terminoligía y definiciones

7/22/2019 Terminoliga y Definiciones

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CONTENIDO DEL TEMA:

Bibliografa bsica para el desarrollo del temaTerminologa utilizada en la normativa

Recordando algunas definiciones

Sobretensiones, clasificacin y tipos Introduccin a la Coordinacin de Aislamiento

1. Introduccin


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BIBLIOGRAFA.Que sirvieron como apoyo y consulta para la realizacin del presente y a lo largode todo el curso:

[1] Hileman R. Andrew, Insulation Coordination for Power Systems, primeraedicin, Marcel Dekker, 1999.

[2] IEC 60071-1, Insulation co-ordination. Part 1: Definitions,priciples and rules.

[3] IEC 60071-2, Insulation co-ordination. Part 2: Applicationguide.

[4] IEC 60815, Guide for the selection of insulators in respect ofpolluted condictions.

[5] IIE Depto. De Transmisin y Distribucin, Estudios de lneas y

subestaciones ante descargas atmosfricas y contaminacin (contador derayos), Reporte preliminar Subdireccin de construccin CFE, ApndiceE, noviembre de 1993.


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3

BIBLIOGRAFA, continuacin.Que sirvieron como apoyo y consulta para la realizacin del presente y a lo largo

de todo el curso:[6] Greenwood Allan, Electrical Transients in Power Systems, Second

Edition, John Wiley & Sons, Wiley Interscience, 1991

[7] Electromagnetic Transients Program EMTP, Dominio Pblico,www.epri.com, programa para anlisis de transitorios.

[8] Electric Power Research Institute EPRI, Tflash V 2.08 1997-1999,programa para coordinacin de aislamiento en lneas de transmisin.

[9] NMX-J-150/1-ANCE, Coordinacin de aislamiento Parte 1: Definiciones,principios y reglas.

[10] NMX-J-150/2-ANCE, Coordinacin de aislamiento Parte 2: Gua de

aplicacin.[11] IEC 60099-4, Surge arresters- Part 4: Metal-oxide surge arresterswithout gaps for a. c. systems.


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TERMINOLOGA UTILIZADA EN LACOORDINACIN DE AISLAMIENTO

OBJETIVO DE ESTABLECERLA

YA QUE EL PROCESO DE COORDINACIN DE AISLAMIENTOINVOLUCRA A VARIOS ELEMENTOS IMPORTANTES YDETERMINANTES EN LOS SISTEMAS DE POTENCIA,

TALES COMO EQUIPOS, SUBESTACIONES, LNEAS DETRANSMISIN, ETC. Y ADEMS LA INTERVENCIN DEL

INGENIERO DE DISEO, DE EQUIPO Y DE CONSTRUCCINEN LA PUESTA A PUNTO Y OPERACIN DE LOS MISMOS,

ES IMPORTANTE ESTABLECER UN MISMO IDIOMA .


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A [kV] Parmetro que caracteriza la influencia de la severidad del rayopara el equipo, dependiendo del tipo de lnea area.

a1 [ m] Longitud del conductor que conecta el apartarrayos a la lnea.a2 [ m] Longitud del conductor que conecta el apartarrayos a tierra.

a3 [ m] Longitud del conductor de fase entre el apartarrayos y el equipo aproteger.

a4 [ m] Longitud de la parte activa del apartarrayos.c [s] Velocidad de la luz.

H [ m] Altitud sobre el nivel del mar.

Ht [ m] Altura sobre el nivel de terreno natural.I [kA] Amplitud de la corriente de rayo.

K Factor de gap que toma en cuenta la influencia de la configuracinelctrica.


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6

Ka Factor de correccin atmosfrica.

Kc Factor de coordinacin.

Ks Factor de seguridad.

Kcd Factor de coordinacin determinstico.

Kcs Factor de coordinacin estadstico.

k Factor de falla a tierra.

L [ m] Distancia de separacin entre el apartarrayos y el equipoprotegido.

La [ m] Longitud de la lnea area con un ndice de falla aceptable.

Lt [ m] Longitud de la lnea area para la cual el ndice de salidas por rayoes igual a la taza de retorno.

Lsp [m] Longitud del claro.


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7

[ s] Constante de tiempo de cola de una sobretensin por rayo debidaa flameo inverso.

Por fin la ltima. . .


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RECORDANDO ALGUNAS

DEFINICIONES PARA LOS SISTEMAS

DE POTENCIA


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CONDICIONES ATMOSFRICAS NORMALIZADAS

Condicionesatmosfricasnormalizadas

Temperatura

ambiente200C

Presindelaire

101,3 kPa760 mm Hg

Humedad

absoluta11 g /m3

Nivel de aislamiento acondiciones

Normalizadas

Nivel de aislamiento acondiciones

no NormalizadasX

Factor decorreccin


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TIPOS DE AISLAMIENTO

EXTERNO

INTERNO

AUTORECUPERABLE

NO AUTORECUPERABLE

AISLAMIENTOS

Lquido (aceite)

MEDIO DIELCTRICO Gas (SF6, Aire)

Slido

Vaco


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1.- Aislamiento externo: Es la distancia en aire libre o a travs de superficies deaislamiento slido en contacto con el aire libre que estn sometidos a esfuerzo

dielctrico y a los efectos de la atmsfera.(ejemplo: Boquillas, aislamientos soportesde buses, y de cuchillas desconectadoras).

2.- Aislamiento interno: Es el aislamiento interno slido, liquido o gaseoso del equipoque est protegido por la cubierta del mismo de los efectos de la atmsfera(ejemplo:aislamiento del transformador, aislamiento interno de boquillas, Algunos equipospueden tener combinacin de aislamiento externo y interno tales como boquillas einterruptores).

3.- Aislamiento auto-rrecuperable: Es aquel que recupera completamente suspropiedades de aislamiento despus de una descarga disruptiva (flameo) causado por

la aplicacin de una tensin(Este tipo de aislamiento es generalmente el t ipo externo).

4.- Aislamiento no auto-rrecuparable:Es el aislamiento que pierde sus propiedades deaislamiento o ste no las recupera completamente despus de una descarga disruptivacausada por la aplicacin de una tensin(Este tipo generalmente es el aislamientointerno).

TIPOS DE AISLAMIENTOS


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Aislamiento autorecuperables


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13

Aislamiento autorecuperables


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14

Aislamiento parcialmente autorecuperables


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15

Aislamiento no autorecuperables


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16

Aislamiento no autorecuperables


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EN OPERACIN

Aislamiento no

autorecuperables


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CONFIGURACIN DELAISLAMIENTO

1 Fase tierra

2 Fase fase

3 Longitudinal

1

3

2


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Prueba de AguanteCombinada a AislamientoLongitudinal: Impulso de

Tensin + Tensin aFrecuencia del Sistema 60

Hz

Tensin Alterna 60 Hz

Tensin de Impulso

Aislamiento longitudinal


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SOBRETENSIONES,

CLASIFICACIN Y TIPOS


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VALORES DE LA TENSIN SENOIDAL

0 2 4 6 8 10 12 14

10

5

0

5

10

v x( )

x

Tensin eficaz (rcm rms)

En corriente alterna al valor cuadrtico medio (en ingls

root mean square, abreviado RMS o rms), de una

corriente variable se denomina valor eficaz y se define

como el valor de una corriente rigurosamente constantecontinua que al ci rcular por una determinada resistencia

hmica pura produce los mismos efectos calorficos

(igual potencia disipada) que dicha corriente variable

(corriente alterna). De esa forma una corriente eficaz es

capaz de producir el mismo trabajo que su valor encorriente directa. El valor eficaz es independiente de la

frecuencia o periodo de la seal.

Tensin eficaz (rcm rms)

En corriente alterna al valor cuadrtico medio (en ingls

root mean square, abreviado RMS o rms), de una

corriente variable se denomina valor eficaz y se define

como el valor de una corriente rigurosamente constantecontinua que al ci rcular por una determinada resistencia

hmica pura produce los mismos efectos calorficos

(igual potencia disipada) que dicha corriente variable

(corriente alterna). De esa forma una corriente eficaz es

capaz de producir el mismo trabajo que su valor encorriente directa. El valor eficaz es independiente de la

frecuencia o periodo de la seal.


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Al ser la intensidad de esta corr iente var iable una funcin cont inua i(t) se puedecalcular:

donde:T es el periodo de la seal.

Esta expresin es vlida para cualquier forma de onda, sea sta sinusoidal o no,siendo por tanto aplicable a seales de radiof recuencia y de audio o vdeo.En el caso de una corriente alterna sinusoidal (como lo es, con bastante aproximacin,la de la red elctrica) con una ampl itud mxima o de pico Imax, el valor eficaz Iefes:


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Tensin nominal de un sistema (Un)

El valor eficaz de la tensin fase a fase que se utiliza para designar o identificar un

sistema.

Tensin mxima de un sistema (Us)

El valor eficaz mximo de la tensin de operacin de fase a fase que se presenta

bajo condiciones normales de operacin en cualquier tiempo y lugar del sistema.

Tensin mxima del equipo (Um)

El valor eficaz mximo de la tensin fase a fase para la cual se disea el equipo con

respecto a su aislamiento as como otras caractersticas que se relacionan con

esta tensin en las normas de equipo correspondientes. Esta tensin puedeaplicarse continuamente al equipo bajo las condiciones normales de servicio, que

se especifican en las normas de equipo correspondientes.


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ESFUERZOS DE AISLAMIENTO

Fuentes de esfuerzos que pueden presentarse en equipos y en las torres.

1. Sobre tensiones por rayo (LOV):Producidos por los rayos.2. Sobre tensiones por maniobra (SOV): Producido por switcheo de interruptores ydesconexin de cuchillas.

3. Sobre tensiones temporales (TOV): Producidas por fallas sobre velocidad de generador,ferrorresonancia.

4. Sobre tensin a frecuencia nominal en presencia de contaminacin.

(MECNICOS)

Tensin Compresin Flexin (cantilever) Torsin Vibracin Sacudidas (Sismos)


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Especificacionesresultantes

Grado de Confiabil idad

EsfuerzosApl icadosal Equipo

Sobretensionespor

Descarga Atmosfrica

Sobretensiones poroperaciones deInterruptores o

desconectadores

SobretensionesTemporales

Tensin normal deoperacin

73920

PMO

0.0

73780

-14,44 6,54

MPA

NIZ111,01

30,4131,89

-4,42 -3,00

112,73

-46,929.89

234,94

93180

-2.9 -21,77

0.0

73920

PMO

0.0

73780

-14,44 6,54

MPA

NIZ111,01

30,4131,89

-4,42 -3,00

112,73

-46,929.89

234,94

93180

-2.9 -21,77

0.0

0 2 4 6 8 10 12 14

10

5

0

5

10

v x( )

x


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INTRODUCCIN A LA COORDINACIN

DE AISLAMIENTO


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Insulation Coordination for Power Systems

Qu es?

Forma ms simple y fundamental:

Coordinacin de aislamiento es la seleccin del nivel del aislamiento

Considerando criterios de confiabilidad y los esfuerzos:

Coordinacin de aislamiento es la seleccin del nivel del aislamientode acuerdo con las

sobretensiones esperadas, para obtener un riesgo de falla aceptable

Considerando apartarrayos y elementos de proteccin:

Coordinacin de aislamiento es el proceso de determinar el nivel de aislamiento del equipo

elctrico en relacin a las sobretensiones esperadas y las caractersticas de los dispositivosde proteccin


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Coordinacin de aislamiento es la "seleccin del nivel de aislamiento del equipo en relacina las tensiones que pueden presentarse en el sistema para las cuales est pensado dichoequipo y tomando en cuenta el ambiente de servicio y las caractersticas de los dispositivosde proteccin disponibles

"La coordinacin de aislamiento comprende laseleccin del nivel de aislamientodel equipoy su aplicacin en relacin alas tensiones que se pueden presentar en el sistemay para lascuales est pensado dicho equipo, tomando en cuenta lascaractersticas de los dispositivosde proteccindisponibles de manera que se reduzca aun nivel operacional y econmicamenteaceptable, la probabilidad de que las tensiones debidas a los esfuerzos aplicados al equipo,causen dao a ste o afecten la continuidad de servic io"


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MTODOS DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO

CONVENCIONAL Especificar Rigidezmnima

PROBABILSTICO Especificar Rigidez Criterio de confiabilidad

Especifico

SELECCINDEL

MTODO

Decisin del Ingeniero

Caracterstica del aislamiento

Esfuerzomximo


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CRITERIO DECONFIABILIDAD

L. T.: No salidas /100 km/aoS. E.: ndice de fallas

sobretensiones

rigidez

U [ kV ]

p[ % ]R


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CRITERIO DE

CONFIABILIDAD

L. T.: No salidas /100 km/aoS. E.: ndice de fallas

CLCULODE

ESFUERZOS

MINIMO NIVEL DEAISLAMIENTO

MINIMO COSTO

ESFUERZOS

RIGIDEZ

ELEMENTOSDE

PROTECCIN

NIVEL DE AISLAMIENTO

PROCESO DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO


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COORDINACIN DE AISLAMIENTO

LNEAS

SUBESTACIONES

Transmisin

Distribucin

Generacin

Transmisin

Distribucin

OTROS

Mquinas Rotatorias

Bancos de Capacitores


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PRUEBAS PARA VERIFICAR EL BIL Y EL BSL

PRUEBAS CONVENCIONALES Aislamiento No Autorecuperable Prueba No Destruct iva

Cresta de Impulso normalizado = BIL o BSL

PRUEBAS ESTADSTICAS Ais lamiento Autorecuperable Se permi ten f lameos

DEFINICIONES DEL NIVEL DEAISLAMIENTO DE LOS EQUIPOS

BIL-Nivel Bsico de Aislamientoal Impulso de rayo

BSL-Nivel Bsico de Aislamientoal Impulso de Maniobra

Estadstico

Convencional

Estadstico

Convencional

Forma de ondanormalizada

Condiciones atmosfricasnormalizadas


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Coordinacin de aislamientode la Lnea de Transmisin

Especificar dimensioneso caractersticas de la torre

Distancias de flameoLongitud de la cadena de aisladoresNo y tipo de aisladoresNecesidades y Tipo de aterrizamiento

Localizacin y cantidad de hilos de guarda

Distancias fase-fase

Apartarrayos de lnea

Resultados enla Coordinacin


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35

SILUETA DE CARACTERSTICAS ELCTRICAS


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Coordinacin de aislamientode la Subestacin

Determinar niveles deaislamiento y dimensiones

Rigidez del aislamiento NBAI, BIL,BSL

Distancias de flameo y claros f-t y f-fApartarrayos (necesidades, local izacin, nmero)

Blindaje (pararrayo, hilos de guarda)

Lnea a la entrada de la S. E. (comportamiento ala descarga atmosfrica)

Resultados dela Coordinacin


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DISTANCIAS Y AISLAMIENTOS EN LA SE


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Importancia de los esfuerzos en los sistemas de potenciaen los diferentes niveles de tensin

SISTEMA DE TRANSMISIN

Sobretensin por maniobra

Sobretensin por descargaAtmosfr ica directa

Contaminacin

Directa

Indirecta

SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

Sobretensin temporales

Sobretensin por descargaAtmosfr ica directa

Contaminacin


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Modificacin de esfuerzos.

1. Mtodos de aplicacin:- Resistores de descarga de lnea;

- Apartarrayos;- Resistencias de pre-insercin en interruptores;- Modificacin del sistema.

2.- Mtodos de adicin:

- Hilos de guarda;

- Aterrizamiento adicional de torres;- Blindaje adicional de la subestacin.


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ELEMENTOS DE PROTECCIN

REDUCCIN

DELOS ESFUERZOS

Apartarrayos

Resistencias de Pre-Insercin

Hilos de Guarda

Resistencia al pie de la torre

Apartarrayos de l nea


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BIL y BSL

BIL: Basic lightning Impulse insulation level .-Es el esfuerzo elctrico expresado entrminos del valor cresta de un impulso de rayo normalizado. Universalmente elBIL es para condiciones enSECO.

- BIL Estadstico:Aplicable nicamente a aislamientos auto-recuperables: Es el

valor cresta de un impulso de rayo normalizado que t iene el 90% deprobabilidad de aguante y 10% de probabilidad de falla.

- BIL Convencional: Aplicable solo a aislamientos no auto-recuperables: Es elvalor cresta de un impulso de rayo para el cual el aislamiento no exhibedescarga disrupt iva cundo es sometido a un nmero especf ico de

aplicaciones de estos impulsos.

IEC Pub. 71 el BIL es conocido como lightning impulse withstand voltage

y no hace tales definiciones.


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BSL: Basic switching impulse insulation level .- Es el esfuerzo elctricoexpresado en trminos del valor cresta de un impulso de maniobranormalizado . Universalmente el BSL es para condiciones enHMEDO.

- BSL Estadstico: Aplicable nicamente a aislamientos auto-recuperables: Es el valor cresta de un impulso de maniobranormalizado que tiene el 90% de probabilidad de aguante y 10% de

probabilidad de falla.

- BSL Convencional: Aplicable solo a aislamientos no auto-recuperables: Es el valor cresta de un impulso de maniobra para el cualel aislamiento no exhibe descarga disruptiva cundo es sometido a un

nmero especfico de aplicaciones de estos impulsos.

IEC Pub. 71 el BSL es conocido como Switching impulsewithstand voltage y no hace tales definiciones.


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Niveles de aislamiento

normalizados paraequipo de categora I


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Niveles de aislamientonormalizados paraequipo de categora II


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Obtencin de la tensin critica de flameo TFC U50%

Se deben realizar por lo menos 5 flameos tiles en el aislamiento

externo.

Criterio de calificacin en la prueba de U50%

Se compara el valor de TCF o U50%determinado en el ensayo contraun valor previamente especificado, esta se hace con la TCF yacorregido por condiciones ambientales al momento del ensayo.

Si no se tiene un valor previo especificado, el resultado del ensayo esla caracterstica de U50%del aislamiento a la tensin alterna.


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Clculo de la tensin U50%

Se determina con el clculo de la media aritmtica de los flameos por

medio de (1), calculando su desviacin estndar (2). Esta desviacinestndar es experimental y puede utilizarse para obtener la tensin deaguante.

Media aritmtica y desviacin estndar:

k

i

ii

k

i

ii fx

N

nxX

11

k

i

ii

N

nXxs

1

2

1

[1]

[2]

Es la media aritmtica de los flameos [kV]Son los valores de flameo en el ensayo [kV]

y Son las frecuencias absoluta o relativas deEs el tamao de la muestra o poblacin

o Es la desviacin estndar del ensayo [kV]

X

ix

in ifN

s

ix


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Estimacin de la tensin U10%

A partir de determinar la TCF de un aislamiento externo, se puede

estimar estadsticamente la tensin de aguante o U10%.

Se puede verificar esta tensin U10%o de aguante calculada, con unensayo de aguante a la tensin.

es aquella que presenta unaprobabilidad de flameo del 10% o

probabilidad de aguante del 90%


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48


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Clculo de U10%a partir de la U50% experimental

(3)

Es la desviacin estndar estadstica estimada [p. u.]

La desviacin estndar se toma de valores recomendados o utilizandola desviacin experimental.

Para el ensayo en seco se estima una zdel 5% al 10% para calcularla tensin de aguante

Es comn tambin estimar la U10% como el 90% de la U50%, quecorresponde a una de 7,7%, dentro del rango recomendado.

zUU 3,115010

z


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Todas las especificaciones del esfuerzo estn basados en las siguientescondiciones atmosfricas:

Temperatura ambiente (to): 20C Presin del aire (b

o

): 101,3 kPa 760 mm Hg Humedad absoluta (h): 11 gr de agua/m3 de aire

S las condiciones atmosfricas actuales dif ieren de estos valores, el esfuerzoen trminos de la tensin es corregido a estos valores normalizado.

CONDICIONES ATMOSFRICAS NORMALIZADAS

Seleccin y aplicacin de aisladores por Alti tud sobre el nivel del mar.

La mayor afectacin en la operacin normal de los aislamientos externos es la que causa la altitudde operacin sobre el nivel del mar. A mayor altura menor presin y por lo tanto, menor tensin deaguante. En orden decreciente se puede considerar la densidad relativa del aire que varia conforme

cambia la temperatura y la humedad.

En general todos estos factores afectan la tensin de aguante de un aislador, tensin a la cual esposibleefectuar correccionespara compensarla y as conocer la tensin real de aguante del aisladoren el punto o zona de aplicacin.


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Los factores que determinan la tensin de flameo y la tensin de aguante deun aislador, son:

-Geometra (longitud, forma).

-Dielctrico que lo rodea.

-Esfuerzo dielctr ico al cual se ve sometido (forma de onda, polaridad).

-Condic iones atmosfricas.

La operacin de los aislamientos externos en las lneas de distribucin, se ve afectadapor las condiciones atmosfricas prevalecientes en el lugar de operacin. Latemperatura del medio ambiente as como la humedad en ste reduce la tensin deflameo o aguante de los aislamientos mencionados ya sea en forma individual ocombinada.

Sin embargo la mayor afectacin de la tensin de aguante est dada por la posiblevariacin de la densidad relativa del aire en el lugar de instalacin. La disminucin dela densidad relativa del aire est dada por los cambios de temperatura que puedanocurrir a travs de las diferentes estaciones del ao o ms an con las variacionesdiarias entre el da y la noche. Esta disminucin es de orden menor y se hace ms

evidente conforme se incrementa la alti tud sobre el nivel del mar.


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El cambio en la presin atmosfrica est asociado con la altura sobre el nivel del mar.A mayor altitud menor presin y consecuentemente, una menor tensin de aguante.


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Por ejemplo consideremos las caractersticas de tres aisladores, citados en las especificaciones de CFE.Tabla 1.

No. Aislador Clase CFO=TCFI 0 msnm (kV)122A1 25 150

222PD 25 180

323SHL45N 25 215

De acuerdo a lo indicado en la literatura

U10= U50(1-1,X0,03) Nota: 1. U50signif ica lo mismo que TCFI2.- La U10 a condiciones normal izadas de

referencia es lo mismo que el NBAI o BIL.Factor de correccin por altitud K = e H / 8150

Por lo que los Niveles bsicos de aislamiento al impulso a 1000, 1500 y 2000 msnm son:Tabla 2.

No. NBAI 0 NBAI 1000 NBAI 1500 NBAI 2000

1 144,1 127,5 119,9 112,7

2 172,9 153,0 143,9 135,3

3 206,6 182,7 171,8 161,6


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De acuerdo a la tabla anterior yconsiderando solo los valores indicados,se puede ver que en el caso del aislador 1es adecuado para trabajar slo a altitudesinferiores a los 1000 msnm.

En el caso del aislador 2 slo esadecuado hasta 1000 msnm y en el casodel 3 se puede instalar hasta 2500 msnmsin que pierda sus caractersticasaislantes para el sistema de 25 kV de quese est hablando, con un NBAI de 150 kV.Para una determinacin ms exacta de laal tura mxima permitida para cadaaislador podemos considerar la siguientegrfica

Para un mejor entendimiento del nivel mximo de aguante o flameo que podemos esperar de unaislador en particular,debemos conocer cual es su Tensin Crtica de Flameo al Impulso a travs deuna prueba de laboratorio, ya quelos valores especificados en los documentos de CFE son valoresmnimos a cumpl irpor los diferentes productos.Lo anterior nos permitir conocer cual es la tensin de aguante de los diferentes niveles deaislamiento a diferentes alti tudes, ya que estos niveles se reducen de manera proporcional a K.


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Factor de correccin por altitud para instalacin

Factor

de

correccin

Fig. 1. El nivel de aislamiento del aislamiento externo bajo las condicionesatmosfricas de referencia normalizadas sern determinadas por la multiplicacinde la tensin de aguante del aislamiento por el factor K


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56


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Ejemplos


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Seleccin y aplicacin

d Ai l d


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Departamento de DistribucinOficina de Sistemas de Distribucin

de Aisladores.

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FACTORES DE CORRECCIN ATMOSFRICOS

La descarga disruptiva del aislamiento externo depende de las condiciones atmosfricas.Generalmente, la tensin de descarga disruptiva para una trayectoria en aire dada, se incremento ya seacuando se incrementan la densidad del aire o la humedad.

Una tensin de prueba disruptiva medida en ciertas condiciones de prueba(temperatura t , presin b,humedad h)se puede convertir al valor que debe obtenerse a condiciones atmosfricas de referencianormalizadas (to, bo, ho) aplicando factores de correccin. Inversamente, una tensin de pruebaespecificada a unas condiciones de referencia se puede convertir a un valor equivalente para ciertas

condiciones de prueba.

La tensin de descarga disruptiva es proporcional al factor de correccin atmosfrico Ktque resulta delproducto de dos factores de correccin:

El factor de correccin por densidad del airek 1

El factor de correccin por humedadk 2K t = k 1k 2

La tensin U que debe ser aplicada durante una prueba a un aislamiento externo, se determinamultiplicando la tensin de prueba Uopor K t

U =UoK t


d Ai l d


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de Aisladores.

60

Fig. 2. Humedad absoluta del aire como una funcinde lecturas de bulbo seco y hmedo


de Aisladores


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de Aisladores.

61

Fig. 3. Parmetro kcomo una funcin de h/


de Aisladores


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de Aisladores .

62

Factor de correccin por humedad k2

El factor de correccin por humedad puede ser expresado como:

k 2 = k w

Dondewes un exponente que se determina mas delante.k es un parmetro que depende del tipo de tensin de prueba y que para

propsitos prcticos, se puede obtener aproximadamente como una funcinde la relacin de la humedad absolutahcon respecto a la densidad del aire ,util izando las curvas de la figura siguiente.Para valores deh/ mayores de 15g/m3 la correccin por humedad est bajo consideracin y las curvas de estafigura se pueden considerar como el lmite superior.

D d Di ib i


de Aisladores


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de Aisladores .

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Exponentes my w

Ya que los factores de correccin depende del tipo de predescargas, este hecho se

toma en cuenta considerando el parmetro g definido como:

Donde:

UB es la tensin de descarga disruptiva 50 % (medida o estimada) referida a lascondiciones atmosfricas reales (del lugar) en kilovolts.L es la trayectoria mnima de flameo en metros, con los valores de la densidadrelativa del aire y para el parmetrokreales (de lugar). En el caso de una pruebade aguante en la cual no se pueda determinar o estimar la tensin disruptiva 50 %,Uspuede considerarse como 1,1 veces la tensin de prueba.

g = UB

500Lk

D t t d Di t ib i


de Aisladores.


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de Aisladores .

64

Fig. 4. Valores de los exponentes m para correccin pordensidad del aire y w para correccin por humedad como unafuncin del parmetrog.

Departamento de Distribucin


de Aisladores.


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de Aisladores .

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Ejemplo 1.

Calcular el factor de correccin por condiciones atmosfricas, s el lugar de

prueba est localizado a 1700 m.s.n.m, as como la tensin de prueba deimpulso de rayo aplicada, si tenemos lo siguiente.

Datos:Valores normalizados: Valores del sit io de prueba:

Temperatura ambiente t0: 20 C Temperatura ambiente t : 25 CPresin atmosfrica b0:101,3 kPa Presin atmosfrica b: 82,5 kPa.Humedad relativa del aire h:11 g/m3 Humedad relativa h: 37%=8,8 g/m3

NBAI=BIL=150 kV Distancia de arcoL: 0.28 m

a) Factor de correccin por densidad del aire k1 = m

101,3

82,5(273+20)

(273+25)= 0,8007.

El exponentemse determina posteriormente



de Aisladores.


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b) Factor de correccin por humedadk2=kw.

En la figura 2. Con los datos de temperatura y % de humedad determinamos lahumedad en g/m3.

De la Fig. 3 obtenemos que: Para impulso de rayok= 1+ 0,010(h/ -11).Por consiguiente tenemos: k= 1 + 0,010 ( 8,8/ 0,8007 - 11) = 0,9999

El exponentewse determina posteriormente

Calculamos ahora el parmetrog:

g = UB

500 Lk=

(150 x 1,1)

(500)(0,28)(1)(1)

= 1,1786



de Aisladores.


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Con este valor de g obtenido y mediante la curva de la Fig. 4, determinamos losexponentesmyw.

m = 1 w = 1

Por lo que ahora ya podemos calcular k1yk2.

Factor por densidad del aire:k1= m = 0,8007(1) = 0,8007

Factor de correccin por humedad:k2=kw = 0,9836(1) = 0,9836

Finalmente obtenemos el factor de correccin por condic iones atmosfricas K1700:

K1700=k1k2 = 0,8007 x 0,9836 =0,7875,Y por consiguiente la tensin de prueba es: kVpba= 150 x 0,7875 = 118,12 kV.



de Aisladores.


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Ejemplo 2.Calcular el factor de correccin por condiciones atmosfricas, s el lugar de prueba est

localizado a 1700 m.s.n.m, as como la tensin de prueba de impulso de rayo aplicada peroreferida a condiciones normalizadas, si tenemos lo siguiente.

Datos:Valores normalizados : Valores del sit io de prueba:

Temperatura ambientet0: 20 C Temperatura ambiente t : 25 CPresin atmosfricab0: 101,3 kPa Presin atmosfrica b: 82,5 kPa.Humedad relativa del aireh: 11 g/m3 Humedad relativa h: 37%= 8,8 g/m3

Distancia de arcoL: 0,28 mkV de prueba de impulso de rayo aplicada: 200 kV.

Del ejemplo 1 , tenemos:

Que el factor de correccin es deK = 0,7950

y por lo tanto la tensin de prueba de impulso de rayo referida a condicionesnormalizadas es :

kV sc=kVpba1700 / K = 200/0,7950 =251,5 kV.



de Aisladores.


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pOficina de Sistemas de Distribucin

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Ejemplo 3.Determinar la tensin normalizada requerida para obtener una tensin de aguante de 200 kV, a2500 m.s.n.m. Para ello se calcula el factor de correccin a esta altitud; K= e mH/8150 = 0.754

Datos:Valores normalizados: Valores del sitio de prueba:

Temperatura ambiente t0 : 20 C Temperatura ambiente t : 25 CPresin atmosfrica b0: 101,3 kPa Presin atmosfrica b: 82,5 kPa.Humedad relativa del aire h: 11 g/m3 Humedad relativa h: 37%= 8,8 g/m3

NBAI=BIL=150 kV Distancia de arco L: 0,28 m

Al ti tud de operacin 2500 m.s.n.m. K = 0,754

Lugar de prueba a 1700 m.s.n.m. K = 0,7954kV de prueba = (200 ) (0,7954) =159,08 kV(265 kV) ( 0,7954) = 210,78 kV

Condiciones normalizadas: K = 1, BIL = 200 kV(200 kV) /0,754 = 265 kV

TENSIN NORMALIZADA REQUERIDA PARA OBTENER 200 kV a 2500 m.s.n.m. : 265 kV.



de Aisladores.


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Oficina de Sistemas de Distribucin

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Las lneas areas estn sujetas, a condiciones atmosfricas, incluyendo

las descargas atmosfricas. La intensidad y la cantidad de las descargasatmosfricas a tierra dependen de diversos factores tantometeorolgicos como topogrficos. Actualmenteexiste parael caso deMxico un mapa de isodensidad de rayos a tierra por Km cuadrado,elcual nos puede ser de gran ayuda para identificar reas problemticas

cuando se est considerando la instalacin de nuevos aisladores. Sinduda alguna la experiencia operativa del personal de campo es la mejorherramienta para conocer con ms exactitud, cuales son las lneas msproblemticas y entonces implementar la solucin ms adecuada.

SELECCIN Y APLICACIN DE AISLADORES POR DESCARGASATMOSFRICAS

Las descargas atmosfricas, ya sea inducidas o directas a la lnea,ocasionan sobretensiones en sta, lo que en algunos casos superar elnivel de aguante del aislador provocando una falla, con la consecuentesalida de la lnea.

terminoligía y definiciones

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