PROYECTO SUBESTACIN CURRAMBA A 220 kV Y AMPLIACIN SUBESTACIN SAN UIS A 220 kV EN UN

CAMPO DE LNEA

MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Y CLCULO DE DISTANCIAS ELCTRICAS

SUBESTACIN CURRAMBA 220 kV

DOCUMENTO CLIENTE REP CURRAMBA DOCUMENTO SIEMENS

REVISIN 1

MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Y DISTANCIAS ELCTRICAS

1. INTRODUCCION ...................................................................................................... 4 2. PARMETROS DEL SISTEMA ............................................................................... 4 3. METODOLOGA PARA LA COORDINACIN DE AISLAMIENTO ........................ 4 3.1 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS (URP) ................. 5 3.1.1 Tensin a frecuencia industrial ............................................................................................... 5 3.1.2 Sobretensiones temporales .................................................................................................... 5 3.1.3 Sobretensiones representativas temporales ........................................................................... 6 3.1.4 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................... 6 3.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA

COORDINACIN (UCW) ........................................................................................................ 8 3.2.1 Sobretensiones temporales .................................................................................................... 8 3.2.2 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................... 8 3.2.3 Sobretensiones de frente rpido ............................................................................................. 8 3.3 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQUERIDAS

(URW) ...................................................................................................................................... 9 3.3.1 Factor de seguridad ................................................................................................................ 9 3.3.2 Factor de correccin atmosfrico ............................................................................................ 9 3.3.3 Tensiones de soportabilidad requeridas ............................................................................... 10 3.4 CONVERSIN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS (UW) ............. 11 3.4.1 Conversin a tensin de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial (SDW) ... 11 3.4.2 Conversin a tensin de soportabilidad del impulso tipo rayo (LIW) .................................... 12 3.5 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS ............... 12 3.6 DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE ........................................................................................ 12 4. EQUIPOS SUBESTACIN CURRAMBA A 220 KV ............................................. 14 4.1 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS ............... 14 4.2 DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE ........................................................................................ 19 4.3 SELECCIN DEL PARARRAYOS ...................................................................................... 19 4.3.1 TENSIN CONTINUA DE OPERACIN (COV) .................................................................. 19 4.3.2 SOBRETENSIN TEMPORAL (TOV) .................................................................................. 19 4.3.3 TENSIN NOMINAL DEL PARARRAYOS ........................................................................... 19 4.3.4 ENERGA EN PARARRAYOS .............................................................................................. 20 5. DISTANCIAS ELCTRICAS .................................................................................. 23 5.1 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ............................................................................................ 23

5.1.1 Valor bsico ........................................................................................................................... 23 5.1.2 Zonas de seguridad ............................................................................................................... 24 5.2 DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTACIN .......................... 29 5.2.1 Ancho de barras .................................................................................................................... 29 5.2.2 Ancho de campo ................................................................................................................... 30 5.2.3 Altura de campo .................................................................................................................... 31 5.2.4 Longitud del campo ............................................................................................................... 33 REFERENCIAS ................................................................................................................. 35

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Parmetros Subestacin Curramba a 220 kV ...................................................................... 4 Tabla 2. Tensin base ......................................................................................................................... 5 Tabla 3. Distancia especfica mnima nominal.................................................................................... 5 Tabla 4. Factores de conversin para rango I .................................................................................. 11 Tabla 5. Correlacin entre el nivel de soportabilidad al impulso tipo rayo y las distancias

mnimas en el aire ..................................................................................................................... 13 Tabla 6. Paso 1, determinacin de las sobretensiones representativas (Urp) ................................. 14 Tabla 7. Paso 2, determinacin de las tensiones de soportabilidad para coordinacin (Ucw) ........ 15 Tabla 8. Paso 3, determinacin de las tensiones de soportabilidad requeridas (Urw) .................... 16 Tabla 9. Paso 4, determinacin de las tensiones de soportabilidad normalizadas (Uw) ................. 17 Tabla 10. Resumen de las tensiones de soportabilidad requeridas ................................................. 18 Tabla 11. Distancias mnimas en el aire ........................................................................................... 19 Tabla 12. Distancias adoptadas entre equipos de patio 220 kV ...................................................... 34 Tabla 13. Distancias de seguridad y dimensionamiento subestacin Curramba a 220 kV ............ 34

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Valor bsico ....................................................................................................................... 24 Figura 2. Distancias medias para un operador ................................................................................. 25 Figura 3. Ejemplo de la franja de circulacin de personal ................................................................ 25 Figura 4. Distancias de seguridad para circulacin de vehculos ..................................................... 26 Figura 5. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas

livianas ....................................................................................................................................... 27 Figura 6. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas

pesadas ..................................................................................................................................... 28 Figura 7. Rango del movimiento de conductores flexibles durante cortocircuitos ........................... 29 Figura 8. Ancho de campo determinado por estructura adyacente a seccionador pantgrafo ........ 31

LISTA DE ANEXOS

Anexo 1.CARACTERSTICAS DEL PARARRAYOS EN LA SUBESTACIN CURRAMBA 220 kV ................................................................................................................................................. 1

1. INTRODUCCION

En este documento se presenta la metodologa, los datos y los resultados del estudio de coordinacin de aislamiento y de seleccin del pararrayos para determinar el nivel de aislamiento de los equipos de 220 kV de la subestacin Curramba ubicada en el Per y perteneciente a la empresa Red de Energa del Per REP. Adicionalmente se presenta la seleccin de las diferentes distancias elctricas incluyendo el ancho, la altura y la longitud de los campos a partir de las distancias mnimas fase a fase y fase a tierra seleccionadas en la Coordinacin de Aislamiento.

2. PARMETROS DEL SISTEMA

En la Tabla 1 se presentan los parmetros generales para la subestacin Curramba a 220 kV.

Tabla 1. Parmetros Subestacin Curramba a 220 kV

Voltaje nominal 220 kV

Frecuencia nominal 60 Hz

Tensin asignada al equipo 245 kV

Tensin asignada al impulso tipo rayo 1050 kV

Tensin asignada soportada a la frecuencia industrial 460 kV

Nivel de contaminacin ambiental (IEC 60815) Muy pesado

Distancia de fuga mnima nominal 31 mm/kV

Distancia de fuga mnima entre fase y tierra 7595 mm

Mxima corriente de cortocircuito 40 kA

Sistema slidamente puesto a tierra En Y

Altura sobre el nivel del mar 50 m

3. METODOLOGA PARA LA COORDINACIN DE AISLAMIENTO

El procedimiento de coordinacin de aislamiento es la determinacin de las resistencias dielctricas de los equipos con relacin a los esfuerzos de tensin que se pueden presentar teniendo en cuenta las caractersticas de los elementos de proteccin. Para la determinacin del nivel de aislamiento de los equipos de la subestacin se sigui un mtodo determinstico para seleccionar los aislamientos internos

(no autorestaraubles) y un mtodo probabilstico simplificado de la norma IEC 60071-2 para establecer los aislamientos externos (autorestaurables). Los principales pasos para la coordinacin de aislamiento son: 1. Determinacin de las sobretensiones representativas (Urp) 2. Determinacin de las tensiones de soportabilidad para coordinacin (Ucw) 3. Determinacin de las tensiones de soportabilidad requeridas (Urw) 4. Determinacin de las tensiones de soportabilidad normalizadas (Uw)

3.1 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS (Urp)

3.1.1 Tensin a frecuencia industrial Para propsitos de coordinacin de aislamiento es considerado igual al voltaje ms alto del sistema, en este caso corresponde a la mxima de tensin de diseo de los equipos de patio Us = Um y la tensin base (Ubase).

32UmUbase

Tabla 2. Tensin base Tensin asignada al equipo,

Um Tensin base, Um2/3 245 kV 200 kV

La Tabla 3 muestra las diferentes distancias especficas mnimas para los diferentes niveles de contaminacin segn la norma IEC 60071-2.

Tabla 3. Distancia especfica mnima nominal

Nivel de polucin Distancia especfica mnima nominal (mm/kV)

Ligero 16,0

Medio 20,0

Alto 25,0

Muy alto 31,0

3.1.2 Sobretensiones temporales Se consideran los valores para las sobretensiones sugeridas en la recomendacin IEC 60071-2, los cuales incluyen factores que llevan a resultados conservativos.

3.1.2.1 Sobretensiones por fallas a tierra La ocurrencia de una falla a tierra en un determinado punto del sistema lleva a un aumento de la tensin fase - tierra en las fases sanas cuyo valor depende del grado de aterrizamiento del sistema. Si el sistema est slidamente puesto a tierra la norma considera que la mxima sobretensin eficaz no sobrepasa 1,4 veces la tensin mxima eficaz fase a tierra del sistema. Para sistemas con neutro aislado las sobretensiones alcanzan hasta 1,73 veces la tensin eficaz mxima.

3*)( Srp

UKepU en donde: K: Factor de falla a tierra (Ver anexo B de la norma IEC 60071-2) Us: Mxima tensin del sistema, kV

3.1.2.2 Sobretensiones por rechazo de carga Otra fuente de sobretensiones temporales es el rechazo de carga el cual produce sobre tensiones que afectan el aislamiento fase fase y fase tierra.

- Fase a tierra 3

*4,1)( SrpUepU

- Fase a fase Srp UppU *4,1)(

3.1.3 Sobretensiones representativas temporales Las sobretensiones representativas temporales considerando las anteriores fuentes no simultneamente son:

- Fase a tierra )( epU rp - Fase a fase )( ppU rp

3.1.4 Sobretensiones de frente lento

3.1.4.1 Impulsos que afectan los equipos en la entrada de la lnea energizacin extremo remoto La re-energizacin desde el extremo remoto resulta en impulsos de sobretensin fase a tierra Ue2 y fase a fase Up2, seleccionados a partir de la Figura 1 de la norma IEC 60071-2. Las sobretensiones representativas para los equipos en la entrada de la lnea sin tener en cuenta los pararrayos son los siguientes:

25,025,1 2 eet UU 43,025,1 2 ppt UU

donde: Ue2: Valor de la sobretensin fase a tierra que tiene una probabilidad del 2%

de ser excedido (Ver figura 1 de la norma IEC 60071-2) Uet: Valor de sesgamiento de la distribucin acumulada de las sobretensiones

fase a tierra Up2: Valor de la sobretensin fase a fase que tiene una probabilidad del 2% de

ser excedida (Ver figura 2 de la norma IEC 60071-2) Upt: Valor de sesgamiento de la distribucin acumulada de las sobretensiones

fase a fase

3.1.4.2 Impulsos que afectan todos los equipos energizacin extremo local La energizacin y re-energizacin local (extremo emisor) resulta en impulsos de sobretensin menos crticos que para el extremo receptor, con el fin de ser conservativos se seleccionan los valores recomendados por la norma Ue2 y Up2.

25,0'25,1' 2 eet UU 43,0'25,1' 2 ppt UU

3.1.4.3 Pararrayos en la entrada de la lnea energizacin desde el extremo remoto Con el fin de controlar las sobretensiones por energizacin de la lnea en el extremo remoto se instalan pararrayos en la entrada de la lnea con las siguientes caractersticas de proteccin: El NPM (Ups, Nivel de proteccin al impulso tipo maniobra) es igual a la

mxima tensin residual para impulsos de corrientes de maniobra, 1kA. El NPR (Upl, Nivel de proteccin para el impulso tipo rayo) es la tensin

mxima residual para un impulso atmosfrico a la corriente nominal de descarga, 10 kA.

Con el uso de pararrayos, las sobretensiones representativas pueden ser dadas directamente por Ups para las sobretensiones fase a tierra o 2Ups para las sobretensiones fase a fase si los valores de proteccin son menores a los mximos esfuerzos de sobretensin Uet y Upt de frente lento. Las sobretensiones de frente lento representativas son: Para todos los otros equipos:

Fase a tierra: )( epU rp Fase a fase: )( ppU rp

Para equipo a la entrada de la lnea: Fase a tierra: )( epU rp Fase a fase: )( ppU rp

3.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA COORDINACIN (Ucw)

3.2.1 Sobretensiones temporales

Para esta clase de sobretensiones, la tensin de soportabilidad de coordinacin es igual a la sobretensin representativa temporal, por lo tanto el factor de coordinacin Kc es igual a 1.

Fase a tierra: crpcw KUU Fase a fase: crpcw KUU

3.2.2 Sobretensiones de frente lento

La tensin de coordinacin de soportabilidad es obtenida multiplicando el valor mximo de la sobretensin representativa por un factor de coordinacin determinstico Kcd el cual depende de la relacin entre el nivel de proteccin al impulso de maniobra del pararrayos Ups y el valor de la sobretensin fase a tierra Ue2, en la figura 6 de la norma IEC 60071-2 se muestra la relacin. Factor de coordinacin determinstico: Para equipo a la entrada de la lnea:

Fase a tierra: cde

ps KUU

2

Fase a fase: cdp

ps KUU

22

Para todos los otros equipos:

Fase a tierra: cde

ps KUU

2

Fase a fase: cdp

ps KUU

22

Las tensiones de coordinacin sern Ucw = Kcd x Urp

3.2.3 Sobretensiones de frente rpido

La metodologa estadstica simplificada de la norma IEC 60071-2 permite calcular la tensin mnima de soportabilidad de los equipos mediante la siguiente ecuacin:

aspplcw LL

LnAUU

Donde: Ucw: Tensin soportable de coordinacin al impulso atmosfrico, kV Upl: Nivel de proteccin al impulso tipo rayo del pararrayos, kV

A: Factor dado en la Tabla F.2 de la norma IEC 60071-2 que describe el comportamiento de la lnea ante las descargas elctricas atmosfricas, kV

n: Nmero de lneas conectadas a la subestacin, (n-1) L: Separacin equivalente entre el pararrayos ms cercano y el equipo en

consideracin, obtenido de:

4321 aaaaL a1: Longitud de la conexin del pararrayos a la lnea, m a2: Longitud de la conexin a tierra del pararrayos, m a3: Longitud del conductor de fase entre el pararrayos y el equipo a proteger

para el aislamiento interno y para el aislamiento externo, m a4: Longitud de la parte activa del pararrayos m Lsp: Longitud del vano de las lneas, m La: Seccin de lnea area calculada a partir de una tasa de salida igual a

una tasa de falla aceptable, Ra Ra: Tasa de falla aceptable para el equipo, 0,0067 fallas/ao (1 falla/150

aos) Rkm: Tasa de fallas por ao del primer kilmetro de lnea desde la

subestacin, fallas/ao/km

km

aa R

RL

Las sobretensiones de frente rpido afectan los aislamientos fase a fase y fase a tierra de igual forma.

3.3 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQUERIDAS (Urw)

Las tensiones de soportabilidad requeridas son obtenidas aplicando a las tensiones de soportabilidad para coordinacin dos factores de correccin:

Ka : Factor de correccin que tiene en cuenta la altitud de la instalacin Ks : Factor de seguridad

3.3.1 Factor de seguridad

El factor de seguridad es aplicable a cualquier tipo de sobretensin fase a fase y fase a tierra (temporal, frente lento, frente rpido).

para aislamiento interno ks = 1,15 para aislamiento externo ks = 1,05

3.3.2 Factor de correccin atmosfrico

El factor de correccin atmosfrico est definido por la siguiente ecuacin:

8150Hm

a eK Donde: H Altura sobre el nivel del mar, m m: 1,0 para la coordinacin de las tensiones de soportabilidad al impulso

tipo rayo m: De acuerdo a la figura 9 de la norma IEC 71-2 para la coordinacin de

las tensiones de soportabilidad al impulso de maniobra m: 1,0 voltajes de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial de

distancias en el aire y de aisladores

3.3.3 Tensiones de soportabilidad requeridas

Los valores para las tensiones de soportabilidad requeridas son obtenidos aplicando la siguiente ecuacin:

ascwrw KKUU Para sobretensiones temporales:

Aislamiento externo Fase a tierra ascwrw KKUU Fase a fase ascwrw KKUU Aislamiento interno Fase a tierra scwrw KUU Fase a fase scwrw KUU Para sobretensiones de frente lento: Equipo a la entrada de la lnea Aislamiento externo Fase a tierra: ascwrw KKUU Fase a fase: ascwrw KKUU Para otros equipos Aislamiento externo Fase a tierra: ascwrw KKUU Fase a fase: ascwrw KKUU Aislamiento interno Fase a tierra: scwrw KUU Fase a fase: scwrw KUU

Para sobretensiones de frente rpido: Aislamiento externo Fase a tierra: ascwrw KKUU Fase a fase: ascwrw KKUU Aislamiento interno Fase a tierra: scwrw KUU Fase a fase: scwrw KUU

3.4 CONVERSIN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS (Uw)

En el rango 1 (hasta 245 kV) el nivel de aislamiento es normalmente descrito por la tensin soportada a frecuencia industrial y la tensin soportada al impulso tipo rayo. La Tabla 4 muestra los factores de conversin requeridos, obtenidos de la Tabla 2 de la norma IEC 60071-2.

Tabla 4. Factores de conversin para rango I

Aislamiento Tensin de soportabilidad

de corta duracin a frecuencia industrial

Tensin de soportabilidad al impulso tipo rayo

Aislamiento externo (seco)

- Fase a tierra

- Fase a fase

Aislamiento limpio, hmedo

0,6+Urw/8500

0,6+Urw/12700

0,6

1,05+Urw/6000

1,05+Urw/9000

1,3

Aislamiento interno

- Aislamiento inmerso en liquido

- Aislamiento slido

0,5

0,5

1,10

1,00

Urw: Es la tensin de soportabilidad requerida para el impulso de maniobra

3.4.1 Conversin a tensin de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial (SDW)

Equipo a la entrada de la lnea Aislamiento externo Fase a tierra: )85006,0( rwrw UUSDW Fase a fase: )12700/6,0( rwrw UUSDW Para otros equipos Aislamiento externo Fase a tierra: )85006,0( rwrw UUSDW

Fase a fase: )127006,0( rwrw UUSDW Aislamiento interno Fase a tierra: 5,0 rwUSDW Fase a fase: 5,0 rwUSDW

3.4.2 Conversin a tensin de soportabilidad del impulso tipo rayo (LIW)

Equipo a la entrada de la lnea Aislamiento externo Fase a tierra: 3,1 rwULIWL * Fase a fase: )9000/05,1( rwrw UULIWL Para otros equipos Aislamiento externo Fase a tierra: 3,1 rwULIWL * Fase a fase: )9000/05,1( rwrw UULIWL Aislamiento interno Fase a tierra: 1,1 rwULIWL Fase a fase: 1,1 rwULIWL * Caso ms critico para aisladores limpios y hmedos

3.5 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS

De acuerdo a la Tabla 2 de la norma IEC 71-1 se seleccionan unos valores normalizados de aislamiento correspondientes a un sistema con una tensin mxima Um, estos niveles de aislamiento cubrirn cualquier aislamiento externo e interno fase-fase y fase-tierra. En rango I, los valores requeridos de soportabilidad al impulso de maniobra fase a tierra son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuencia industrial. Los valores de soportabilidad al impulso de maniobra fase a fase son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuencia industrial por la prueba de soportabilidad al impulso tipo rayo.

3.6 DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE

Las distancias en el aire fase a fase y fase a tierra son determinadas de acuerdo al nivel de aislamiento al impulso tipo rayo seleccionado en el numeral anterior (ver Tabla A1 de la norma IEC 60071-2). En la siguiente tabla se muestran las distancias mnimas en el aire de acuerdo al nivel de aislamiento al impulso tipo rayo para los equipos de rango I.

Tabla 5. Correlacin entre el nivel de soportabilidad al impulso tipo rayo y las distancias mnimas en el aire

Tensin de soportabilidad al impulso tipo rayo

kV

Distancia mnima en el aire mm

Varilla-estructura Conductor-estructura

20 60 - 40 60 - 60 90 - 75 120 - 95 160 - 125 220 - 145 270 - 170 320 - 250 480 - 325 630 - 450 900 - 550 1100 - 650 1300 - 750 1500 - 850 1700 1600 950 1900 1700

1050 2100 1900

NOTA:

- Para la distancia mnima fase a tierra es aplicable la configuracin conductor-estructura y varilla-estructura.

- Para la distancia mnima fase a fase, es aplicable la configuracin varilla-estructura.

4. EQUIPOS SUBESTACIN CURRAMBA A 220 kV

4.1 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS

En la Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8 y la Tabla 9 se muestran los pasos para la coordinacin de aislamiento en el nivel de tensin de 220 kV.

Tabla 6. Paso 1, determinacin de las sobretensiones representativas (Urp)

Step 1: Determination of the representative overvoltages (Urp)

Power-frecuency voltage Us phase-to-phase kV 245 1.0 p.u. en kV (pico) 200

Temporaly overvoltages

Earth faults Earth-fault factor: k = 1.40 Urp (p-e) en kV 198

Load rejection Max. overvoltage p.u.= 1.40 Urp (p - e) en kV 198 Urp (p - p) en kV 343

Resulting representative overvoltages Phase-to-earth: Urp (p-e) en kV 198 Phase-to-phase: Urp (p-p) en kV 343

Slow-front overvoltages

For line entrance equipment For other equipment

Re-energization Energization and re-energization

Ue2 en p.u. 3.26 Ue2 en p.u. 2.09 Up2 en p.u. 4.86 Up2 en p.u. 3.11

Uet en p.u. 3.83 Uet en p.u. 2.36 Upt en p.u. 5.65 Upt en p.u. 3.46

Uet en kV 765.16 Uet en kV 471.7 Upt en kV 1129.35 Upt en kV 691.8

Arresters at line entrance and near transformers: Ups en kV 375 Upl en kV 451

For line entrance equipment For other equipment

With or without capcitor switching

Uet > Ups y Upt > 2 Ups

Phase-to-earth en kV: Urp = Ups = 375 Urp (p-e) en kV 375 Phase-to-phase en kV: Urp = 2 Ups = 750 Urp (p-p) en kV 692

Fast-front overvoltages Evaluated in step 2

Notas: 1. En el nivel de 220 kV se tiene un sistema slidamente puesto a tierra y de

acuerdo a la recomendacin de la norma el factor de falla a tierra no es superior a 1,4, siendo un valor conservativo.

2. Las sobretensiones por rechazo de carga producen sobretensiones fase a fase y fase a tierra del orden de 1,4, valor recomendado por la norma.

3. El nivel de proteccin del pararrayos al impulso de maniobra, Ups es igual a 375 kV.

4. El nivel de proteccin del pararrayos al impulso tipo rayo, Upl es igual a 451 kV.

5. Los valores de las sobretensiones por energizacin en el extremo local son seleccionados teniendo en cuenta las mximas sobretensiones esperadas segn el capitulo 5 de la referencia [6].

Tabla 7. Paso 2, determinacin de las tensiones de soportabilidad para coordinacin (Ucw)

Step 2: Determination of the coordination withstand voltages (Ucw)

Temporary overvoltages Kc factor = 1.0

Phase-to-earth, en kV: Ucw = Kc x Urp = 198 Phase-to-phase, en kV: Ucw = Kc x Urp = 343

Slow front overvoltages Deterministic method used = Kcd factor

Line entrance equipment (external insulation only) Other equipment

Phase-to-earth Phase-to-phase Phase-to-earth Phase-to-phase

Ups/Ue2= 0.58 2Ups/Up2= 0.77 Ups/Ue2= 0.90 2Ups/Up2= 1.21

Kcd = 1.10 Kcd = 1.03 Kcd = 1.06 Kcd = 1.00

Retained value Retained value Kcd = 1.10 Kcd = 1.06

Ucw = Kcd x Urp Ucw = Kcd x Urp Ucw = Kcd x Urp Ucw = Kcd x Urp Ucw = 413 Ucw = 774 Ucw = 399 Ucw = 692

Fast-front overvoltages Simplified statistical method used

Data from experience Parameter A = 4500 Performance required Span length Lsp = 400 m

Outage rate = 0.03 km/y Acceptable failure rate = 0.01 years

Arrester lighthing protection level, Upl = 451.00 kV Max. Separation from internal insulation, L = 41.84 m La, en m = 222.22Max. Separation from external insulation, L = 49.84 m

Internal insulation Ucw en kV 602 External insulation Ucw en kV 631

Notas: 1. Para el clculo las sobretensiones de frente rpido se tienen los siguientes

parmetros:

Longitud del vano de las lneas, 400 m. Parmetro A, 4.500 kV. Ra, tasa de falla aceptable para el equipo 1 falla/150 aos. Rkm, 3 salidas al ao por cada 100 km de lnea. El nmero de lneas conectadas a la subestacin se considera igual a 2

ya que la subestacin segn su configuracin tendr conectada por lo menos dos lneas.

2. Las distancias de proteccin del aislamiento interno y externo fueron tomadas del plano G63004-U1010-200.

Tabla 8. Paso 3, determinacin de las tensiones de soportabilidad requeridas (Urw)

Step 3: Determination of the required withstand voltages (Urw)

Safety factor Internal insulation Ks = 1.15 External insulation Ks = 1.05

Atmospheric correction factor Altitude H, en m = 50

Power frecuency withstand Switching impulse withstand lightning impulse withstand

Phase-to-earth Phase-to-phase Phase-to-earth Phase-to-phase Phase-to-earth Phase-to-phase

Valor m = 1.0 0.8 1.0 1.0

Valor Ka = 1.131 1.103 1.131 1.131

Required withstand voltages Internal insulation = Urw = Ucw x Ks External insulation = Urw = Ucw x Ks x Ka

Power frecuency withstand Switching impulse withstand lightning impulse withstand

Phase-to-earth Phase-to-phase Phase-to-earth Phase-to-phase Phase-to-earth Phase-to-phase

Internal

insulation kV Internal

insulation kV Line entrance

equipment Line entrance

equipment Internal

insulation kV Internal

insulation kV

228 394 External insulation kV External

insulation kV 693 693

478 919 External

insulation kV External

insulation kV Other equipment Other equipment External

insulation kV External

insulation kV

235 407 internal insulation kV Internal

insulation kV 749 749

458 796

External insulation kV External

insulation kV

462 821

Notas: 1. El factor de correccin atmosfrico Ka se toma igual a 1,131 teniendo en

cuenta los requerimientos de la interventora, considerando as que la subestacin Curramba se encuentra a una altura de 1.000 m sobre el nivel del mar.

2. El valor de m se considera unitario para las sobretensiones por maniobra fase-fase y las atmosfricas fase-fase y fase-tierra, mientras que para las sobretensiones por maniobra fase-tierra toma el valor de 0.8 segn la figura 9 de la norma IEC-60071-2. Para las sobretensiones a frecuencia industrial se utiliza el valor de m unitario ya que resulta en valores mas conservativos.

Tabla 9. Paso 4, determinacin de las tensiones de soportabilidad normalizadas (Uw)

Step 4: Conversion to withstand voltages normalized to range I Conversion of switching impulse withstand voltages

to short duration power frequency withstand voltages

Conversion of switching impulse withstand voltages to lighthing impulse withstand voltages

Conversion factors Conversion factors

External insulation External insulation - Phase-to-earth 0.6 + Urw/8500 - Phase-to-earth 1.3 - Phase-to-phase 0.6 + Urw/12700 - Phase-to-phase 1.05 + Urw/9000

Internal insulation Internal insulation

- Phase-to-earth 0.5 - Phase-to-earth 1.1 - Phase-to-phase 0.5 - Phase-to-phase 1.1

Line entrance equipment Other equipment Line entrance equipment Other equipment

External insulation kV External insulation kV External insulation kV External insulation kV

- Phase-to-earth - Phase-to-earth - Phase-to-earth - Phase-to-earth 314 302 621 600

- Phase-to-phase - Phase-to-phase - Phase-to-phase - Phase-to-phase 618 546 1059 937

Internal insulation kV Internal insulation kV - Phase-to-earth - Phase-to-earth

229 504 - Phase-to-phase - Phase-to-phase

398 875

En la Tabla 10 se muestra el resumen de las tensiones de soportabilidad requeridas Urw(s) y su correspondiente valor a las tensiones de conversin Urw(c).

Tabla 10. Resumen de las tensiones de soportabilidad requeridas

* kV r.m.s para frecuencia industrial

Aislamiento externo Aislamiento

interno Equipos entrada de lnea Otros equipos

* kV pico para impulsos de maniobra y rayo Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c)

Frecuencia industrial

Fase-tierra 235 314 235 302 228 229 Fase-fase 407 618 407 546 394 398

Impulso de maniobra

Fase-tierra 478 (1)

462 (1)

458 (1)

Fase-fase 919 821 796

Impulso atmosfrico

Fase-tierra 749 621 749 600 693 504 Fase-fase 749 1059 749 937 693 875

De acuerdo a la Tabla 2 de la norma IEC 60071-1 se seleccionan unos valores normalizados de aislamiento correspondientes a un sistema con una tensin mxima Um, estos niveles de aislamiento cubrirn cualquier aislamiento externo e interno fase-fase y fase-tierra. Para el aislamiento interno y externo se seleccionan las siguientes tensiones de soportabilidad:

460 kV para la tensin de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial, a tierra y entre polos.

1050 kV para la tensin de soportabilidad al impulso atmosfrico, a tierra y entre polos.

Este nivel de aislamiento es requerido en las caractersticas garantizadas para el aislamiento de la subestacin. Notas: (1) En rango I, los valores requeridos de soportabilidad al impulso de maniobra

fase a tierra son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuencia industrial fase tierra. Los valores de soportabilidad al impulso de maniobra fase a fase son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuencia industrial por la prueba de soportabilidad al impulso tipo rayo.

(2) Aunque el aislamiento externo fase-fase se supere en el equipo instalado a la entrada de la lnea, para el cual se requiere una soportabilidad de 1059 kV, este valor puede ser aceptado debido a que en la entrada de la lnea no se instala equipo trifsico. Solo es necesario especificar una separacin entre fases para los equipos mayor a 2.350 mm (correspondiente a un nivel de aislamiento al impulso tipo rayo de 1.175 kV), de acuerdo a la tabla A1 de la norma IEC 60071-2.

4.2 DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE

Las distancias en el aire fase a fase y fase a tierra son determinadas de acuerdo al nivel de aislamiento al impulso tipo rayo seleccionado en el numeral anterior (ver Tabla A1 de la norma IEC 60071-2). En la siguiente tabla se muestran las distancias mnimas de acuerdo al nivel de aislamiento al impulso tipo rayo para los equipos de rango I.

Tabla 11. Distancias mnimas en el aire

Localizacin BIL (kV) Distancia mnima (mm)

Equipo a la entrada de la lnea

Fase fase 1175 2350

Fase tierra Varilla Estructura

Conductor Estructura

1050 1050

2100 1900

Otros equipos

Fase fase 1050 2100

Fase tierra Varilla Estructura

Conductor Estructura

1050 1050

2100 1900

4.3 SELECCIN DEL PARARRAYOS

4.3.1 TENSIN CONTINUA DE OPERACIN (COV)

kVkVUmCOV 5,1413

2453

4.3.2 SOBRETENSIN TEMPORAL (TOV) COVKeTOV

Ke: Factor de falla a tierra, que para el caso es de 1,4 por ser el sistema slidamente puesto a tierra.

kVkVTOV 1985,1414,1

4.3.3 TENSIN NOMINAL DEL PARARRAYOS La tensin nominal del pararrayos R, es el valor mayor entre Ro y Re.

KoCOVRo

Ko: Factor de diseo del pararrayos. Para el caso es Ko = 0,8

kVkVRo 8,1768.05,141

KtTOVRe

Kt: Es la capacidad del pararrayos y depende del tiempo de duracin de la sobretensin temporal. Se elige Kt = 1,15 para un tiempo de despeje de falla de 1 seg, que es lo esperado cuando el sistema est slidamente puesto a tierra.

kVkV 2,17215,1

198Re

Dado que Ro>Re, la tensin nominal del pararrayos es Ro multiplicada por un factor de seguridad que para sistemas mayores de 100 kV es del 5%. As la tensin nominal del pararrayos es:

kVkVRoR 7,1858,17605,105,1 De acuerdo con la norma IEC99-3 y para dar cumplimiento a las caractersticas garantizadas, el valor normalizado tomado es de 192 kV, el cual posee los niveles de proteccin descritos previamente: - NPM: Nivel de proteccin al impulso tipo maniobra (1 kA): Ups = 375 kV - NPR: Nivel de proteccin al impulso tipo rayo (10 kA): Upl = 451 kV En el Anexo 1 se muestra el catlogo del pararrayos ha ser suministrado.

4.3.4 ENERGA EN PARARRAYOS Los pararrayos deben ser capaces de absorber la energa debida a los transitorios de tensin en el sistema. Los transitorios de tensin se pueden presentar por:

Cierre y recierre de lneas Descargas atmosfricas Con el conocimiento de los niveles de proteccin, la energa absorbida por los pararrayos en cada uno de los casos anteriores puede ser calculada.

4.3.4.1 Cierre y recierre de lneas

ZTwUpsUeUpsW *)(*2

Donde: W: Energa absorbida Ups: Nivel de proteccin al impulso de maniobra, 375 kV

Ue: Sobretensin esperada sin pararrayos, (3,26 p.u) 652.14 kV Z: Impedancia caracterstica de la lnea, 400 Ohmios Tw: Tiempo de viaje de la onda, el cual es igual a la longitud del tramo de lnea por la velocidad de propagacin

smkmlineaLongitudTw /300

En este caso, la lnea ms larga es hacia la subestacin Independencia con una longitud de 164,85 km, que corresponde a un tiempo de viaje de la onda de 549,5 microsegundos. La capacidad de energa requerida por el pararrayos, W:

W = 285.5 kJ

4.3.4.2 Descargas atmosfricas Aunque el nivel cerunico de la zona es cero, se realiza el calculo teniendo en cuenta que puede existir una descarga en un extremo remoto de la lnea en la cual el nivel cerunico sea diferente de cero y el pararrayos del extremo local consuma toda la energa (caso poco probable).

Z

TlUplUplUfNUplUfW **))/2ln(1(*2

Donde: W: Energa absorbida Upl: Nivel de proteccin al impulso tipo rayo, 451 kV Uf: Tensin de flameo inverso negativo de la lnea, 1430 kV Z: Impedancia caracterstica de la lnea, 400 Ohmios N: Nmero de lneas conectadas al pararrayos, 2 lneas Tl: Duracin equivalente de la corriente de la descarga, 3,0E-04 segundos

incluyendo la primera y las descargas subsecuentes (Valor recomendado por la norma IEC60099-5

La capacidad de energa requerida por el pararrayos, W:

W = 98.7 kJ

La capacidad de energa requerida que cumpla para cada uno de los casos ser de 285.5 kJ que corresponde a una capacidad de energa especfica de 1.49 kJ/kVUr. El pararrayos a suministrar tiene una capacidad de energa especfica de 10 kJ/kVUr, que corresponde a una capacidad de 1980 kJ, cumpliendo con la capacidad de energa definida en las caractersticas garantizadas.

5. DISTANCIAS ELCTRICAS

La metodologa a seguir comprende el clculo de las distancias mnimas y de seguridad que deben tenerse en cuenta en el diseo de una subestacin para garantizar la seguridad de las personas y el adecuado dimensionamiento de la subestacin.

5.1 DISTANCIAS DE SEGURIDAD

Corresponden a las separaciones mnimas que deben mantenerse en el aire entre partes energizadas de equipos y tierra, o en equipos sobre los cuales es necesario realizar un trabajo. Las distancias de seguridad son el resultado de sumar los siguientes valores:

Un valor bsico relacionado con el nivel de aislamiento, el cual determina una zona de guarda alrededor de las partes energizadas.

Un valor que es funcin de movimientos del personal de mantenimiento as como del tipo de trabajo y la maquinaria usada. Esto determina una zona de seguridad dentro de la cual queda eliminado cualquier peligro relacionado con acercamientos elctricos.

5.1.1 Valor bsico El valor base corresponde a la distancia mnima fase-tierra en el aire, adoptada para el diseo de la subestacin de acuerdo con lo establecido en las publicaciones IEC 60071-1 [1] y IEC 60071-2 [2], para garantizar el espaciamiento adecuado que prevenga el riesgo de flameo an bajo las condiciones ms desfavorables. El valor bsico se calcula incrementando el valor de la distancia mnima fase-tierra, (ver numeral 4.2) en un porcentaje comprendido entre el 5% y el 10 % como factor de seguridad. Para todos los equipos conectados a la entrada de la lnea y al interior de la subestacin se debe usar una distancia mnima de separacin en el aire de 2100 mm correspondiente a un BIL de 1050 kV, se seleccionar entonces este valor, como la distancia mnima de seguridad.

VB = 1,05* dmin

Donde:

VB : Valor bsico [mm]

dmin : Distancia mnima fase-tierra mm VB = 1,05* dmin = 1,05*2.100 mm = 2.205 mm

Figura 1. Valor bsico

5.1.2 Zonas de seguridad Las dimensiones de esta zona de seguridad se definen adicionando al valor bsico, VB, un valor promedio de la altura del personal de mantenimiento y la naturaleza del trabajo a realizar sobre los equipos, incluyendo los requerimientos de movimiento y acceso al lugar. Estas distancias estn basadas en las dimensiones medias de una persona en condiciones de trabajo tal como se muestra en la Figura 1, Figura 2 y Figura 3.

5.1.2.1 Circulacin de personal Cuando no existen barreras o mallas protectoras en la subestacin, es necesario definir una distancia mnima de seguridad para la circulacin libre del personal. En general, la zona de circulacin del personal, se determina adicionando al valor bsico calculado, VB, un valor de 2.250 mm, que es la altura promedio de un operador con los brazos estirados verticalmente; ver Figura 2. De esta manera la distancia entre la parte inferior de la porcelana del equipo y tierra no debe ser menor de 2.250 mm. El aislador o porcelana del equipo se considera como un componente energizado que va reduciendo la tensin de modo que solamente la parte inferior metlica est al mismo potencial de tierra. Teniendo en cuenta los requerimientos de REP para el dimensionamiento de la subestacin, la distancia para circulacin de personas ser de 4.500 mm:

Distancia circulacin de personal = 4.500 mm

En la Figura 3 se muestra la composicin de la distancia bsica con una zona de seguridad que tiene en cuenta la libre circulacin de las personas.

Figura 2. Distancias medias para un operador

Figura 3. Ejemplo de la franja de circulacin de personal

5.1.2.2 Movimiento de vehculos Para el montaje y mantenimiento de equipos es necesario utilizar gras o vehculos similares y por lo tanto se debe prever una zona de seguridad para estos casos. Esta zona est delimitada por el perfil del vehculo ms 700 mm de manera que permita imprevisiones en la conduccin, ver Figura 4. De igual forma se debe prever una zona de circulacin perimetral.

Figura 4. Distancias de seguridad para circulacin de vehculos La zona de seguridad para la circulacin de vehculos est determinada de acuerdo con lo siguiente:

Movimiento de vehculos = P.V + 700 mm

Donde:

P.V : Perfil del vehculo [mm] Si se considera un vehculo con un perfil de 2.500 mm x 2.500 mm como dimensiones tpicas, de esta manera se tiene que:

Movimiento de vehculos = 2.500 mm + 700 mm = 3.200 mm En la subestacin Curramba a 220 kV se tendrn los siguientes anchos de va para cada uno de los accesos

Acceso campo de acople: 4,0 m. Accesos campos de lnea: 4,0 m. Acceso entradas de lnea: 4,5 m

5.1.2.3 Trabajo sobre equipos o conductores en ausencia de maquinaria pesada Se considera que el trabajo sobre los equipos o conductores se realiza con la subestacin energizada parcial o totalmente. Para estos clculos se tiene en cuenta los valores previstos en la Figura 2: Horizontalmente se toman 1.750 mm que tiene en promedio una persona con los brazos abiertos, y verticalmente se toman 1.250 mm que tiene en promedio una persona con una mano alzada sobre el plano de trabajo. Luego estas distancias estn determinadas de la siguiente manera:

Distancia Horizontal = 1.750 mm + VB

Distancia Vertical = 1.250 mm + VB

Donde: VB : Valor bsico [mm]

Distancia horizontal = 1.750 mm + 2.205 mm = 3.955 mm

Distancia Vertical = 1.250 mm + 2.205 mm = 3.455 mm

Figura 5. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas livianas

Figura 6. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas pesadas

Cuando los trabajos a ejecutar involucran el uso de herramientas pesadas o vehculos, se debe adicionar a la zona de seguridad una distancia de holgura previniendo situaciones asociadas a estas circunstancias. Figura 6 ilustra estas distancias.

5.2 DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTACIN

El dimensionamiento de la subestacin est condicionado bsicamente por las siguientes distancias:

Ancho de barras Ancho de campo Altura de campo Longitud de campo Estos aspectos son una aplicacin directa de las distancias mnimas y de seguridad, adems de la facilidad para mantenimientos.

5.2.1 Ancho de barras

El ancho de barras (barra principal ms barra de transferencia) se determina por la separacin entre las fases y el movimiento que tendran los conductores debido a cortocircuitos, ver Figura 7. La separacin entre fases de las barras principal y de transferencia adoptada para el diseo es de 4.000 mm. Se verific que no se produjeran cercamientos entre las fases siguiendo la metodologa que se incluye en la gua de obras civiles, basado en el documento The Mechanical Effects of Short-Circuit Currents in Open Substations del comit No. 23 del Cigre.

1.2 Yo

Yo

Yo

Yk

40

a

d min

Figura 7. Rango del movimiento de conductores flexibles durante

cortocircuitos

5.2.2 Ancho de campo Es la distancia de separacin entre los ejes de las columnas que forman el prtico de entrada de la lnea. El ancho de campo de una subestacin est determinado por la configuracin, las dimensiones de los equipos y de los barrajes utilizados. El ancho de campo se analiza para los siguientes casos y se toma la distancia mayor:

Templas superiores a lo largo del campo. Estructura adyacente a Seccionador pantgrafo.

5.2.2.1 Templas superiores a lo largo del campo El ancho del campo se determina por la separacin entre las fases y el movimiento que tendran los conductores debido a cortocircuitos en las templas superiores a lo largo del campo. La separacin entre fases de las templas superiores del campo adoptada para el diseo es de 4.000 mm. Se verific que no se produjeran acercamientos de acuerdo al calculo de las tensiones de tendido que se incluye en la gua de obras civiles, basado en el documento The Mechanical Effects of Short-Circuit Currents in Open Substations del comit No. 23 del Cigre.

En consecuencia el ancho del campo sera dos veces la separacin entre fases mas la distancia mnima fase-tierra incrementada, a lado y lado, en un 25% para considerar un posible barraje adyacente.

AC = 2*a + 2*dmin * 1,25

AC = 2*4.000 mm + 2*2.100 * 1,25 = 13.250 mm

5.2.2.2 Estructura adyacente a seccionador pantgrafo El clculo cuando se tiene la estructura del prtico adyacente a un seccionador pantgrafo se analiza de acuerdo a la siguiente figura.

Figura 8. Ancho de campo determinado por estructura adyacente a seccionador pantgrafo

De acuerdo a la Figura 8, el ancho de campo estar dado por la siguiente ecuacin:

AC =i1/2 + i2/2 + 2*b + 2*a + 3*z La separacin entre fases est dada por:

Separacin entre fases = a + z

donde: b: Distancia mnima fase - tierra, [mm] ii: Ancho de la estructura, se tienen estructuras de 2.500 y de 1500 [mm]. z: ancho del seccionador pantgrafo, 700 [mm] a: Distancia mnima fase fase, [mm]

Separacin entre fases = 2.100 mm +700 mm =2.800 mm

AC =1250 mm + 750 mm + 2*2.100 mm + 2*2.100 mm + 3*700 mm

AC = 12.500 mm Para el diseo se consider un ancho de campo de 16.000 mm, con una separacin entre fases de 3.800 mm (correspondiente al la distancia de separacin del seccionador de rotacin central).

5.2.3 Altura de campo Est determinada principalmente por el nmero de niveles de conexin que requiera la configuracin de la subestacin y por el tipo de conductores que se utilicen en la subestacin.

z

Ancho de campo

I1/2

b a

I2/2

z z

5.2.3.1 Primer nivel Corresponde a la altura de conexin de los equipos y est determinado por las distancias de seguridad para la circulacin de personas: Es decir, el valor bsico (VB) ms la altura de una persona con los brazos levantados verticalmente.

P.N = VB + 2250 mm

Donde:

VB : Valor bsico [mm]

P.N = 2.205 mm + 2.250 mm = 4.455 mm Teniendo en cuenta que el pararrayos y el transformador de tensin se encuentran ubicados al inicio de cada campo y son los equipos de mayor altura, se elige una altura de conexin para el primer nivel de 5.700 mm para los equipos a la entrada de la lnea, sin embargo para no incurrir en estructuras demasiado altas en los dems equipos, se eligi una altura de conexin para el primer nivel de 5.100 mm, esta ltima altura servir para el calculo de los niveles superiores.

5.2.3.2 Segundo nivel

Conformado por la altura de los barrajes de la subestacin, su altura debe ser superior a la del primer nivel en por lo menos la distancia mnima fase-fase, ms la flecha mxima del barraje.

S.N = P.N + dmin * 1,1 + YB

Donde: YB : Flecha mxima del barraje

dmin: Distancia mnima fase-fase, cable-cable mm En la prctica, YB 0,03*S, siendo (S) el vano del barraje. En la subestacin Curramba 220 kV el vano ms largo tiene una longitud de 32 m.

Luego:

YB = 0,03*S

S.N = P.N + dmin*1,1 + 0,03*S

S.N = 5.100 mm + 2.100 mm*1,1 + 0,03*32.000 mm = 8.370 mm

Para el diseo se eligi una altura de conexin para el segundo nivel de 10.500 mm.

5.2.3.3 Tercer nivel Conformado por las templas superiores, cuya altura debe ser superior a la altura del barraje, por lo menos en la distancia mnima fase-fase, cable-cable, ms la flecha mxima de la templa.

T.N = S.N + dmin * 1,1 + YT

donde:

YT : Flecha mxima de la templa superior

dmin: Distancia mnima fase-fase, cable-cable mm En la prctica, YT 0,03*S, siendo S el vano de la templa flexible. En la subestacin Curramba 220 kV el vano de la templa flexible tendr una longitud de 32 m.

Luego:

YT = 0,03*S

T.N = S.N + dmin * 1,1 + 0,03*S

T.N = 11.000 mm + 2.100 mm*1,1 + 0,03*32.000 mm = 14.270 mm Para el diseo se eligi una altura de conexin para el tercer nivel de 14.500 mm.

5.2.4 Longitud del campo Est determinada por la configuracin de la subestacin y por las distancias entre los diferentes equipos. Esta distancia se define bsicamente por razones de mantenimiento, montaje y esttica. La longitud del campo no se determina por las distancias mnimas o de seguridad. Las distancias adoptadas entre los equipos de patio de 220 kV se muestran en la Tabla 12.

Tabla 12. Distancias adoptadas entre equipos de patio 220 kV

Equipos Distancia en mm para Um = 245 kV

Pararrayos y transformador de instrumentacin 3.000 Transformador de instrumentacin y trampa de onda 3.000 Transformadores de instrumentacin 3.000 Transformador de instrumentacin y seccionador pantgrafo 3.500 Seccionador pantgrafo y seccionador 4.000 Seccionador e interruptor con va de circulacin 8.500 Interruptor y seccionador pantgrafo 4.000 Interruptor y transformador de instrumentacin 4.000 Transformador de instrumentacin y seccionador 4.000 Pararrayos y cerco perimetral 4.900

En la Tabla 13 se presenta el resumen de las distancias de seguridad y el dimensionamiento adoptado para el diseo de la subestacin Curramba a 220 kV.

Tabla 13. Distancias de seguridad y dimensionamiento subestacin Curramba a 220 kV

DESCRIPCIN Distancia [mm]

Calculada Adoptada Distancia mnima fase a tierra 2.100 2.100 Valor bsico 2.205 2.205 Altura entre el piso y la parte inferior de la porcelana del equipo. 2.300 2.300

Circulacin de personal requerida REP ---- 4.500 Movimiento de vehculos (ancho x alto)

Campos de Lnea 3.200 x 3.000 4.000 x 3.000Entradas de Lnea 3.200 x 3.000 4.500 x 3.000

Separacin entre fases en barras y templas 2.800 4.000 Separacin entre fases en equipos 2.800 3.800

Alturas de campo Primer nivel 4.455 5.100

Segundo nivel 8.370 10.500 Tercer nivel 14.270 14.500

Ancho de campo En templas 13.250

16.000 En estructura adyacente a seccionadores pantgrafo 12.500

REFERENCIAS

1 IEC STANDARD 60071-1 - 1993, INSULATION CO-ORDINATION: DEFINITION, PRINCIPLES AND RULES

2 IEC STANDARD 60071-2 - 1996, INSULATION CO-ORDINATION: APPLICATION GUIDE

3 IEC STANDARD 60071-4 - 1996, INSULATION CO-ORDINATION: APPLICATION GUIDE

4 IEC STANDARD 815 - 1986, GUIDE FOR SELECTION OF INSULATORS IN RESPECT OF POLLUTED CONDITIONS

5 IEC STANDARD 60099-5 - 2000, SURGE ARRESTERS: SELECTION AND APPLICATION RECOMMENDATIONS

[6] TRANSITORIOS ELECTRICOS E COORDENACAO DE ISOLAMENTO. Aplicacao em sistemas de potencia de alta-tencao.

Anexo 1.CARACTERSTICAS DEL PARARRAYOS EN LA SUBESTACIN CURRAMBA 220 kV

DATOS TCNICOS Tipo 3EP2 195-3PG42-2KF1 Marca SIEMENS

Norma IEC-60099-4Mxima Altitud de instalacin 3.800 m Tensin mxima de servicio entre fases 245 kV Conexin de neutro puesto a tierra rgidamente Nivel de aislamiento del equipo que se protege BIL 1050 kV Tensin nominal del pararrayos 192 kV Tensin de operacin continua ( COV ) 154 kV Intensidad nominal de descarga con onda 8/2Ous 20 kA Clase de descarga de lnea 4Capacidad de absorcin de energa- trmica 10 kJ/kVr Capacidad de absorcin de energa- Impulso 5.6 kJ/kVr Intensidad de descarga para onda de larga duracin (2 ms) 1200 AIntensidad de cortocircuito ( 0.2 s ) 65.0 kAMxima tensin residual con corrientes de descarga

20 kA 1/2us 528 kV 5kA 8/20us 424 kV 10 kA8/0us 451 kV 20 kA 8/20us 496 kV 40 kA 8/20us 541 kV 500 A 30/60us 366 kV 1 kA 30/60us 375 kV 2 kA 30/60us 393 kV

Sobretensiones temporales 1 s 221 kV Sobretensiones temporales 10 s 206 kV Nivel de aislamiento a frecuencia Ind. (1 min. hmedo) Zno completo 480 kV Nivel de aislamiento a impulso atmosfrico Zno completo 1200 kV Distancia de fuga 8070 mmFuerzas mximas admisibles en el cabezal

Esttica 1540 NDinmica 3850 N

Nmero de unidades 2Peso 275 kg Altura 3240 mm Color de la envolvente Marrn