RANSA COMERCIAL S.A.

Lote 1C Mz AS-AQ Ex. FUNDO OQUENDO - CALLAO

SISTEMA DE UTILIZACIÓN PRIMARIA EN MEDIA TENSIÓN –

20 KV(OPERACIÓN INICIAL EN 10 KV)

LIMA, DICIEMBRE 2010PROYECTO DE SISTEMA DE UTILIZACION EN 20 KV

“RANSA COMERCIAL S.A.” (OPERACIÓN INICIAL EN 10 KV ) 1.0 MEMORIA DESCRIPTIVA

1.1 GENERALIDADES

El presente expediente tiene por objeto elaborar el Proyecto de Sistema de Utilización Primaria en 20 Kv (Operación inicial en 10 KV) y su respectiva Subestación Compacta Particular, para suministrar energía eléctrica a las instalaciones de la empresa “RANSA COMERCIAL S.A.”, ubicado en el Lote 1C, Mz. AS-AQ del Fundo Oquendo, Provincia Constitucional del Callao.

EDELNOR S.A.A. mediante documento N° SGMNR-CL-3376-2010 con fecha 03/11/10 otorgo el punto de diseño en 20KV (Operación inicial en 10 KV) para el “RANSA COMERCIAL S.A.”, en la SE: 232, celda Nº 6, ubicado en el Lote 1C, Mz. AS-AQ del Fundo Oquendo, lugar desde donde se ha proyectado la red subterránea en 20 kV (Operación inicial en 10 KV), que garantice la alimentación de la Subestación Compacta Particular Proyectada.

1.2 ANTECEDENTES

El cliente “RANSA COMERCIAL S.A.” no cuenta actualmente con ningún suministro de energía y esta solicitando una carga contratada de 1000 KW, con cambio de nivel de tensión nominal en 20 Kv (Operación inicial en 10 KV).

La potencia de cortocircuito en 10 KV es 170 MVA y tiempo de apertura de 0.02 segundos. La potencia de cortocircuito en 20 KV es 341 MVA y tiempo de apertura de 0.02 segundos. PROPIETARIO

“RANSA COMERCIAL S.A.”

1.3 ALCANCE DEL PROYECTO

El proyecto comprende lo siguiente:

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- Red subterránea de media tensión particular en 20 KV (Operación inicial en 10 KV), desde el PMI proyectado (punto de diseño) hasta llegar a la Subestación Compacta Particular, ubicado en el interior del predio.

- Diseño del equipamiento electromecánico de una Subestación Compacta particular con transformador de 1250 kVA, 20 -10 / 0.23 KV y accesorios.

- La red de baja tensión, tableros BT, cable de comunicación BT, grupos electrógenos no son parte de este proyecto.

1.4 DESCRIPCION DEL PROYECTO

1.4.1 RED PRIMARIA

La red de alimentación primaria se ha proyectado para instalación subterránea, sistema trifásico a la tensión nominal de 20 kV (Operación inicial en 10 KV), frecuencia de 60 ciclos por segundo, desde la SE: 232, Celda Nº 6, fijado por EDELNOR S.A.A. Se utilizará cable seco unipolar tipo N2XSY de 50 mm2 – 18/30 KV desde la SE: 232, Celda Nº 6 (punto de diseño) hasta la Subestación Compacta Particular ubicada en el interior del predio.

1.4.2 SUBESTACION COMPACTA

La subestación de distribución será del tipo Compacta, gabinete metálico, montaje exterior, adecuada para un transformador de 1250 kVA, grupo de conexión triángulo en el lado de 20 - 10 kV y estrella en el lado de 230V. Con neutro accesible. En la Subestación Compacta se transformará la tensión de 20 - 10 / 0.23 kV.

1.4.3 CONEXION A TIERRA DE LOS EQUIPOS

Los equipos y partes metálicas que no conducirán corriente se conectarán a los pozos de tierra de Media y Baja Tensión respectivamente.

1.4.4 MAXIMA DEMANDA DE POTENCIA

Máxima Demanda : 1000 kW.

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1.4.5 CUADRO DE CARGAS

DESCRIPCION C.IKW

F.D%

D.MKW

Iluminación int, ext, Tomacorrientes etc

100,00 0,90 90,00

Equipos de climatización (38kw x 18 Unid)

684,00 0,90 615,60

Deposito, SS. HH, etc 20,00 0,85 17,00Bombas de agua 15,00 0,90 13,50Reserva - - 263,90

Máxima demanda 1000,00 KW

Carga a contratar al concesionario

1000,00 kW

1.5 BASES DE CÁLCULO

- Potencia de cortocircuito en 10 KV : 170 MVA - Potencia de cortocircuito en 20 KV : 341 MVA - Actuación de la protección : 0.02 seg.- Caída de tensión : 5%- Factor de potencia : 0.85.- Frecuencia : 60 Hz.

- Tipo de cable : N2XSY. - Sección : 50 mm2 – 18/30KV.- Tensión nominal (Inicial) : 10 KV. - Tensión nominal (Final) : 20 KV. - Demanda máxima : 1000 KW.- Potencia Instalada : 1250 KVA

Este proyecto cumple con los requisitos exigidos en la norma R.D. Nº 018-2002-EM/DGE del Ministerio de Energía y Minas, El Código Nacional de Electricidad – Utilización, Ley de Concesiones Eléctricas D.L. No. 25844 y su reglamento, Reglamento Nacional de Edificaciones y Reglamento de seguridad y salud en el trabajo de las actividades eléctricas RM Nº 161-2007-MEM/DM. Se ha tomado en cuenta las normas de EDELNOR S.A.A. Debiendo emplearse en su ejecución, materiales técnicamente aceptados por EDELNOR S.A.A.

1.6 PLANOS

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Forman parte del proyecto los siguientes planos:

IE – 01 : Recorrido del cable de 20 kV.IE – 02 : Equipamiento electromecánico de Subestación Compacta.IE – 03 : Base de concreto de Subestación Compacta (Arquitectura). IE – 04 : Base de concreto de Subestación Compacta (Estructuras).

Lima, Diciembre de 2010.

2.0 ESPECIFICACIONES TECNICAS DE EQUIPOS Y MATERIALES

2.1. GENERALIDADES

Las siguientes especificaciones técnicas indican las características mínimas que deben cumplir los materiales y accesorios comprendidos en este proyecto

2.2. CABLE DE ENERGÍA TIPO N2XSY - 18/30 KV

El conductor será de cobre electrolítico recocido o cableado concéntrico, o sectorial, pantalla interna capa semiconductora, aislamiento de polietileno reticulado (XLPE), pantalla externa capa semiconductora, alambre o cinta de cobre, cubierta exterior de poli cloruro de vinilo (PVC).

- Sección (mm2) : 50- Tipo : N2XSY- Capacidad de corriente (Amp) : 230- Norma de Fabricación : ITINTEC 370.001- Tensión máxima de diseño : Eo/E = 18/30 kV- Temperatura máxima de operación (ºC) : 90 - Resistencia a 20 ºC : 0.387 ohm / km- Resistencia a 90 ºC : 0.4940 ohm / km- Reactancia : 0.1711 ohm / km Fuente: http://.indeco.com.pe CINTA SEÑALIZADORA

Material : Polietileno de alta calidad resistente a los álcalis y ácidos.

Ancho : 152 mm.Espesor : 1/10 mm.Inscripción : Letras negras que no pierdan su color

con el tiempo, con la inscripción: PELIGRO DE MUERTE 20,000 VOLTIOS.

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Elongación : 250 %Color : Rojo.

ZANJA DE MEDIA TENSIÒN

El cable será instalado en zanja de 0.60 x 1.20 m, a una profundidad según se muestra en el plano IE-01, en ductos de concreto de 4 vías dentro del predio, sobre una capa de tierra cernida compactada de 10 cm. de espesor, señalizada en todo su recorrido por una hilera contínua de ladrillos a 0.15 m por encima del cable y cinta señalizadora plástica de color rojo especial colocada a 0.20 m. por encima de la hilera de los ladrillos. Estará dispuesto según se indica en el plano IE - 01. La tierra de relleno será compactada por capas cada 0.20m. DUCTO DE C.A.C

Material: Serán de concreto vibrado, de 1.00 m de

longitud y de cuatro vías de 90 mm de diámetro cada vía.

Zanja: De 0.60 m de ancho y 1.20 m de profundidad perfectamente alineada y nivelada.

Instalación: Los ductos irán sobre un solado de concreto, mezcla 1:12 de 0.05 m de espesor; luego se rellenará la zanja con tierra cernida compactada hasta 0.10 m sobre los ductos, el resto de la zanja se rellena con tierra original compactada compactándose en capas de 0.30 m, colocándose además una cinta señalizadora a 0.30 m, por debajo de la pista y finalmente se rellena la zanja con base de material afirmado (compactado) a 0.15 m por debajo de la pista. Las uniones entre ductos serán sellados con un anillo de concreto y en los extremos de las cruzadas se colocaran un pirca de piedras y las vías serán taponeadas con yute y brea.

TERMINAL INTERIOR PARA CABLE SECO 25 kV

El Terminal de 25 kV es para trabajo pesado, de una sola pieza, con terminaciones de silicona, calificado con el Standard 48-1996 Clase I de IEEE para aplicaciones en ambientes agresivos (interior). Compuesto de aislador tubo altamente dieléctrico y sello del tope de silicona.El aislante es fabricado de goma de silicona, con alta resistencia a la tracción y propiedades hidrófugas. El Terminal es para el cable de Media Tensión especificado anteriormente.

Características:

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Tipo : Premoldeado, termo restringente.Dimensión máxima : 311 mmDistancia recorrido humedad : 470 mmDistancia de arco : 311 mmPara el tubo de control de alto esfuerzo:Resistencia a la tracción(ASTM D412) : 1500 PSIConstante Dieléctrica (ASTM D150)60 Hz, 1000 V; 73 ºF, 50%HR : 22Factor de disipación60 Hz, 1000 V; 73 ºF, 50%HR : 0.10Fabricante : 3M, RAYCHEM o similar

2.3. SUBESTACIÓN DE TRANSFORMACIÓN

OBRA CIVIL

La subestación compacta se instalará en el primer piso, al aire libre, se ubicara adyacente al límite de propiedad, ver plano IE -01. El área designada tendrá las dimensiones siguientes: 4.40 x 4.80 m aproximadas. En el área proyectado se construirá una base de concreto de 2.60 X 3.20 m. Esta base lleva 02 tubos de PVC SAP de 4” de diámetro para el ingreso del cable de media tensión y 04 tubos de PVC SAP de 4” de diámetro para la salida de los cables de Baja tensión.Adicionalmente llevará un buzón de drenaje y extracción en caso de perdida de aceite del transformador de dimensiones 0.80 x 0.80 x 2.40 m medidas internas. SUBESTACION COMPACTA 1250 KVA; 20 - 10 / 0.23 KV.

Subestación compacta para montaje exterior (hasta 1000 msnm), formado por una estructura de fierros angulares de 2” x 3/16” con techo, puertas frontales e intermedias de plancha LAF de 2 mm de espesor, toda la carpintería metálica sometida a proceso de limpieza profunda y aplicación de pintura especial para intemperie. Características Generales:

- Dimensiones de la subestación Compacta, para montaje exterior 2.20 m(P) x 2.80 m(A) X 2.80 m(H).

- El piso, esta previsto para soporta una carga de 500 kg/m2, y se eleva 35 cms. Sobre el nivel del piso exterior.

Equipadas con los siguientes aparatos:

CELDA DE LLEGADA

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Seccionador de Potencia Tripolar, 24KV, 400A, 16 KA, equipado con bases portafusibles y sistema de desconexión automática a la fusión de cualquiera de los fusibles, enclavado mecánicamente con seccionador tripolar línea- tierra mando directamente sobre el eje de maniobra mediante palanca retirable, Barra de Cu 50 x 5 mm, aisladores portabarras con:

Seccionador tripolar Línea- Tierra, para maniobra manual sin carga 24 KV; 400A.

Cartucho fusible de alto poder de ruptura 12 KV, 100A, e = 292mm (DIN 43625) Tipo CEF – Marca ABB. Kit de terminal para cable unipolar seco de 20 KV, 3 – 1 x 50 mm2.

CELDA DE TRANSFORMACION 1250 KVA Transformador de distribución trifásico para instalación interior, deberá satisfacer las normas técnicas ITINTEC N° 370.002, IEC – 76 y Normas Técnicamente aceptadas por EDELNOR S.A.A. sumergido en aceite dieléctrico.

Tendrá las siguientes características:

Potencia nominal : 1250 kVA.País de fabricación : PerúNorma de fabricación internacional : IEC-76Norma de fabricación nacional : ITINTEC 370-002Impedancia : 4 %Número de fases : 3Sistema de enfriamiento : ONANPCB : < 2 ppmFrecuencia : 60 Hz.Tensión primaria : 20,000-10,000 V.Esquema lado A.T. : DeltaTipo de arrollamiento A.T. : HelicoidalRegulación en A.T (TAP) : SiNúmero de bornes A.T. : 3Tensión secundaria : 230 VEsquema lado B.T. : EstrellaTipo de arrollamiento B.T. : HelicoidalRegulación en B.T (TAP) : Si Número de bornes B.T. : 4Grupo de conexión : Dyn5Tipo de montaje : Interior Altitud de instalación : 1000 msnmServicio : ContinuoPintura : Gray ANSI 61

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Accesorios

-Placa de características incluyendo diagrama de conexiones interiores.- Tanque conservador con indicador de nivel de aceite completo.- Conmutador de tomas de 5 posiciones para ser accionados sin tensión,

con mando sobre la tapa y bloqueo mecánico en cada posición.- Tubo de llenado de aceite con tapón incorporado- Ganchos de suspensión para elevar la parte activa o el transformador

completo.- Válvula de vaciado y extracción de muestras de aceite.-Termómetro.-Borne de puesta a tierra.-Válvula de seguridad.-Ruedas orientales.-Pozo termométrico.

CELDA DE BAJA TENSION

La celda de Baja Tensión de la Subestación Compacta está diseñada para soportar la carga que tomará el alimentador principal del tablero general de distribución del cliente RANSA COMERCIAL S.A.

El compartimento de baja de tensión equipado con un tablero en 230 V con: Barras de Cu de 2 (120 x 10 mm2), por fase. Conexionado interno general.

Interruptor termomagnetico general 3 x 3250 A.

AISLADORES PORTABARRAS

Serán de resina epòxica, forma troncocònica a los cuales se acoplarán porta-pletinas para las barras 5 x 50 mm y con un esfuerzo mínimo de ruptura en la cabeza de 400 Kg. para una tensión nominal de 20 kv. y pernos de fijación interior.Con las siguientes características:

Material : Resina epòxicaTipo : Aralide – 24 / 400 Tensión nominal : 24KVTensión a frec. Industrial (1 min.) : 24KVCarga mínima de rotura : 400 Kg. Línea de fuga mínima : 310 mm.

BARRAS DE COBRE

Serán de sección rectangular de cobre electrolítico con una pureza de 99,9% de alta conductibilidad eléctrica y alta resistencia a la corrosión.

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El lado de mayor dimensión en posición horizontal.

Dimensiones : 50 x 5 mm / 120 x 10 mmCorriente Nominal : 630 A / 1900 A.

Cada fase será tratada con dos capas de pintura anticorrosiva y de color diferentes cada una.

2.4. SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Comprende dos sistemas, uno de media tensión (10-20 kV), y otro de baja tensión (230V). Los pozos de tierra serán construidos con varilla copperweld de 5/8” diámetro y 2.40m de longitud. En los pozos de puesta a tierra se aplicará Thor gel, las dosis necesarias para mejorar la conductividad del terreno así como tierra vegetal, cernida, humedecida y compactada por capas cada 30 cms.Toda la ferretería de la subestación, así como las partes metálicas no sujetas a tensión de los equipos, están conectadas a sus respectivos pozos de tierra mediante conductores de cobre desnudo de 70 m2.

La resistencia ohmica del pozo de baja y media tensión no excederá los 25 ohms, según el CNE-Utilización, Sección 060-712.

2.5. EQUIPOS DE PROTECCIÓN Y MANIOBRA

La subestación deberá contar para la puesta en servicio y futuras maniobras los siguientes equipos:

– Banco de maniobras

Consistente en una plataforma de 0.80 x 0.80 m de madera dura de 1” de espesor mínimo. Conformada por listones debidamente encolados y soportados en listones matrices de 2.1/2”.

Aproximadamente de modo que pueda resistir un peso de 100 kg. Como acabado la madera será protegida con una capa de barniz. La plataforma será soportada por cuatro aisladores de resistencia mecánica a la compresión, impacto y dureza con pieza de fijación a la plataforma.

De las siguientes características:

Tensión Nominal : 24 kV Capacidad de aislamiento : Según VDE 011/1212

– Relevador de Tensión audible y/o luminoso

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Tensión Nominal : 24 kV Nivel básico de aislamiento (BIL) :150 kV Voltaje de ensayo (por pie y 5 min.) : 100 kV

– Pértiga de maniobra

Tensión Nominal : 24 kV Nivel básico de aislamiento (BIL) :150 kV Voltaje de ensayo (por pie y 5 min.) : 100 kV Longitud : 1.8 m de ocho cuerpos

– Zapatos

Un par de zapatos con suela y tacones de jebe de alto aislamiento eléctrico, los que deberán ser clavados con clavijas de madera o cocidos, no se permitirán clavos o partes metálicas.

– Guantes

Un par de guantes tamaño grande, de jebe u otro material aislante para uso eléctrico y un nivel de aislamiento de 25 kV.

– Casco

Fabricado de acrilo butilo estireno (abs), de 25 000 V. De resistencia dieléctrica, Resistencia al impacto de 5.7 kg x 5 m y a la penetración de 0.68 kg a 3 m. Con sistema de suspensión fabricada en polietileno.

– Lentes de Seguridad

Con marco fabricado de PVC flexible, fácilmente adaptable, con cuatro válvulas de ventilación. Lente de policarbonato antiempañable, de una sola pieza. Banda de ajuste graduable, elástico e intercambiable. Alta resistencia a proyectil agudo o bola de acero.

– Placa de Señalización

Contenido : “PELIGRO RIESGO ELÉCTRICO” Fondo : color gris oscuro Letras : color blanco

Extintores de Incendios de CO2, eficacia 610-B

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3.0 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE MONTAJE

3.1 GENERALIDADES

Las especificaciones técnicas de montaje tienen por objeto complementar las características técnicas de los equipos y materiales a utilizar, teniendo en cuenta las prescripciones del CNE – Utilización, Normas del MEM y Normas de la concesionaria. El montaje deberá ser dirigido por un Ingeniero Electricista o Mecánico-Electricista, colegiado y estar habilitado para ejercer la profesión.

El personal técnico encargado de la instalación será calificado y deberá estar uniformado con botas, casco, guantes. Tendrá herramientas e instrumentos necesarios para este tipo de trabajos, en buenas condiciones.Antes de iniciar la obra, se comunicará el inicio a EDELNOR, indicando el nombre del ingeniero residente y el cronograma de obra, adjuntando cuaderno de obra.

3.2 INSTALACION DE CABLE N2XSY 50 mm2

En toda su extensión será de un solo tramo, es decir no deberá existir ningún empalme; cuando se realicen curvas, éstas deberán tener un radio suficiente y necesario (mínimo el radio de curvatura del cable), para evitar daño al cable que se va instalar.El cable será instalado en zanja a una profundidad como se muestra en el plano IE – 01. Llevarán una capa de tierra cernida compactada de 10 cm. de espesor, señalizada en todo su recorrido por una hilera continua de ladrillos a 0.15 m por encima del cable y cinta señalizadora plástica de color rojo especial colocada a 0.20 m. por encima de la hilera de los ladrillos. La tierra de relleno será compactada por capas cada 0.20m.

3.3 MONTAJE DE TERMINAL PARA CABLE N2XSY 50 mm2

Serán terminaciones del tipo interior, termocontraible del tipo tubo aislador de goma siliconada de alta constante dieléctrica. Tensión nominal 25 KV.

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Estarán asegurados y soportados de modo que se mantengan instalados en su posición y se evite la transmisión de esfuerzo mecánico que dañe o flexione los terminales.Todas las superficies que no sean partes activas, así como las estructuras conductoras que soportan los terminales, estarán efectivamente puestas a tierra.

3.4 MONTAJE DE TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Para el traslado, el transformador de potencia deberá estar correctamente embalado, su desplazamiento y instalación será de tal manera que se evite que sufra cualquier golpe o rozadura que dañe algunos de sus elementos o la parte externa del transformador.

En la instalación del transformador se utilizará una grúa del tonelaje suficiente y necesario para la maniobra respectiva, se ubicará sobre perfiles tipo “H” de F° G° adecuados para la potencia del transformador y ubicados en función de la ruedas del transformador.

Luego se procederá a revisar lo siguiente; el nivel de aceite, el deshumecedor, la válvula de seguridad, bornes MT/BT y puesta tierra, etc.

3.5 MONTAJE DE SUBESTACION COMPACTA

Para el traslado, la Subestación compacta, deberá estar correctamente embalada, su desplazamiento y colocación definitiva deberá ser de una forma cuidadosa, evitando que sufra cualquier golpe o rozadura que dañe alguno de sus elementos.

En el montaje de la Subestación compacta modular se utilizará una grúa del tonelaje suficiente y necesario para la maniobra respectiva.

Una vez colocada en forma definitiva, se anclará en el piso o base con pernos de expansión, luego se procederá a la revisión, programación y ajuste de la celda.

3.6 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA

Se tiene dos sistemas, uno de media tensión (20kV), y otro de baja tensión (230V), a estos pozos a tierra se conectará todos los elementos metálicos de la subestación particular.

A los pozos de tierra de media y baja tensión se conectarán todos los equipos, ferretería y partes metálicas no sujetas a tensión de la Subestación que normalmente no conducen corriente.

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La resistencia óhmica del pozo de baja y media tensión deberá ser inferior a los 25 ohms, según el CNE-Utilización, Sección 060-712.

3.7 PRUEBA Y PUESTA EN SERVICIO

3.7.1 En los conductores y cables

Las pruebas serán las siguientes:

a. Secuencia de fases

Se verificará que la posición de los conductores estén en secuencia de fases y que los colores normalizados usados correspondan a:Fase R : Verde.Fase S : Blanco.Fase T : Rojo.

b. Nivel de aislamiento

EDELNOR verificará las pruebas de aislamiento del cable en media tensión y dará la conformidad del sistema de utilización primaria en media tensión (20KV), antes de la puesta en servicio.Se debe tener en cuenta los siguientes valores mínimos, según la norma R.D. N° 018-2002-EM/DGE.

Tipo de Condiciones Red de distribución Primaria

Condiciones normales Aéreas Subterráneas- Entre fases 100M Ohm 50M Ohm- De fase a tierra 50M Ohm 20M OhmCondiciones húmedas- Entre fases 50M Ohm 50M Ohm- De fase a tierra 20M Ohm 20M Ohm

3.7.2 En el Transformador

Se analizarán los protocolos del fabricante, se verificará el nivel de aceite, se efectuarán pruebas de continuidad en los devanados, prueba de aislamiento entre bobinados y entre estos respecto a tierra con un megómetro de 5,000 V.

3.7.3 En el Sistema de Puesta a tierra

Se medirá la resistencia de las mallas de tierra de media y baja tensión y estas deben ser menores a 25 ohmios.

3.8 EXPEDIENTE DE REPLANTEO

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Concluida la ejecución de la obra de sistema de utilización primaria en media tensión (20KV), se elaborará el expediente de replanteo, debidamente firmados por el Ingeniero residente, colegiado y hábil para Ejercer la profesión y se presentará a EDELNOR para que emita la respectiva Conformidad de Obra.

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4. CALCULOS JUSTIFICATIVOS

4.1. SELECCIÓN DEL CABLE

Capacidad de Corriente:

Donde:In = Corriente nominal en AP = Potencia nominal de diseño en KVAUn = Tensión nominal del sistema en kV

Datos:P = 1250 KVAUn = 10 kV / 20 kV

Entonces:In = 72.16 A / 36.08

I dis. = In / Feq = 72.16 / 0.837 I dis. = 86.22 A(10KV) / 43.11 A(20 KV)

SecciónCapacidad

enterrado (I cat)R 20 ºC Re X1

50 mm2 230 A 0.387 ohm/Km 0.4940 ohm/Km 0.1711 ohm/Km

Fuente: http://.indeco.com.pe

Con la I cat. Aplicamos los factores de corrección considerados por el CNE y evaluamos la Iconductor.

Iconductor = Icat. x Feq

Donde: Feq = Ft x Fr x Fp x Fp.t

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I conductor.- Es la corriente que el conductor puede conducir sin problema alguno.

Factores de corrección por capacidad:

Ft : Factor de corrección relativo ala temperatura del terreno (30º C) Tabla 5A (CNE) = 0.93

Fr : Factor de corrección relativo ala resistividad térmica del suelo (2.5º K- m/w) Tabla 5B (CNE) = 1.00

Fp.t : Factor de corrección relativo ala profundidad de la instalación (1m) = 1.00

Fp : Factor de corrección relativo a la proximidad de otros cables tendidos bajo el suelo (2 circuitos) Tabla 5D (CNE) = 0. 90.

Feq = 0.93 x 1.00 x 1.00 x 0.90 = 0.837

Iconductor = 230 x 0.837 = 192.50 A

Como puede observarse la I conductor es mucho mayor que la I dis.

I conductor >>> I dis.

Elegimos: 3-1x50 mm2 N2XSY – 18/30 KV.

Caída de Tensión:

Donde:

I = In de carga en A = 72.16L = Longitud del cable en km = 0.138R = Resistencia del cable en ohmios/km = 0.4940X = Reactancia del cable en ohmios/km = 0.1711

= 0.85 = 0.527

Entonces:

(10KV)

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(20KV)

Corriente de cortocircuito:

Donde:

Icc = Corriente de cortocircuito en KAPcc = Potencia cortocircuito en MVAUn = Tensión nominal del sistema en kV

Datos:

Pcc = 170 MVA Pcc = 341 MVAUn = 10 kV Un = 20 kV

Entonces:

Icc = 9.82 KA (10kV) Icc = 9.84 KA (20kV)

Luego:

Donde:

Ikm = Corriente media eficaz de cortocircuito en KAS = Sección nominal del conductor en mm2t = Tiempo en seg.

Datos:

S = 50t = 0.02

Entonces:

Ikm = 50.75 KA

Por lo tanto:

Selección de cable N2XSY según Curva de comportamiento:

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De la Grafica de curva de comportamiento del cable se tiene:

Que el cable de 50 N2XSY, para un Tapert = 0.02 seg., se tiene un Ikm = 22.50 KA (aprox.). Para este proyecto se tiene una Icc = 9.84 kA.

Por lo tanto:

4.2 CALCULO DE ESFUERZOS ELECTRODINAMICOS, RESONANCIA, BARRAS de Cu, AISLADORES EN 10 / 20 kV.

Condiciones:

- Potencia aparente nominal a transmitir (P) : 1250 kVA- Tensión nominal (V) : 10 / 20 kV- Potencia de cortocircuito en el punto de entrega (Pcc) : 170 / 371 MVA- Factor de seguridad (Fk) : 1.50

4.2.1 Cálculo por corriente nominal

IP x F

3 x Vn

k

IP x F

3 x Vn

k

In = 108.25 Amp.(10 KV) In = 54.13 Amp.(20 KV) Se elige barras de cobre 50 x 5 mm, en disposiciónhorizontal (Sistema de barras) : 1 (por fase)Distancia entre apoyos : L = 1.00 mSeparación entre ejes de fases : d = 30 cm

4.2.2 Determinación de la potencia de cortocircuito(PccII) en Subestación Proyectada:

Impedancia del sistema:

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ZI = V ² Ohm ZI = V ² Ohm Pcc Pcc

ZI = (10)² ZI = (20)² 170 341

ZI = j 0.589 Ohm.(10KV) ZI = j 1.173 Ohm.(20KV)

Impedancia del Cable:

Las características del cable seleccionado son:

r = 0.4940 /km

x = 0.1711 /km

L = 0.138 km

Luego:

Zc = (r + jx). L

Zc = (0.4940 + j 0.1711) 0.138

Zc = (0.0682 + j 0.0236) Ohm.

La impedancia total hasta las barras de M.T., es:

ZII = ZI + Zc ZII = ZI + Zc

ZII = j 0.589+ (0.0682 + j 0.0236) ZII = j 1.173+ (0.0682 + j 0.0236)

ZII = 0.0682 + j 0.6126 ZII = 0.0682 + j 1.1966

ZII = 0.6164 (10KV) ZII = 1.1986 (20KV)

Luego la potencia de cortocircuito en la subestación particular es:

PccII = V ² PccII = V ² ZII ZII

PccII = (10) ² PccII = (20) ² 0.6164 1.1986

PccII = 162.3 MVA (10KV) PccII = 333.73 MVA (20KV)

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4.2.3 Cálculo de la corriente de cortocircuito en Barras de 10 KV

IcllPccll

3 xV Icll

Pccll

3 xV

IccII = 9.37 kA (10KV) IccII = 9.634 kA (20KV) 4.2.4 Cálculo de la corriente de choque

Ich 1.8x 2xIccll Ich 1.8x 2xIccll

Ich = 23.85 kA (10KV) Ich = 24.524 kA (20KV)

4.2.5 Cálculo por esfuerzos electrodinámicos

Se tiene:

F : Esfuerzo en la barra : Kg

d : distancia entre barras : 30 cm.

L : Longitud entre apoyos : 1.00 m.

Ich : Corriente de choque : 23.85 / 24.524 kA.

F = 2.04 Ich ² x L en kg. F = 2.04 Ich ² x L en kg. d d

F = 2.04 (23.85) ² x 1.0 kg. F = 2.04 (24.524) ² x 1.0 kg. 30 30

F = 38.68 kg. (10KV) F = 40.89 kg. (20KV)

Cálculo del momento flector máximo (M):

M = F x L = 38.68 x 1.0 M = F x L = 40.89 x 1.0 8 8 8 8

M = 4.835 Kg-m M = 5.112Kg-m M = 483.5 Kg-cm (10KV) M = 511.2 Kg-cm (20KV)

El módulo resistente de la barra (Wr):

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Wr = h b ² b = 5 cm b 6 h = 0.5 cm h

Wr = 2.0833 cm3

El esfuerzo de flexión de trabajo esta dado por:

d t = M en kg/cm² d t = M en kg/cm² Wr Wr

dt = 483.5 dt = 511.2 2.0833 2.0833

dt = 232.08 kg/cm²(10KV) dt = 245.38 kg/cm²(20KV)

Como el máximo esfuerzo de flexión admisible por el cobre (1000 a 1200 Kg/cm²) es mayor que el valor dt calculado, entonces la barra rectangular 50 x 5 mm es la solución en su posición horizontal.

4.2.6 Cálculo por resonancia

fr112

L

E.J

GenHz 2

fr = Frecuencia natural de oscilación de la barra.E = Módulo de Elasticidad : 1.25 x 10 6 kg/cm²J = Momento de inercia : 5.2083 cm4

g = Peso de la platina : 0.0356 kg/cmL = Longitud libre de barra : 100 cm

Fe= frecuencia eléctrica : 60 Hz

J = h b 3 12

J = 0.5 (5) 3 12

J = 5.2083 cm4

Luego:

fr = 151.4 Hz.

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Se cumple entonces que la frecuencia está fuera del límite y entre los valores de : ± 10% de la frecuencia de la red 60 Hz y el doble de la frecuencia.

fr > 1.1Fe ó fr < 0.9Fe

4.2.7 Cálculo por elevación de temperatura

La elevación de temperatura esta dada por:

= k I2 ccII ( t + t ) en ºC A2

Donde:

k : Constante del cobre = (0.0058)

A : Sección de la barra = ( 250 mm²)

IccII : Corriente cortocircuito permanente en barras de M.T.= (9370 A )

t : Tiempo de apertura del dispositivo de protección= (0.02 seg)

Incremento de tiempo de protección: 2

Donde:

Ich : corriente de choque ( 23.85 kA.)T : Valor para cortocircuito tripolar (0.30)

Reemplazando:

t = 1.95 seg.

Luego:

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= 0.0058 x (9370)² (0.02 +1.95) (250)² = 16.10 ºC

r = temperatura final en la barra1 = temperatura inicial (previo a la falla)( 65ºC)r = 1 + = 65 + 16.10 ºCr = 81.10 ºC < 200ºC (10KV)

Realizando el cálculo para 20 KV se tiene: r = 1 + = 65 + 16.96 ºCr = 81.96 ºC < 200ºC (20KV) 200 ºC temperatura máxima que soporta Barra de Cu. Segúnla norma VDE.

4.2.8 Cálculo de aisladores portabarras

Se tiene:

F : Esfuerzo en la barra : kg.

d : distancia entre barras : 30 cm.

L : Longitud entre apoyos : 1.0 m.

Ich : Corriente de choque : 23.85 / 24.524 kA

S : Factor de seguridad : 3

F = 2.04 Ich ² x L en kg. F = 2.04 Ich ² x L en kg. d d

F = 2.04 (23.85) ² x 1.0 kg. F = 2.04 (24.524) ² x 1.0 kg. 30 30

F = 38.68 kg. (10KV) F = 40.89 kg. (20KV) Asumimos un factor de seguridad 3

F = 38.68 x 3 F = 40.89 x 3

F = 116.04 Kg (10 KV) F = 122. 67 Kg (20 KV) Se selecciona un aislador portabarra tipo Aralide de resina, que Soporta 400 Kg. a la cabeza del material.

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4.3. CALCULO DE FUSIBLE

- Utilizando la tabla de selección de fusibles Tipo CEF para protección del transformador, se adjunta catalogo de fusible (Pág. 5) se tiene:

Potencia Transformador

( KVA)Calibre en A

Tensión Nominal ( kV)

1250 100 12

1250 63 24

4.4 CALCULO DE VENTILACION DE LA SUBESTACION COMPACTA

PARAMETROS GENERALES

Potencia del transformador : 1250 KVAPérdida total del transformador : 18.06 KW

La resistencia que ofrece el camino de aire es:

R = R1 + m² R2

R1 al ingreso del aire

Aceleración : 1.00Rejilla de Fº Gº : 0.75Cambio de dirección : 0.60

TOTAL 2.35

R1 = 2.35

R2 a la salida del aire:

Aceleración : 1.00Rejilla de Fº Gº : 1.00

TOTAL 2.00

R2 = 2.00

Si el canal de salida de aire se hace un 10 % grande que el canal de entrada, será:

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m = A1

A2

m = A1 = 1 = 0.91 A2 1.11

Reemplazando valores:

R = 2.35 + (0.91)² x 2.00

R = 4.00

La ecuación de equilibrio para la circulación de aire es:

H x tu3 = 13.2 p ² x R A²1

Donde:

P: Pérdida total del transformador es 18.06 kWH: Altura columna de aire en m entre el medio del Transformador y del ducto de salida.

H = 1.60 m.

tu: Calentamiento de la columna de aire en ºCtu = 15 ºC (T2-T1).R: Resistencia del flujo de aire entre el ducto de entrada y el ducto de salida. = 4.00A1: Sección del canal de entrada = ? m².

Luego:

A1 = 1.79 m²

Por lo tanto A2 = 1.10 x 1.79 = 1.96 m²

La subestación compacta deberá cumplir con las siguientes áreas mínimas de ventilación:

A1 = 1.79 m². (INGRESO)A2 = 1.96 m² (SALIDA)

La subestación compacta quedará finalmente con las siguientes áreas de ventilación:

A1 = 1.85 m². (INGRESO)

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A2 = 2.01 m² (SALIDA)

4.5. CALCULOS DE POZO DE TIERRA

La resistividad promedio del terreno se estima en 300 Ωm. Se ha considerado una resistencia máxima de puesta a tierra menor a 25 ohms. De acuerdo al CNE-Utilización, Sección 060-712, Para los pozos de Media y baja Tensión, para lo cual se ha utilizado la siguiente expresión:

Rt = Rp x [Ln (4L) – 1] 2 x L r

Donde:

Rt: resistencia de la puesta a tierra, en ohmRp: Resistividad del terreno en Ω.m = 300 Ω.mL: Longitud del electrodo, en metros 2.40 mr : radio de electrodo, en metros 0.0079 m

Rt = 300 x [Ln (4 x 2.4) – 1] 2 x 3.1416 x 2.4 0.0079

Rt = 121.41 ohm.

Rt = 121.41 ohm. > 25.0 ohm.

Teniendo en cuenta que es necesario obtener los 25 Ω de resistencia para los pozos de tierra de M.T. y B.T.; tratamos el terreno con tierra vegetal, mezclada con Thor gel aplicando aprox. 2 dosis x m3 (Ver catalogo del fabricante, se adjunta), logrando una resistividad del terreno de 25 Ω.m: Rt = Rpt x [Ln R] + Rp x [Ln 2L]

2 x L r 12 x L R Donde:

Rt: resistencia de la puesta a tierra, en ohm Rp: Resistividad del terreno en Ω.m = 300 Ω.m Rpt: Resistividad del terreno tratado en Ω.m = 25 Ω.m

R : Radio de pozo de tierra = 0.4 m L : Longitud del electrodo, en metros 2.40 m

r : radio de electrodo, en metros 0.0079 m

Rt = 25 x [Ln 0.4 ] + 300 x [Ln 2 x 2.4] 15.08 0.0079 90.48 0.4

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Rt = 6.51 + 8.24 = 14.75 ohm < 25 ohm.

Lima, Diciembre de 2010.

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