏 = 2; en la práctica y según resultados experimentales se toma 1,8.

  • Luego escogemos tres seccionadores unipolares simples a cuchilla de

15 kV, corriente nominal 630 A , corriente de cortocircuito (breve

duración ) 6.8 kA y corriente de choque (dinámica) de 40 kA.

2.5. Cálculo del disyuntor de MT.

Redes de Distribución Eléctrica

Con los cálculos realizados anteriormente se selecciona un interruptor con corte en vacío, marca Schneider Electric, modelo SF 1 tensión nominal 24 kV, corriente nominal 400 A, poder de apertura 12.5 kA (corriente admisible de cortocircuito de corta duración).

2.6. Cálculo de los fusibles de MT que protegen al o los transformadores.

Se tiene que: 𝑺𝑻 = 𝟏𝟐𝟔𝟎 𝒌𝑽𝑨 (2 transformadores de 630 kVA) 𝒖𝒄𝒄 = 𝟒% 𝑰𝑵𝑻 =

√𝟑^ ∗^ 𝑼

√𝟑^ ∗^ 𝟐𝟐.^ 𝟗𝒌𝑽

Corriente de diseño: 𝑰𝒅 = 𝟏. 𝟑 ∗ 𝟑𝟏. 𝟕𝟔𝑨 = 𝟒𝟏. 𝟐𝟖 𝑨 𝑰𝒅 = 𝟏. 𝟖 ∗ 𝟑𝟏. 𝟕𝟔𝑨 = 𝟓𝟕. 𝟏𝟔𝟖 𝑨 La corriente de diseño del fusible está comprendida entre 1,3 a 1,8 veces la corriente nominal del transformador. En nuestro caso el fusible estará comprendido entre 41.28 A a 57 .1 A.

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2.7. Cálculo de las barras de MT.

La separación mínima (dmin) de las barras según el CNE es: 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟏𝟎𝒄𝒎 + 𝟏𝒄𝒎/𝒌𝑽 𝒅𝒎𝒊𝒏 = (𝟏𝟎 + 𝟐𝟐, 𝟗)𝒄𝒎 𝒅𝒎𝒊𝒏 = 𝟑𝟐. 𝟗𝒄𝒎 A nivel industrial es usual emplear la separación de 35 cm a 40 cm. 𝒅 = 𝟒𝟎𝒄𝒎 Es usual emplear la longitud entre apoyos (l) entre 100 cm a 200 cm. 𝒍 = 𝟐𝟎𝟎𝒄𝒎 2.7.1. Esfuerzo Electrodinámico (F): 𝑭 = 𝟐, 𝟎𝟒

𝑰𝑪𝑯^ 𝟐^. 𝒍

2.7.2. Momento flector: 𝑴 =

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2.7.3. Momento resistente necesario: 𝑾 =

Donde la carga admisible k para el cobre está comprendida entre 1000 a 1200 kg/cm^2 cuando la barra es rectangular. 𝑾 =

2.7.4. Momento resistente de la barra de sección rectangular:

b

h

Para que el valor del momento resistente resultante sea correcto, se debe cumplir: 𝑾 < 𝑾𝒙 𝟎, 𝟑𝟔𝒄𝒎𝟑^ < 𝑾𝒙 Buscamos en la tabla de capacidad de carga para pletinas y barras en cobre electrolítico y encontramos que: 𝑾𝒙 = 𝟎, 𝟒𝟓𝟎𝒄𝒎𝟑 𝟎, 𝟑𝟔𝒄𝒎𝟑^ < 𝟎, 𝟒𝟓𝟎𝒄𝒎𝟑