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1 CALCULOS ELECTROMECANICOS EN LA SUBESTACION

1.1 CACULOS ELECTRICOS

Datos Generales

Maxima Demanda en kW

Potencia instalada en KVA

Tension Nominal en kV (20 kv, inicialmente 10 KV) Tipo de a!le a "tili#a$

%eccion en mm2

& ca!le, en o'miosKm

ca!le, en o'miosKm

*ases

*$ec+encia en #

*acto$ de Potencia

Potencia de co$toci$c+ito en MVA

Pa$a10 kV

Pa$a 20 kV

Tiempo de accion de la p$oteccion en %e-.

Pa$a10 kV

Pa$a 20 kV

/on-it+d de /inea en Km

1.1.1 Selección del Transforador

/a dete$minacin de la potencia del t$anso$mado$ se 'a dete$mina

Mxima Demanda de la edi3cacin, de3nida de ac+e$do a lo disp+

Nacional de 4l5ct$icidad. Asi se esta!lecio el si-+iente c+ad$o 6

Potencia Apa$ente $e7+e$ida (KVA)

*acto$ de Potencia del sistema

N+me$o de T$anso$mado$es

Dist$i!+cin de potencia a instala$se

T$ao 1 (Pot. 4n KVA)



1.1.! Selección del Ca"le

/a seleccin de la seccin adec+ada de +n ca!le 7+eda dete$minad

1.1.!.1 Calc#lo de la Corriente Noinal del Sistea Electrico

9 :Pot. De Dise;o(Pn)

1..>< Amp


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9 nom (10 kV) : ?80KV, c+a capacidad de cond+ccion de co$$iente

apa$ente en Amp. es 6

/a capacidad $eal del ca!le %e$a 6

oncl+sin 6

?0 mm2

2?0 Amp.

Podemos ve$ 7+e la capacidad nominal del ca!le t$anspo$ta$a la co$

posi!le +t+$a

1.1.& Calc#lo %or caida de tensión

Pa$a el calc+lo de la caida de tensin se +tili#a$a la si-+iente o$m+l

AV : H8 x 9 x / x (&cosI J senI )

Donde 6


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9 : o$$iente Apa$ente 10 kV

20 kV

/ : /on-it+d Total del a!le en Km

& : &esistencia del ca!le en o'miosKm

: &esactancia del ca!le en o'miosKm

osI : *acto$ de Potencia

%enI :

Pot. KVA /on-. (Km) o$$iente (A) %+m. te. (A)

1000.00 10.000 0.0@> ?0.00 > ?0.00 @8.>08 @8.>08

Po$ lo tanto, se c+mple 7+e AV8.?L de 10 kV.

1.1.' Calc#lo de Corriente de Cortocirc#ito en el ca"le

9cc : Pcc (kA)

H8 V

9cc (10 kV) : 10.82 kA

9cc (20 kV) : 11.>F? kA

1.1.( Calc#lo de %or corriente de Cortocirc#ito T)ricaente Ad

aOo condiciones de co$toci$c+ito, se inc$ementa con $apide# la tem

elementos m5talicos de los ca!les de ene$-a (cond+cto$ pantalla

lica).

+ando se t$ata de anali#a$ el compo$tamiento en condiciones de c

pa$amet$os pe$ectamente de3nidos, la o$m+la se esc$i!e como 6

9km : 0.1@8?Fx%Ht

Donde 6

9cc : co$$iente de co$toci$c+ito en Amp.

% : %eccin t$ansve$sal del co!$e en mm2

t : Tiempo de ape$t+$a del sistema de p$oteccin

el p$ocedimiento del calc+lo de la co$$iente de co$toci$c+ito se detal

(ve$ calc+los 9cc).

entonces 6

9km : 1F.0? kA

a 7+e 9km 9cc, la seleccin del ca!le de ?0 mm2 es la co$$ecta.

1.1.* Deterinación de la %otencia de Cortocirc#ito +$ccll, en la S

Tension(V)

%eccin(mm2)


4/34

9ccll :VnH8xQtotal (kA) RRRRRRRRRRRRR.. (1)

Pccll : VnSQtotal (MVA) RRRRRRRRRRRRR.. (2)

Q total : H(&totalS J totalS) RRRRRRRRRRRRR.. (8)

1.1.*.1 Calc#lo de la I%edancia Total +total,

De los datos del a!$icante

&ca!le en o'miosKm

ca!le en o'miosKm

/ ca!le en Km

a) alc+lo de la &total

&total : &ca!le x /

&total : 0.028F ('mios) (20 Kv)

&eempla#ando valo$es el Qtotal se$a 6

Qtotal : 0.?F ('mios) (10 Kv)

Qtotal : 0.>< ('mios) (20 Kv)

1.1.*.! calc#lo de la corriente de corto circ#ito - $ccl

&eempla#ando valo$es en la ec+acin (1) (2)

Pccll : 1


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& :&esistencia "nit. Del cond+cto$ o'mKm

/ /on-it+d del ci$c+ito en Km

V :Tension Nominal en el lado de Alta Tensin

os U : *acto$ de Potencia de la ca$-a

AP L : 0.02F@ ( 10 kV) AP L :

1.1.*.' Calc#lo de /#si"les

Pa$a los +!si!les en el lado de media tensin tend$emos la potenci

9 dise;o del t$anso$mado$ @00 KVA (10 kV) 28.0

9 dise;o del t$anso$mado$ 2?0 KVA (10 kV) 1@.@8

po$ n$mas el +si!le no de!e se$ mao$ del 1?0L de la co$$iente,

9 dise;o del t$anso$mado$ @00 KVA (10 kV) [email protected]@

9 dise;o del t$anso$mado$ 2?0 KVA (10 kV) 21.F?

%iendo los +si!les 6

T$anso$mado$es de @00 KVA *+si!les de @0A

T$anso$mado$ de 2?0 KVA *+si!les de 2?A

1.1.*.( Calc#lo del Ca"le de co#nicación del transforador al ta"l

Tenemos 6

9 dise;o del t$anso$mado$ @00 KVA (0.28 kV) : [email protected]

De a7+ podemos ve$ el alto valo$ de la co$$iente po$ lo 7

+na do!le te$na p+diendose o!tene$ +n cond+cto$ tipo N

+na co$$iente de ?F? A al ai$e li!$e po$ lo tanto el ca!le el

2 C 1x2@0 mm2 NGG %op$tando

9 dise;o del t$anso$mado$ 2?0 KVA (0.28 kV) : F2


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>00.00

1000.00

10.00N2%G

?0.00

0.@@

0.20

1>0.00

@11.00

0.20

0.20

0.0@>

o en +ncin a la

sto en el di-o

1000

0.>

2

@00

@00

2?0

po$ lo si-+iente 6

1000

10

0.00


7/34

les de ene$-a,

$ los si-+ientes

0.20

0.F0

0.10

0.>20

0.F?

8C1x?0 mm2

2?0A

1F@.


8/34

>08

0.0@>

0.@@

0.20

0.F0

@.0> 0.0@1

2.0@ 0.010

isi"le en el Ca"le

pe$at+$a de los

o c+!ie$ta met

$toci$c+ito con

?0.00

0.20

la mas adelante

#" estación $ro-ectada

aida(V)

aida(L)


9/34

0.@@

0.2

('mios) (10 kV)

('mios) (20 kV)

@0?.8F MVA (20kV)

11.


10/34

0.@@

0.0?

10.00

0.>0

0.00


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! CALCULOS MECANICOS DE LA SUBESTACION

!.1Datos 0enerales

Tension Nominal en kV (20 kv, inicialmente 10 KV)

Potencia de co$toci$c+ito en MVA

Pa$a10 kVPa$a 20 kV

%eccion en mm2

& ca!le, en o'miosKm

ca!le, en o'miosKm

/ ca!le en m

Tiempo de accion de la p$oteccion en %e-.

Pa$a10 kV

Pa$a 20 kV

/on-it+d de la !a$$a ent$e apoos en cms

%epa$acion de !a$$as ent$e *ases en cms

%eccion de la !a$$a en cms ase

4speso$

peso de la !a$$a en K-cm

!.! Calc#lo - Diensionaiento de Barras - Aisladores

Aplicamos +n acto$ de se-+$idad d 1.?

!.!.1 Calc#lo %or Corriente Noinal

9n : P x *k

H8 V

9n : >F.F0 A

%e eli-e !a$$as de co!$e de >0 x 10 mm, en disposicin 6

o$i#ontal (sistema de a$$as) 1

Distancia ent$e apoos 2

%epa$acion ent$e eOes de ases 80

!.!.! Calc#lo de la Corriente decco2#e

9c' : 1.> x H2 x 9ccll (kA)

del alc+lo ante$io$ de la co$$iente de co$toci$c+ito de la s+!est

p$oectada Tenemos 6

9c' : 2?.>1F kA Pa$a 10 kV

9c' : 2.> kA Pa$a 20 kV


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!.!.& Calc#lo %or Esf#er3os Electrodin4icos

C2

*s : 2.0@ x (/d) x 9c'S x 10

Donde 6

*s : 4s+e$#o de !a$$a en K-/ : Distancia ent$e apoos en ms

d : Distancia ent$e ond+cto$es en ms

9c' : o$$iente de 'o7+e en kA

Po$ lo tanto el valo$ del 4s+e$#o maximo se$a 6

*s : 0.F8 K-

*s : 120.F

Donde 6

*s : *+e$#a Maxima dist$i!+ida ent$e apoos en (K-)

/ : Distancia ent$e apoos en ms

M : 22F?.< K- C m

M : 801F.1 K- C m

!.!.&.! Calc#lo del od#lo resistente de la "arra +6r,

Pa$a el caso de clc+lo se conside$a el de +na !a$$a en sentido

!

Disposicion de +na !a$$a

4l momento de ine$cia esta dado po$ la si-+iente exp$esin 6

W$ : ' x !S m8

F

Donde 6

' : el espeso$ de la !a$$a en ms 1.00

! : la !ase de la !a$$a en cms >.00

W$ : 10.FF< m8

!.!.&.!. Calc#lo del Moento de Inercia de la Barra


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4l momento de ine$cia esta dado po$ la si-+iente exp$

: ! x ' m@

12

Donde 6

! : el espeso$ de la !a$$a en ms

' : la !ase de la !a$$a en cms

: @2.FF< m@

!.!.&.& Calc#lo del esf#er3o /lector M45io +7a5,

Xmax : M K-m2

W$

%iendo 6

M : Momento *lecto$ maximo K-Cm

: Momento de 9ne$cia m8

Xmax : 212.@8? K-m2

Xmax : 2>2.>8? K-m2

%etiene 7+e ve$i3ca$ 7+e 6 Xmax Xc+

4l es+e$#o de Yexin mximo del o!$e (+) es de 1200 K-

tanto se c+mple la condicin

!.!.' Calc#los de Efectos de Resonancia

+ando la $ec+encia nat+$al (n) con la vi!$acion de las !a$$as

m+ ce$ca (JC 10L) a la $ec+encia 4l5ct$ica (e) , o a s+ do!le

enomeno de $esonancia. %e de!e c+mpli$ 6

n 1.1e

n 0.e

n 1.1(2e)

n 0.(2e)

/a $ec+encia nat+$al se calc+la con la si-+iente o$m+la 6

n : 112((4 x )(Z x /[@))\ #

Donde 6

4 : mod+lo de 4lasticidad 1.2? x 4F K-m

: momento de 9ne$cia en m@

Z : Peso de la !a$$a en K-cm

/ : /on-it+d de la !a$$a en m


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n : (pa$a el co!$e)

9ccll : o$$iente de co$toci$c+ito pe$manente en Amp.

t : Tiempo del $ele mas el tiempo de ape$t+$a del inte$$+

A : A$ea de la !a$$a en mm2

At : Tiempo adicional de!ido a la co$$iente de co$toci$c+ito

^t : 9c'S x t

9ccllS

Donde t es el tiempo 7+e depende del tipo de co$toci$c+ito

t Vale 6 0.8 C 0.1? pa$a co$oci$c+ito T$iasico

0.F C 0.2? pa$a co$toci$c+ito iasico

Pa$a eectos de calc+lo 6 t : 0.F

%e tiene 6

^t : 8.>>> %e- pa$a 10 kV

^t : 8.>>> %e- pa$a 20 kV

de donde la tempe$at+$a mxima del cond+cto$ se$a 6

T1 : .>1 B

T1 : >0.0< B

se-En no$mas esta tempe$at+$a no de!e so!$epasa$ los 200 B

asi tenemos 6

>0.0< 200 Acepta!le

!.!.* Calc#lo de Aisaldores $orta"arras

P : *s K-

0.?

Donde 6

P : 4s+e$#o de $+pt+$a 7+e de!e sopo$ta$ el aislado$ en

*s : 4s+e$#o de !a$$a en K-


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P : 1>1.2>K-

P : [email protected]?K-

%e selecciona +n aislado$ po$ta!a$$a clase A (D9N @>100), 7+e s

a la ca!e#a del mate$ial.

!.!.* Calc#lo de la /leca

Pa$a el caso mas desavo$a!le 7+e es c+ando se conside$a a la

Vi-a simplemente apoada, la Yec'a 7+e se p$od+ce esta dada

* : ? x Z x /[@ m

8>@ x 4 x

Donde 6

Z : Peso de la a$$a en KZm

/ : lon-it+d de la !a$$a en cm

4 : Mod+lo de elacticidad de la !a$$a en K-Cm2

pa$a el co!$e : 12?0000 K-Cm2

: Momento de 9ne$cia en m@

* : 0.02m


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10.00

1>[email protected]

?0.00

0.@@

0.2.000

0.20

0.20

200.00

80.00

>.00

1.00

0.0


17/34

(Pa$a 10 kV)

(Pa$a 20 kV)

(Pa$a 10 kV)

(Pa$a 20 kV)

o$i#ontal

'

cms

cms


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sin 6

(Pa$a 10 kV)

(Pa$a 20 kV)

2, po$ lo

e enc+ent$an

e p$od+ce el


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10L de la

$toci$c+ito

to$ se-.

de c'o7+e se-.

pa$a 10 kV

pa$a 20 kV

-


20/34

pa$a 10 kV

pa$a 20 kV

po$ta


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& Calc#lo de la 8entilacion de Estaciones Transforadoras

8.1 Datos Zene$ales

N+me$o de T$anso$mado$es ("nidades)

T$anso$mado$ de @00 KVA

T$anso$mado$ de 2?0 KVAPe$didas totales 6 KW

T$anso$mado$ de @00 KVA (2 "ni) F.@@

T$anso$mado$ de 2?0 KVA @.@8

Tempe$at+$a am!iente 6 B

Tempe$at+$a maxima de ai$e a la salida al exte$io 6 B

&.1.1 Ca#dal de Aire de in0reso - salida de la S#"estación

Pa$a el clc+lo en la s+!estacin se as+me 7+e en las peo$es condi

ai$e seco es el 7+e tiene menos c+alidades de ventilacin, po$ lo

medida de se-+$idad podemos as+mi$ 7+e se ventila$a la %+!

ai$e seco, po$ lo 7+e el peso de 1.0 m8 de ai$e (peso especi3co)

exp$esa$ po$ 6

Z : 8@2 xP K-m8

T

Donde 6

Z : Peso del Ai$e seco

P : P$esion del ai$e en Atmose$as

T : Tempe$at+$a a!sol+ta en -$ados Kelvin

el calo$ especi3co del ai$e seco tiene +n valo$ de 0.28> cal. 4s deci

eleva$ la tempe$at+$a de 1 K- de ai$e seco de 0Bc a 1B, se necesi

de calo$ de 0.28> cal. /a cantidad de ai$e necesa$io pa$a el t$ansp

pa$a +na die$encia de (T2CT1) : 1B, se$a 6

_ : >FF x Tx

N x Pt

0.28>(T2CT1) x 8@2 x P t

Donde 6

_ : a+dal del ai$e en mm8k`C' (vol. De ai$e seco pa$a evac

co$$espondiente)

T : Tempe$at+$a a!sol+ta en B K (Tam! : tJ2


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4l ca+dal de ai$e 7+e in-$esa sale de la s+!estacion se$a 6

_in- : 2.88m8s

_sal : 2.@0m8s

4n concl+sin pa$a +na meOo$ ventilacin, el vol+men de ai$e ci$c+l

(_sal) es mao$ 7+e el vol+men de ai$e a la ent$ada (_in-), de!ido

(inc$emento de Tempe$at+$a) s+$ido en la ca!ina.

se admite +na $elacin _in- : 0.2x_sal

asi podemos ve$ 7+e c+mple la ventilacion nat+$al


23/34

8.00

2.00

1.001>

@.@8

20.00

@0.00

iones, el

tanto como

stacin con

se p+ede

7+e pa$a

a +na cantidad

$te de 1Kcal

+a$ el calo$

28.00

818.00

1


24/34

nte a la salida

a AT


25/34

P5$didas del t$anso$mado$ 17.31 kW

Tempe$at+$a am!iente, t1 30 tempe$at+$a del

Tempe$at+$a del ai$e, t2 50 tempe$at+$a co

Die$encia de tempe$at+$a t2Ct1 20

Vol+men del ai$e necesa$io pa$a evac+a$ +n kW' a tempe$at+$a t1 1F1.1>F mkW'

Vol+men del ai$e necesa$io pa$a evac+a$ +n kWCmin a tempe$at+$a t1 2.F>F mkWCmin

i$c+lacin necesa$ia de ai$e a la ent$ada 0.F m

%+pe$3cie de in-$eso de ai$e 1.8 mS

Velocidad del ai$e en el in-$eso 0.@81 mse-

%e calc+la las p5$didas conside$ando 7+e se$n mao$es po$ la p$esencia de la malla de p$oteccin

Anc'+$a de la malla del canal de ent$ada 15 mm

oe3ciente de p5$didas se-En $m+la expe$imental 0.>


26/34

*acto$ de p5$dida en canal 0.022FF?F

P5$didas po$ $otamiento en canal 0.02>2 m

%eccin en el in-$eso a la s+!estacin (descontando $ea de t$ao) 1.5 mS

Velocidad del ai$e en el in-$eso a la s+!estacin 0.?1< mse-

P5$didas po$ el codo de in-$eso a la s+!estacin 0.0128 m

%eccin de la ca!ina 21.06 mS

Velocidad del ai$e en la ca!ina 0.08280@


27/34

?

Total P5$didas 0.0FF m

Dimensiones de ventilación son correctas

Anchura de

la malla

10 a 20

CIRCULACION FORZADA 20 a 80

mao$ de 80

i$c+lacin necesa$ia de ai$e a la ent$ada 2,


28/34

ai$e exte$io$

la 7+e sale el ai$e al exte$io$

pe del t$anso$mado$ el tec'o


29/34

Diámetro Coeficiente

del hilo de prdidas

1.2 1

1.@ 0.


30/34

0.? 0.00>0F

1. 0.00

12.?0 0.00F?8

Diámetro Coeficiente

del hilo de prdidas

1.2 1

1.@ 0.


31/34

Capacidad de ca!les " conductores para #$ %&

IN'(ALACION (I)O sección CLA&* r+%m

%"T4&&AN4 NKG 1F NKG1F 1.8>0

%"T4&&AN4 NKG 2? NKG2? 0.2

%"T4&&AN4 NKG 8? NKG8? 0.F2F

%"T4&&AN4 NKG 8

%"T4&&AN4 NKG 2@0 NKG2@0 0.0>

%"T4&&AN4 NKG @00 NKG@00 0.0??

%"T4&&AN4 N2%G 2? N2%G2? 0.2>

%"T4&&AN4 N2%G 8? N2%G8? 0.F80

%"T4&&AN4 N2%G ?0 N2%G?0 0.@8

%"T4&&AN4 N2%G ?

A4&4 " 21 "21 0.<

A4&4 " 88 "88 0.F2<

A4&4 " @2 "@2 0.@<

A4&4 " ?8 "?8 0.8@

A4&4 " F< "F< 0.818

A4&4 " 1F "1F 1.8@

A4&4 " 2? "2? 0.>?@

A4&4 " 8? "8? 0.F1F

A4&4 "


32/34

8? 0.?218F> 80>0

@0 0.?80>F2@

@? 0.?@082>

?0 0.?@

F? 0.?10@? 0.F1F0?2>

0 0.F2??1>@

? 0.F8@>@

100 0.F@@@@F


33/34

,+%m Amp- .&A .&A/corr

0.1@@ 1.0@0

0.210 110 1.0? 1.@@>

0.11< 180 2.2?2 1. 8.2>

0.108 228 8.>F2 2.8?

0.102 2?2 @.8F? 8.81<

0.0>F 8 2@? @.2@@ 8.22?

0.28 881 ?.8 112 1.@0

0.@?? 1@> 2.?F8

0.@?8 1>2 8.1?2

0.@2< 2

0.1?F 220 8.>11

0.1@1 810 ?.8F

0.2>F12


34/34

222.2?@

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