MEMORIA DE CALCULO SISTEMA MEDIA TENSIÓN

TIENDA SAGA FALABELLA MALL AVENTURA PLAZA

AREQUIPA

SISTEMA DE MEDIA TENSIÓN AREQUIPA - PERÚ

OCTUBRE 2010,

ÍNDICE

1. CÁLCULOS Y DIMENSIONAMIENTO DEL CABLE N2XSY 15 KV

1.1 CALCULO POR CORRIENTE DE CARGA

1.2 CALCULO POR CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

1.3 CALCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN

2. DIMENSIONAMIENTO DE LAS BARRAS

2.1 CALCULO POR CORRIENTE NOMINAL

2.2 CALCULO POR EFECTOS ELECTRODINÁMICOS

2.3 CALCULO POR EFECTOS TÉRMICOS

2.4 CALCULO POR RESONANCIA

2.5 CALCULO DE LA FLECHA

3. RELACIÓN DE PLANOS

Cálculos JUSTIFICATIVOS

1.0 CÁLCULOS Y DIMENSIONAMIENTO DEL CABLE N2XSY 10 kV

Para seleccionar el alimentador consideraremos una potencia total de 800 KVA, potencia que corresponde a la capacidad máxima de la S.E. particular proyectada.

Condiciones:

a) Potencia de diseño (KVA) : 800 KVA

b) Máxima demanda Proyectada (kW) : 638.13 kW

c) Tensión nominal (V) : 10 kV

d) Factor de potencia : 0.85

e) Potencia de Cortocircuito : 250 MVA

f) Tiempo de actuación protección : 0.2 seg.

g) Temperatura del terreno : 25 ºC

h) Profundidad instalación del cable : 1.2 m

i) Tipo de cable a utilizar : N2XSY

j) Sección Proyectada : 3-1x50 mm2

Condiciones de instalación de los cables, consideradas como normales:

Resistividad térmica del terreno : 150 ºC-cm/w

Temperatura de instalación (ambiente 25 ºC) : 25 ºC

Capacidades de los cables : 250 A, 50 mm2 N2XSY – 10 kV.

Factor de carga : 0.75

1.1 CALCULO POR CORRIENTE DE CARGA

Factor de corrección por

Resistividad térmica del terreno : Frt = 0.96

Profundidad de tendido del cable : Fp = 0.95

Temperatura de instalación : Ft = 0.95

Proximidad de otros cables : Fa = 1.00

Tendido en conductos : Fd = 0.81

Factor de corrección equivalente

70.0 FdFaFtFpFrtFeq

Calculo de la intensidad de Corriente Nominal.

V

SI nom

3

, Entonces : AI kV 19.46103

58410

Considerando los Factores de Corrección:

AFeq

IId Nom

kV 82.6510

De acuerdo a los resultados obtenidos y teniendo en consideración el nivel de tensión nominal y de operación inicial proyectado, la mínima sección a considerar del conductor de energía tipo N2XSY es de 50 mm2 diseñado a 8.7/15 kV el cual puede soportar una intensidad de corriente por fase de 170 A.

1.2 CALCULO POR CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO

Condiciones

Potencia de corto circuito del sistema en Punto de Diseño (Scc) : 250 MVA

Tiempo de apertura de la protección o duración del cortocircuito (t) : 0.2 seg

Cálculo de la corriente de cortocircuito Trifásica permanente (Icc)

V

SI cc

CC

31 , Entonces: kAI kVCC 43.14

103

250101

Ahora compararemos los valores obtenidos con la corriente de cortocircuito máxima admitida en un conductor de 50mm2 N2XSY, para lo cual utilizaremos la grafica característica de corriente de cortocircuito en cables N2XSY 18/30Kv, de donde se obtiene la relación:

t

SI km 14356.0

Como Ikm > Icc1, entonces hallamos la sección mínima del conductor y la comparamos con el seleccionado.

14356.0.1min

tIS cc

Luego tenemos: ²87.3810min mmS kV

De esta manera, garantizamos que la sección de 50 mm2 soporta una falla de corto circuito sin dañarse; ante dicha falla se apertura la protección del sistema.

1.3 CALCULO POR CAÍDA DE TENSIÓN

Parámetros a considerar

L, longitud del circuito proyectado : 290.00 m

r, resistencia por unid. de longitud : 10.0 kV → 0.4930 Ω / Km

x, reactancia por unid. de longitud : 10.0 kV → 0.1990 Ω / Km

Sen ф : 0.6

Calculando la caída de tensión, la cual esta dada por:

ZILV 3

La impedancia del conductor se calcula como:

senXRZ cos

4121.010 kVZ ohm/km

El resultado del calculando de caída de tensión es:

VV kV 56.910

Expresado en valor porcentual:

%0956.010

V

V kV

Por lo tanto, se cumple que en ambos casos la caída de tensión calculada no sobrepasa el 5% máxima permitida.

Por tanto La sección de cable Seleccionada es acorde para los requerimientos del proyecto pues cumple las condiciones tanto a una tensión de 10kV como a una tensión de 22.9kV.

2.0 DIMENSIONAMIENTO DE LAS BARRAS

2.1 CALCULO POR CORRIENTE NOMINAL

P x Fk

In =

584 x 1.5

√3 x V

In = √3 x 10 In = 69.28 A Se elige barras de cobre 50 x 5mm, en disposición horizontal ( In = 700 )

2.2 CALCULO POR EFECTOS ELECTRODINÁMICOS Calculo de la Corriente Permanente (Icc2)

V2

Scc =

a) Impedancia del Sistema

ZI =

10 2 = j 0.4000

250

b) Impedancia de la Red Subterránea

Cable N2XSY 50mm2 ZII = (r + j X)L = (0.4930 + j0.1990) 0.29 = 0.14297 + j 0.0577

c) Impedancia total en Barras

ZT = Z1 + ZII

ZT = 0.1430 + j 0.4577

ZT = 0.4795 Ω

d) Corriente de Cortocircuito en Barras 10 KV

V 10

√3. ZT

IccII = = √3 x 0.4795

IccII = 12.040 KA e) Potencia de Cortocircuito

V2

Zr=

ZT 0.4795

=

Ich2 x L d

=30.6493 2 x 1.00

30

F l 8

63.8778 x 1.008

h b 2 6

0.5 x 5 2

6

Mb Wr

=

10 2

PccII

PccII = 208.54 MVA

Calculo de la Corriente de Choque (Ich)

Ich = Г √2 Icc2 = 1.8 x √2 x 12.040 = 30.6493 KA

Calculo de Esfuerzos en las Barras (F) Platinas de cobre (b x h) : 5 x 50 mm

Disposición : Horizontal

Distancia Máxima entre apoyos : 1.00 m

Distancia entre fases : 30 cm a) La fuerza uniformemente repartida sobre la barra viene expresada por

F = 2.04 x 2.04 x = 63.8778 kg

b) Momento flector máximo ( en el punto medio de la Barra)

Mb = = = 7.9847 kg-m = 798.47 kg-cm

c) Modulo resistente para la barra horizontal

Wr = = = 2.0833 cm3

d) Esfuerzo de trabajo al que estaría sometida la barra

σr = 798.4731 kg /cm²

El esfuerzo de flexión máxima del cobre es 1,200 kg/cm2, mucho mayor al valor calculado, por lo tanto la selección de la barra es la correcta.

2.3 CALCULO POR EFECTOS TÉRMICOS

Temperatura máxima permisible (ө) : 200 ºC

Temperatura de operación de la barra : 65 ºC

Constante del Material (K) : 0.0058

Sección de la barra (q) : 250 mm2

Tiempo de apertura de la protección (t) : 0.2 sg

Factor de tiempo de cortocircuito (Г) : 0.6 bipolar 0.3 tripolar

Ich

IccII ∆t = Г ( )² = 3.89 seg.

k 0.058 x 12.0402 ² (0.2+3.89)

q2 ( IccI I )

2 ( t + ∆t ) ∆ө = =

112

l² E J

G √

hb3

12

250 ²

∆ө = 55.00 ºC

La temperatura máxima que alcanzará es : 65.00 +55.00 = 120.00 ºC

Valor menor al máximo permitido de 200 ºC

2.4 CALCULO POR RESONANCIA

La frecuencia natural de operación de la barra no debe coincidir o ser múltiplo de la red, ni tampoco debe encontrarse en el rango +/- 10% de dicho valor.

La frecuencia de resonancia esta dada por:

fr = ( ) c/s J = = 5.2083 cm4

Modulo de elasticidad (E) 1.25x106 kg/cm2 Momento de inercia (J) 5.2083 cm4 Peso de la barra (G) 0.0233 kg/cm Longitud entre apoyos (I) 1.00 ; 110 cm.

Reemplazando valores obtenemos respectivamente:

fr1 = 187.2166 Hz celda de llegada

fr2 = 130.0116 Hz celda de transformación

La frecuencia de resonancia se encuentra fuera del rango de +/- 10% de 60 c/s (54-66 c/s) ó del doble de la frecuencia nominal (108-132 c/s).

5.G. l 4

384 E J

2.5 CALCULO DE LA FLECHA2.5 CALCULO DE LA FLECHA

Para el caso más desfavorable:

F l = cm = 0.000466 cm

Expresado en porcentaje:

Fl

l Fl = x 100 = 0.00466 %

3. RELACIÓN DE PLANOS

CORRELATIVO DESCRIPCIÓN

IE_00_ACOMETIDA MT Alimentación General En Media Tensión IE_03_MT Subestación Eléctrica Tienda IE_12_SPT Sistema De Mallas a Tierra