Transcript Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones de Cables

Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
(Cod: 108 – Sesión 1)
Nombre
Autores del Trabajo
País
e-mail
Medaglia, Leonardo Ariel
Argentina
[email protected]
Ruiz, Ignacio Manuel
Argentina
[email protected]
Villafañe, Alvaro Ramon
Argentina
[email protected]
Beitone, Luis Blas
Argentina
[email protected]
Edenor S.A - Empresa Distribuidora y Comercializadora Norte S.A.
Subgerencia de Proyectos y Montajes de Electroductos
Gerencia de Ingeniería e Inversiones
Dirección Técnica
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
INTRODUCCIÓN:
Adoptar el sistema de PAT en instalaciones de cables subterráneos significa definir de que manera
se conectarán a tierra, y entre si, la pantallas metálicas con el objeto de:
• limitar la tensión inducida de las pantallas,
• limitar la corriente inducida de circulación en las pantallas,
• mantener un camino de retorno de las corrientes de falla de secuencia homopolar, a los efectos de
evitar sobretensiones.
TENSIÓN INDUCIDA:
La pantalla metálica del cable se comporta como el secundario de un transformador de corriente. Al
circular corriente por el conductor principal se induce una tensión en la pantalla según:
S
E  k  I  f (ln( ))
d
[V / m]
siendo:
E: tensión inducida
I: corriente principal
S: separación entre fases
d: diámetro de la pantalla metálica
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
SISTEMAS DE PAT:
Los sistemas usualmente utilizados son:
1. Puesta a tierra en todos los empalmes y en ambos extremos.
2. Puesta a tierra en un extremo o en punto medio del tramo, con o sin cuarto conductor.
3. Puesta a tierra con transposición de pantallas, con o sin transposición de conductores.
1. PAT todos los empalmes y en ambos extremos:
Características:
Uso de empalmes rectos.
Mínimo mantenimiento.
Bajos valores de tensión inducida (máximo valor en el centro
del tramo entre PAT).
Alta corriente de circulación por pantalla  mayores pérdidas
en situación normal.
Se debe dimensionar la pantalla para soportar la corriente
inducida en caso de circular corriente de corto circuito en el
conductor.
Al aumentar la separación de fases para mejorar la disipación de calor, aumenta la corriente de circulación
inducida en las pantallas. Las pérdidas y el calor generado aumentan  Disminuye la potencia de la
instalación.
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
SISTEMAS DE PAT:
2.a. PAT en un extremo o en punto medio del tramo sin cuarto conductor:
Características:
De utilización en tramos cortos.
Uso de empalmes seccionados.
Se debe asegurar el buen estado de la vaina externa del cable.
No existe corriente de circulación por pantalla.
Existe tensión inducida en los extremos no aterrados.
Se debe dimensionar la vaina externa del cable para soportar
las tensión inducida por circulación de corriente de corto
circuito en el conductor.
Sistema de PAT sin camino de retorno de corrientes de falla
de secuencia homopolar. La corriente homopolar retorna por
tierra  reactancia homopolar elevada  tensión inducida
elevada.
De utilización, por ejemplo, en tramos cortos dentro de
subestaciones.
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
SISTEMAS DE PAT:
2.b. PAT en un extremo del tramo con cuarto conductor:
Características adicionales:
B
X
El cuarto conductor es el camino de retorno de la corriente de
falla homopolar.
Necesidad de utilizar descargadores para pasar a
configuración PAT en ambos extremos, en caso de
sobretensiones por circulación de corriente de falla en el
conductor.
Debido a la necesidad de utilizar un cuarto conductor, solo se
utiliza en tramos cortos, por ejemplo, para completar un
sistema con transposición de pantallas.
El cuarto conductor debe ubicarse adecuadamente para
minimizar la reactancia homopolar.
Se lo debe transponer a la mitad del tramo para minimizar la
corriente de circulación inducida en situación normal.
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
SISTEMAS DE PAT:
3. PAT con transposición de pantallas:
Características:
Se compensan las tensiones inducidas en cada uno de los
tres tramos resultando nula la corriente de circulación por
pantalla  se anulan las perdidas en la pantalla.
Se mantiene el camino de retorno de la corriente de falla
homopolar.
En caso de configuración tresbolillo no es necesario realizar
la transposición de conductores.
Se debe dimensionar la pantalla para soportar la corriente
inducida en caso de circular corriente de corto circuito en el
conductor.
La vaina exterior y los descargadores deben estar
dimensionados para soportar la tensión inducida, en los
extremos no aterrados, por circulación de corriente de corto
circuito en el conductor.
Los descargadores son de necesidad para protección de la
vaina exterior del cable en caso de descargas atmosféricas.
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
NIVELES DE CAMPO MAGNETICO:
Mayor separación de fases  Mayor campo magnético
Simple terna 132 kV:
CS XLPE – Cu 500 mm²
Potencia: 150 MVA  656 A
Profundidad: 1.30 m
Separación e/fases: 170 mm
Campo magnético: 3.8 microtesla
Simple terna 220 kV:
CS XLPE –Cu 800 mm²
Potencia: 300 MVA  788 A
Profundidad: 1.50 m
Separación e/fases: 240 mm
Campo magnético: 17.8 microtesla
Simple terna 220 kV:
CS XLPE –Al 1200 mm²
Potencia: 300 MVA
Profundidad: 1.50 m
Separación e/fases: 200 mm
Campo magnético: 5.1 microtesla
Campo magnético máximo admitido: 25 microtesla (Res SE 77/98)
Sistemas de Puesta a Tierra en Instalaciones
de Cables Subterráneos de Alta Tensión –
Niveles de Campo Magnético
CONCLUSIONES:
• La capacidad de transporte de una instalación varía considerablemente en función del sistema de PAT
que se utiliza.
• Previamente a determinar que tipo de pantalla metálica y vaina exterior tendrá el cable, debe
conocerse el sistema de PAT que se va a utilizar. Luego se podrá definir térmicamente la disposición de
cables.
• De utilizarse el sistema de PAT en todos los puntos, convendrá colocar las fases lo más cerca posible
a los efectos minimizar las pérdidas por corrientes de circulación en pantalla.
• De utilizarse el sistema con transposición, separar las fases mejorará la capacidad de disipación de
calor de la instalación, aumentando la potencia.
• Al separar las fases debe verificarse además que valor de campo magnético resulta.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN