DESARROLLO DE UNA HERRAMIENTA PARA EL DISEÑO OPTIMO DE MALLA DE PUESTA A TIERRA MEDIANTE ALGORITMOS METAHEURISTICOS

GUZMAN QUEZADA, FELIPE SANTIAGO (2018)

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Tesis Pregrado

La seguridad de las personas en una instalación eléctrica es un aspecto fundamentalde estudio durante el diseño de las mismas, es decir, se desea minimizar o reducir enmayor medida los riesgos a los cuales pueden quedar sometidos los individuos bajocondiciones normales o anormales de funcionamiento. En este contexto, es que la mallade puesta a tierra corresponde a un elemento de referencia equipotencial a la cual seconectan todos los equipos de una subestación, con el objetivo de establecer un potencialcomún entre todos ellos.El presente documento corresponde al estudio del diseño de la malla de puesta atierra, enfocado en la minimización de costos de desarrollo de la misma. Para ello, primerose desarrolla una herramienta en Matlab R que calcula la resistencia equivalente,las tensiones de contacto y paso en una superficie bajo la cual ha sido instalado estedispositivo. Posteriormente se desarrolla una segunda herramienta, que basada en unmétodo metaheurístico de optimización y en las restricciones establecidas por la IEEEStd. 80 TM, es capaz de diseñar una malla para un número restringido de parámetrosde entrada.Los resultados obtenidos de la optimización son diseños que se diferencian de maneraconsiderable de los observados en los distintos trabajos estudiados. Por un lado existeuna disminución considerable de los costos asociados a la construcción, y la geometríade los diseños difiere de la utilizada tradicionalmente en la industria. Se debe considerarademás, que todo los resultados poseen los parámetros técnicos como; resistencia,tensiones de paso y contacto, dentro de los rangos requeridos.Por último se desarrolla una interfaz para el usuario enfocada en el apoyo de diseñode las malla de puesta a tierra para Transelec S.A.

Security in electric facilities is a fundamental aspect in its design process. Risks towhich individuals are exposed during functioning, both in normal or abnormal conditions,have to be minimized. With this objective in mind, a grounding grid is utilized:an element of equipotential reference to which every other equipment in the substationis connected, with the goal of having a common potential amongst them.The presented document analyzes the design characteristics of the grounding grid,with a clear focus on minimizing its costs. To that end, a suitable Matlab R tool isimplemented, which computes the equivalent resistance and contact & step tensionsin a surface where a grounding grid has been installed. Then, based on meta-heuristicoptimization methods and the constraints stablished by the IEEE Std. 80TM, theprogram is able to design an optimal grid given finite and well-defined inputs.The designs obtained from the aforementioned process are significantly differentfrom the ones observed in the current literature, both in the associated costs and itsgeometry. It should also be noted that every resulting design has its relevant parameters,such as resistance and contact & step tensions, in its desired intervals.Lastly, a Graphical User Interface (GUI) is developed to allow TRANSELEC S.A.an easy understanding and usage of the tool for the design of its groundind grids.