Descargadores EMSA Amplia Ocoa subestaciones

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<ul><li><p>SUBESTACIN OCOA 115/34,5/13,8</p><p>MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTOSUBESTACIN OCOA</p><p>BAHIAS DE LNEA</p><p>DOCUMENTO IEB 939</p><p>SUBESTACIN OCOA 115/34,5/13,8 kV </p><p>MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTOSUBESTACIN OCOA PROYECTO AMPLIACIN DE </p><p>BAHIAS DE LNEA 115 KV </p><p>DOCUMENTO IEB 939-12-101 </p><p>REVISIN 0 </p><p>Medelln, Febrero de 2013 </p><p>kV </p><p>MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO PROYECTO AMPLIACIN DE </p></li><li><p>SUBESTACIN OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina ii de iv </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria de Coordinacin de Aislamiento </p><p>CONTROL DE DISTRIBUCIN </p><p>Copias de este documento han sido entregadas a: </p><p>Nombre Dependencia Empresa Copias </p><p>Las observaciones que resulten de su revisin y aplicacin deben ser informadas a IEB S.A. </p><p>CONTROL DE REVISIONES </p><p>Revisin No. Aspecto revisado Fecha </p><p>0 Emisin Inicial 16/03/2013 </p><p>CONTROL DE RESPONSABLES </p><p>NMERO DE REVISIN 0 1 2 </p><p> Nombre JLO/OSR </p><p>Elaboracin Firma </p><p> Fecha 15/03/2013 </p><p> Nombre OSR </p><p>Revisin Firma </p><p> Fecha 16/03/2013 </p><p> Nombre OSR </p><p>Aprobacin Firma </p><p> Fecha 16/03/2013 </p><p>Participaron en la elaboracin de este informe: </p><p>OSR Oscar Alonso Sanchez R. </p><p>JLO Jhonatan Londoo Ospina </p></li><li><p>SUBESTACIN OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina iii de iv </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria de Coordinacin de Aislamiento </p><p>Tabla de contenido </p><p>1 OBJETO ............................................................................................................................... 12 2 ALCANCE DEL DOCUMENTO ........................................................................................... 12 3 CARACTERSTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA ........................................................... 12 4 METODOLOGA PARA LA COORDINACIN DE AISLAMIENTO ................................... 12 4.1 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS (Urp) .................. 13 4.1.1 Tensin a frecuencia industrial ............................................................................................ 13 4.1.2 Sobretensiones temporales ................................................................................................. 13 4.1.3 Sobretensiones representativas temporales ........................................................................ 14 4.1.4 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................ 14 4.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA COORDINACIN (Ucw) 16 4.2.1 Sobretensiones temporales ................................................................................................. 16 4.2.2 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................ 16 4.2.3 Sobretensiones de frente rpido .......................................................................................... 17 4.3 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQUERIDAS (Urw) 18 4.3.1 Factor de seguridad ............................................................................................................. 18 4.3.2 Factor de correccin atmosfrico ......................................................................................... 18 4.3.3 Tensiones de soportabilidad requeridas .............................................................................. 18 4.4 CONVERSIN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS (Uw) ................ 20 4.4.1 Conversin a tensin de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial (SDW) .. 20 4.4.2 Conversin a tensin de soportabilidad del impulso tipo rayo (LIW) ................................... 21 4.5 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS ................ 21 4.6 VERIFICACIN DE DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES 115 kV EN LAS LLEGADAS DE LINEA ...................................................................................................................... 21 4.6.1 Tensin continua de operacin (COV) ................................................................................. 22 4.6.2 Sobretensin temporal (TOV) .............................................................................................. 22 4.6.3 Tensin nominal del descargador de sobretensiones ......................................................... 22 4.6.4 Energa en el dispositivo de proteccin contra sobretensiones ........................................... 22 4.7 DISTANCIAS MNIMAS EN AIRE ........................................................................................ 23 5 CONCLUSIONES ................................................................................................................ 25 6 REFERENCIAS .................................................................................................................... 12 ANEXO 1 ........................................................................................................................................... 25 </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina iv de iv </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>Lista de tablas </p><p>Tabla 1. Tensin base ....................................................................................................................... 13 Tabla 2. Distancia Especfica Mnima Nominal ................................................................................. 13 Tabla 3. Factores de conversin para rango I .................................................................................. 20 Tabla 4. Correlacin entre el Nivel de Soportabilidad al Impulso Tipo Rayo y las Distancias </p><p>Mnimas en el Aire ..................................................................................................................... 24 </p><p>Lista de anexos </p><p>Anexo 1 EQUIPOS DE LA SUBESTACIN A 115 kV </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 12 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>1 OBJETO </p><p>Verificar el cumplimiento de los niveles de tensin requeridos para los equipos de proteccin contra sobretensiones de la nuevas bahas de lnea en la Subestacin Ocoa a 115 kV, presentando la metodologa, los datos y los resultados del estudio de coordinacin de aislamiento. Para esta ampliacin, se tomarn como base, los equipos existentes en la Subestacin. </p><p>2 ALCANCE DEL DOCUMENTO </p><p>El alcance de este documento comprende dos aspectos: Verificar el nivel de aislamiento de los equipos a 115 kV correspondientes a </p><p>la ampliacin de las bahas de lnea en la subestacin Ocoa 115 kV. Realizar recomendaciones relacionadas con la determinacin de las </p><p>caractersticas de los descargadores de sobretensin, que sern empleados en la dicha ampliacin. </p><p>3 CARACTERSTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA </p><p>En el documento IEB-939-12-100 Informe de visita Subestacin Ocoa proyecto ampliacin de baha de lnea se definen los aspectos relacionados con las caractersticas del sitio y del sistema. </p><p>4 METODOLOGA PARA LA COORDINACIN DE AISLAMIENTO </p><p>El procedimiento de coordinacin de aislamiento consiste en 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 las subestaciones se sigue un mtodo determinstico para seleccionar los aislamientos internos (no-autorrestaurables) y un mtodo probabilstico simplificado de la norma IEC 60071-2 para establecer los aislamientos externos (autorrestaurables). Los principales pasos para la coordinacin de aislamiento son: Determinacin de las sobretensiones representativas (Urp) Determinacin de las tensiones de soportabilidad para coordinacin (Ucw) Determinacin de las tensiones de soportabilidad requeridas (Urw) Determinacin de las tensiones de soportabilidad normalizadas (Uw) </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 13 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>4.1 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS (Urp) 4.1.1 Tensin a frecuencia industrial </p><p>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: </p><p>32</p><p>= UmUbase </p><p>Tabla 1. Tensin base Tensin asignada al equipo (Um) Tensin base (Um2/3) </p><p>123 kV 100,0 kV </p><p>La Tabla 2 muestra las diferentes distancias especficas mnimas para los diferentes niveles de contaminacin segn la norma IEC 60071-2. </p><p>Tabla 2. Distancia Especfica Mnima Nominal </p><p>Nivel de polucin Distancia especfica mnima nominal (mm/kV) </p><p>Ligero 16,0 Medio 20,0 Alto 25,0 </p><p>Muy alto 31,0 </p><p>La subestacin se encuentra localizada en una zona de bajo nivel de contaminacin industrial y expuesta a vientos y lluvia, de acuerdo a la Tabla 2 se considera un nivel de contaminacin II (Medio) de donde se obtiene una distancia de fuga especfica mnima nominal de 20 mm/kV. </p><p>4.1.2 Sobretensiones temporales </p><p>Se consideran los valores para las sobretensiones sugeridas en la norma IEC 60071-2, los cuales incluyen factores que llevan a resultados conservativos. </p><p>4.1.2.1 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 IEC 60071 indica que la mxima sobretensin eficaz normalmente no sobrepasa 1,4 veces la tensin </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 14 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>mxima eficaz fase - tierra del sistema. Para sistemas con neutro aislado, las sobretensiones alcanzan hasta 1,73 veces la tensin eficaz mxima. </p><p>3)(S</p><p>rpUKepU =</p><p> [kV] (1) </p><p>En Dnde: K: Factor de falla a tierra (Ver anexo B de la norma IEC 60071-2) Us: Mxima tensin del sistema, kV </p><p>4.1.2.2 Sobretensiones por rechazo de carga Otra fuente de sobretensiones temporales es el rechazo de carga el cual produce sobretensiones que afectan el aislamiento fase fase y fase tierra. </p><p>Fase a tierra: 3)(S</p><p>rpUkepU =</p><p> [kV] (2) </p><p>Fase a fase: Srp UkppU = )( [kV] (3) </p><p>Dnde: k: Factor de sobretensin por rechazo de carga </p><p>4.1.3 Sobretensiones representativas temporales Las sobretensiones representativas temporales considerando las anteriores fuentes no simultneamente son: </p><p>Fase a tierra: )( epU rp </p><p>Fase a fase: )( ppU rp 4.1.4 Sobretensiones de frente lento </p><p>4.1.4.1 Impulsos que afectan los equipos en la entrada de la lnea energizacin extremo remoto </p><p>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 y la Figura 2 de la norma IEC 60071-2. Las sobretensiones representativas para los equipos en la entrada de la lnea sin tener en cuenta los descargadores de sobretensiones son los siguientes: </p><p>25,025,1 2 = eet UU </p><p>[kV] (4) </p><p>43,025,1 2 = ppt UU </p><p>[kV] (5) </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 15 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>Dnde: Ue2: Valor de la sobretensin fase a tierra que tiene una probabilidad del 2% de </p><p>ser excedido. Uet: Valor de sesgamiento de la distribucin acumulada de las sobretensiones </p><p>fase a tierra Up2: Valor de la sobretensin fase a fase que tiene una probabilidad del 2% de </p><p>ser excedida. Upt: Valor de sesgamiento de la distribucin acumulada de las sobretensiones </p><p>fase a fase </p><p>4.1.4.2 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 extremos recomendados por la norma IEC 60071-2. </p><p>25,0*25,1 2 = eet UU [kV] (6) </p><p>43,0*25,1 2 = ppt UU [kV] (7) </p><p>4.1.4.3 Descargadores de sobretensiones en la entrada de la lnea energizacin desde el extremo remoto </p><p>Con el fin de controlar las sobretensiones por energizacin de la lnea en el extremo remoto se instalan descargadores de sobretensiones en la entrada de la lnea con las siguientes caractersticas de proteccin: </p><p> El NPM: (Ups, Nivel de proteccin al impulso tipo maniobra) es igual a la mxima tensin residual para impulsos de corrientes de maniobra, 1 kA. </p><p> 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. </p><p>Con el uso de descargadores de sobretensiones, 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. </p><p>Las sobretensiones de frente lento representativas son: Para todos los otros equipos: </p><p>Fase a tierra: )( epU rp </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 16 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>Fase a fase: )( ppU rp </p><p> Para equipo a la entrada de la lnea: </p><p>Fase a tierra: )( epU rp </p><p>Fase a fase: )( ppU rp </p><p>4.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA COORDINACIN (Ucw) </p><p>4.2.1 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. </p><p>Fase a tierra: crpcw KUU = [kV] (8) </p><p>Fase a fase: crpcw KUU = [kV] (9) </p><p>4.2.2 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 de los descargadores de sobretensiones 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. </p><p>4.2.2.1 Factor de coordinacin determinstico: Para equipo a la entrada de la lnea: </p><p>Fase a tierra: cd</p><p>e</p><p>ps KUU</p><p>2</p><p> (10) </p><p>Fase a fase: cdp</p><p>ps KUU</p><p>2</p><p>2 </p><p> (11) </p><p> Para todos los otros equipos: </p><p>Fase a tierra: cd</p><p>e</p><p>ps KUU</p><p>2</p><p> (12) </p></li><li><p>SUBESTACION OCOA 115 kV MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Pgina 17 de 25 </p><p>Archivo: IEB-939-12-101(0)_Memoria_Coordinacin_de_Aislamiento_Ocoa_115kV </p><p>Fase a fase: cdp</p><p>ps KUU</p><p>2</p><p>2 </p><p> (13) </p><p> Las tensiones de coordinacin sern </p><p>rpcdcw xUKU = [kV] (14) </p><p>4.2.3 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: </p><p>aspplcw LL</p><p>Ln</p><p>AUU+</p><p>+= [kV] (15) </p><p>Dnde: Ucw: Tensin soportable de coordinacin al impulso atmosfrico, [kV] Upl: Nivel de proteccin al impulso tipo rayo del descargador de sobretensiones, </p><p>[kV] A: Factor dado en la Tabla F.2 de la nor...</p></li></ul>