CT179 Sobretensiones y Limitadores de Sobretensiones en BT -Coordinacion Del Aislamiento en BT
Coordinacion de Aislamiento
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PROYECTO SUBESTACIN CURRAMBA A 220 kV YAMPLIACIN SUBESTACIN SAN LUIS A 220 kV EN
UN CAMPO DE LNEA
MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO YCLCULO DE DISTANCIAS ELCTRICAS
SUBESTACIN CURRAMBA 220 kV
DOCUMENTO CLIENTE REP CURRAMBA
DOCUMENTO SIEMENS
REVISIN 1
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MEMORIA DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO Y DISTANCIASELCTRICAS
1.
INTRODUCCION ...................................................................................................... 4
2. PARMETROS DEL SISTEMA ............................................................................... 4
3. METODOLOGA PARA LA COORDINACIN DE AISLAMIENTO ........................ 4
3.1 DETERMINACIN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS (URP) ................. 53.1.1 Tensin a frecuencia industrial ............................................................................................... 53.1.2 Sobretensiones temporales .................................................................................................... 53.1.3 Sobretensiones representativas temporales ........................................................................... 63.1.4 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................... 6
3.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARACOORDINACIN (UCW) ........................................................................................................ 8
3.2.1
Sobretensiones temporales .................................................................................................... 8
3.2.2 Sobretensiones de frente lento ............................................................................................... 83.2.3 Sobretensiones de frente rpido ............................................................................................. 8
3.3 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQUERIDAS(URW) ...................................................................................................................................... 9
3.3.1 Factor de seguridad ................................................................................................................ 93.3.2 Factor de correccin atmosfrico ............................................................................................ 93.3.3 Tensiones de soportabilidad requeridas ............................................................................... 10
3.4 CONVERSIN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS (UW) ............. 113.4.1 Conversin a tensin de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial (SDW) ... 113.4.2 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 ...................................................................................... 194.3.1 TENSIN CONTINUA DE OPERACIN (COV) .................................................................. 194.3.2 SOBRETENSIN TEMPORAL (TOV) .................................................................................. 194.3.3 TENSIN NOMINAL DEL PARARRAYOS ........................................................................... 194.3.4 ENERGA EN PARARRAYOS .............................................................................................. 20
5.
DISTANCIAS ELCTRICAS .................................................................................. 23
5.1 DISTANCIAS DE SEGURIDAD ............................................................................................ 23
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5.1.1 Valor bsico ........................................................................................................................... 235.1.2 Zonas de seguridad ............................................................................................................... 24
5.2 DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTACIN .......................... 295.2.1 Ancho de barras .................................................................................................................... 29
5.2.2
Ancho de campo ................................................................................................................... 30
5.2.3 Altura de campo .................................................................................................................... 315.2.4 Longitud del campo ............................................................................................................... 33
REFERENCIAS ................................................................................................................. 35
LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Parmetros Subestacin Curramba a 220 kV ...................................................................... 4Tabla 2. Tensin base ......................................................................................................................... 5Tabla 3. Distancia especfica mnima nominal.................................................................................... 5Tabla 4. Factores de conversin para rango I .................................................................................. 11Tabla 5. Correlacin entre el nivel de soportabilidad al impulso tipo rayo y las distancias
mnimas en el aire ..................................................................................................................... 13Tabla 6. Paso 1, determinacin de las sobretensiones representativas (Urp) ................................. 14Tabla 7. Paso 2, determinacin de las tensiones de soportabilidad para coordinacin (Ucw) ........ 15Tabla 8. Paso 3, determinacin de las tensiones de soportabilidad requeridas (Urw) .................... 16Tabla 9. Paso 4, determinacin de las tensiones de soportabilidad normalizadas (Uw) ................. 17Tabla 10. Resumen de las tensiones de soportabilidad requeridas ................................................. 18Tabla 11. Distancias mnimas en el aire ........................................................................................... 19Tabla 12. Distancias adoptadas entre equipos de patio 220 kV ...................................................... 34Tabla 13. Distancias de seguridad y dimensionamiento subestacin Curramba a 220 kV ............ 34
LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Valor bsico ....................................................................................................................... 24Figura 2. Distancias medias para un operador ................................................................................. 25Figura 3. Ejemplo de la franja de circulacin de personal ................................................................ 25Figura 4. Distancias de seguridad para circulacin de vehculos ..................................................... 26Figura 5. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas
livianas ....................................................................................................................................... 27Figura 6. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimiento con herramientas
pesadas ..................................................................................................................................... 28Figura 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 220kV ................................................................................................................................................. 1
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1. INTRODUCCION
En este documento se presenta la metodologa, los datos y los resultados delestudio de coordinacin de aislamiento y de seleccin del pararrayos paradeterminar el nivel de aislamiento de los equipos de 220 kV de la subestacinCurramba ubicada en el Per y perteneciente a la empresa Red de Energa delPer REP.
Adicionalmente se presenta la seleccin de las diferentes distancias elctricasincluyendo el ancho, la altura y la longitud de los campos a partir de lasdistancias mnimas fase a fase y fase a tierra seleccionadas en la Coordinacinde Aislamiento.
2. PARMETROS DEL SISTEMA
En la Tabla 1 se presentan los parmetros generales para la subestacinCurramba 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 lasresistencias dielctricas de los equipos con relacin a los esfuerzos de tensinque se pueden presentar teniendo en cuenta las caractersticas de loselementos de proteccin.
Para la determinacin del nivel de aislamiento de los equipos de la subestacinse sigui un mtodo determinstico para seleccionar los aislamientos internos
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(noautorestaraubles) y un mtodo probabilstico simplificado de la normaIEC 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 industrialPara propsitos de coordinacin de aislamiento es considerado igual al voltajems alto del sistema, en este caso corresponde a la mxima de tensin dediseo de los equipos de patio Us = Um y la tensin base (Ubase).
3
2UmUbase
Tabla 2. Tensin base
Tensin asignada al equipo,Um
Tensin base, Um2/3245 kV 200 kV
La Tabla 3 muestra las diferentes distancias especficas mnimas para losdiferentes 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 larecomendacin IEC 60071-2, los cuales incluyen factores que llevan aresultados conservativos.
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3.1.2.1 Sobretensiones por fallas a tierraLa ocurrencia de una falla a tierra en un determinado punto del sistema lleva aun aumento de la tensin fase - tierra en las fases sanas cuyo valor dependedel grado de aterrizamiento del sistema.
Si el sistema est slidamente puesto a tierra la norma considera que lamxima sobretensin eficaz no sobrepasa 1,4 veces la tensin mxima eficazfase a tierra del sistema. Para sistemas con neutro aislado las sobretensionesalcanzan hasta 1,73 veces la tensin eficaz mxima.
3*)( SrpU
KepU
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 cargaOtra fuente de sobretensiones temporales es el rechazo de carga el cualproduce sobre tensiones que afectan el aislamiento fasefase y fasetierra.
- Fase a tierra3
*4,1)( SrpU
epU
- Fase a fase Srp UppU *4,1)(
3.1.3 Sobretensiones representativas temporales
Las sobretensiones representativas temporales considerando las anterioresfuentes no simultneamente son:
- Fase a tierra )( epUrp
- Fase a fase )( ppUrp
3.1.4 Sobretensiones de frente lento
3.1.4.1 Impulsos que afectan los equipos en la entrada de la lneaenergizacin extremo remoto
La re-energizacin desde el extremo remoto resulta en impulsos desobretensin fase a tierra Ue2 y fase a fase Up2, seleccionados a partir de laFigura 1 de la norma IEC 60071-2. Las sobretensiones representativas paralos equipos en la entrada de la lnea sin tener en cuenta los pararrayos son lossiguientes:
25,025,1 2 eet UU
43,025,1 2 ppt UU
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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 sobretensionesfase a tierra
Up2: Valor de la sobretensin fase a fase que tiene una probabilidad del 2% deser excedida (Ver figura 2 de la norma IEC 60071-2)
Upt: Valor de sesgamiento de la distribucin acumulada de las sobretensionesfase a fase
3.1.4.2 Impulsos que afectan todos los equipos energizacin extremolocal
La energizacin y re-energizacin local (extremo emisor) resulta en impulsos
de sobretensin menos crticos que para el extremo receptor, con el fin de serconservativos 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 elextremo remoto
Con el fin de controlar las sobretensiones por energizacin de la lnea en elextremo 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 tensinmxima residual para un impulso atmosfrico a la corriente nominal dedescarga, 10 kA.
Con el uso de pararrayos, las sobretensiones representativas pueden serdadas directamente por Ups para las sobretensiones fase a tierra o 2Ups paralas sobretensiones fase a fase si los valores de proteccin son menores a losmximos esfuerzos de sobretensin Uet y Upt de frente lento.
Las sobretensiones de frente lento representativas son:Para todos los otros equipos:
Fase a tierra: )( epUrp
Fase a fase: )( ppUrp
Para equipo a la entrada de la lnea:
Fase a tierra: )( epUrp
Fase a fase: )( ppUrp
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3.2 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARACOORDINACIN (Ucw)
3.2.1 Sobretensiones temporalesPara esta clase de sobretensiones, la tensin de soportabilidad de coordinacines igual a la sobretensin representativa temporal, por lo tanto el factor decoordinacin Kces 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 valormximo de la sobretensin representativa por un factor de coordinacindeterminstico Kcdel cual depende de la relacin entre el nivel de proteccin alimpulso de maniobra del pararrayos Ups y el valor de la sobretensin fase atierra 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 KU
U
2
Fase a fase: cdpps
KU
U
2
2
Para todos los otros equipos:
Fase a tierra: cde
ps KU
U
2
Fase a fase: cdp
ps KU
U
2
2
Las tensiones de coordinacin sernUcw = Kcdx Urp
3.2.3 Sobretensiones de frente rpido
La metodologa estadstica simplificada de la norma IEC 60071-2 permitecalcular la tensin mnima de soportabilidad de los equipos mediante lasiguiente ecuacin:
asp
plcwLL
L
n
AUU
Donde:
Ucw: Tensin soportable de coordinacin al impulso atmosfrico, kV
Upl: Nivel de proteccin al impulso tipo rayo del pararrayos, kV
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A: Factor dado en la Tabla F.2 de la norma IEC 60071-2 que describe elcomportamiento de la lnea ante las descargas elctricasatmosfricas, kV
n: Nmero de lneas conectadas a la subestacin, (n-1)
L: Separacin equivalente entre el pararrayos ms cercano y el equipo enconsideracin, 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 protegerpara 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, mLa: 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/150aos)
Rkm: Tasa de fallas por ao del primer kilmetro de lnea desde lasubestacin, fallas/ao/km
km
a
a
R
RL
Las sobretensiones de frente rpido afectan los aislamientos fase a fase y fasea tierra de igual forma.
3.3 DETERMINACIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDADREQUERIDAS (Urw)
Las tensiones de soportabilidad requeridas son obtenidas aplicando a lastensiones 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 fasey 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:
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8150H
m
a eK
Donde:
H Altura sobre el nivel del mar, mm: 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 delas tensiones de soportabilidad al impulso de maniobra
m: 1,0 voltajes de soportabilidad de corta duracin a frecuencia industrial dedistancias en el aire y de aisladores
3.3.3 Tensiones de soportabilidad requeridas
Los valores para las tensiones de soportabilidad requeridas son obtenidosaplicando la siguiente ecuacin:
ascwrw KKUU
Para sobretensiones temporales:
Aislamiento externo
Fase a tierraascwrw
KKUU
Fase a faseascwrw
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
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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 descritopor la tensin soportada a frecuencia industrial y la tensin soportada alimpulso 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
AislamientoTensin de soportabilidad
de corta duracin afrecuencia industrial
Tensin desoportabilidad alimpulso 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 enliquido
- 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
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Fase a fase: )127006,0(rwrw
UUSDW
Aislamiento interno
Fase a tierra: 5,0rw
USDW
Fase a fase: 5,0rw
USDW
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: 3,1rw
ULIWL *
Fase a fase: )9000/05,1(rwrw
UULIWL
Para otros equipos
Aislamiento externo
Fase a tierra: 3,1rw
ULIWL *
Fase a fase: )9000/05,1(rwrw
UULIWL
Aislamiento interno
Fase a tierra: 1,1rw
ULIWL
Fase a fase: 1,1rw
ULIWL
* Caso ms critico para aisladores limpios y hmedos
3.5 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDADNORMALIZADAS
De acuerdo a la Tabla 2 de la norma IEC 71-1 se seleccionan unos valoresnormalizados de aislamiento correspondientes a un sistema con una tensinmxima Um, estos niveles de aislamiento cubrirn cualquier aislamientoexterno e interno fase-fase y fase-tierra.
En rango I, los valores requeridos de soportabilidad al impulso de maniobrafase a tierra son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuenciaindustrial. Los valores de soportabilidad al impulso de maniobra fase a fase soncubiertos por la prueba de corta duracin a frecuencia industrial por la pruebade 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 deacuerdo al nivel de aislamiento al impulso tipo rayo seleccionado en el numeralanterior (ver Tabla A1 de la norma IEC 60071-2). En la siguiente tabla semuestran las distancias mnimas en el aire de acuerdo al nivel de aislamiento alimpulso tipo rayo para los equipos de rango I.
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Tabla 5. Correlacin entre el nivel de soportabilidad al impulso tipo rayo ylas distancias mnimas en el aire
Tensin de soportabilidad al
impulso tipo rayokV
Distancia mnima en el airemm
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 17001050 2100 1900
NOTA:
- Para la distancia mnima fase a tierra es aplicable la configuracin conductor-estructura yvarilla-estructura.
- Para la distancia mnima fase a fase, es aplicable la configuracin varilla-estructura.
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4. EQUIPOS SUBESTACIN CURRAMBA A 220 kV
4.1 SELECCIN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDADNORMALIZADAS
En la Tabla 6, Tabla 7, Tabla 8 y la Tabla 9 se muestran los pasos para lacoordinacin 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 2451.0 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 198Urp (p - p) en kV 343
Resulting representative overvoltagesPhase-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
Ue2en p.u. 3.26 Ue2en p.u. 2.09Up2en p.u. 4.86 Up2en p.u. 3.11
Uet en p.u. 3.83 Uet en p.u. 2.36Upt en p.u. 5.65 Upt en p.u. 3.46
Uet en kV 765.16 Uet en kV 471.7Upt en kV 1129.35 Upt en kV 691.8
Arresters at line entrance and near transformers: Upsen kV 375Uplen kV 451
For line entrance equipment For other equipment
With or without capcitor switchingUet > Ups y Upt > 2 Ups
Phase-to-earth en kV: Urp = Ups = 375 Urp (p-e) en kV 375Phase-to-phase en kV: Urp = 2 Ups = 750 Urp (p-p) en kV 692
Fast-front overvoltages Evaluated in step 2
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Notas:
1. En el nivel de 220 kV se tiene un sistema slidamente puesto a tierra y deacuerdo a la recomendacin de la norma el factor de falla a tierra no essuperior a 1,4, siendo un valor conservativo.
2. Las sobretensiones por rechazo de carga producen sobretensiones fase afase 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 a375 kV.
4. El nivel de proteccin del pararrayos al impulso tipo rayo, Upl es igual a451 kV.
5. Los valores de las sobretensiones por energizacin en el extremo local sonseleccionados teniendo en cuenta las mximas sobretensiones esperadassegn el capitulo 5 de la referencia [6].
Tabla 7. Paso 2, determinacin de las tensiones de soportabilidad paracoordinacin (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 = 198Phase-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 valueKcd = 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 = 4500Performance required Span length Lsp = 400 m
Outage rate = 0.03 km/yAcceptable failure rate = 0.01 years
Arrester lighthing protection level, Upl = 451.00 kVMax. 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 602External insulation Ucw en kV 631
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Notas:
1. Para el clculo las sobretensiones de frente rpido se tienen los siguientesparmetros:
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 2ya que la subestacin segn su configuracin tendr conectada por lomenos 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 = 1.15External 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 voltagesInternal 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
Internalinsulation kV
Internalinsulation kV
Line entranceequipment
Line entranceequipment
Internalinsulation kV
Internalinsulation kV
228 394External
insulation kVExternal
insulation kV693 693
478 919External
insulation kVExternal
insulation kVOther equipment Other equipment
Externalinsulation kV
Externalinsulation kV
235 407internal
insulation kVInternal
insulation kV749 749
458 796
Externalinsulation kV
Externalinsulation kV
462 821
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Notas:
1. El factor de correccin atmosfrico Ka se toma igual a 1,131 teniendo encuenta los requerimientos de la interventora, considerando as que lasubestacin Curramba se encuentra a una altura de 1.000 m sobre el niveldel mar.
2. El valor de m se considera unitario para las sobretensiones por maniobrafase-fase y las atmosfricas fase-fase y fase-tierra, mientras que para lassobretensiones por maniobra fase-tierra toma el valor de 0.8 segn lafigura 9 de la norma IEC-60071-2. Para las sobretensiones a frecuenciaindustrial se utiliza el valor de m unitario ya que resulta en valores masconservativos.
Tabla 9. Paso 4, determinacin de las tensiones de soportabilidadnormalizadas (Uw)
Step 4: Conversion to withstand voltages normalized to range I
Conversion of switching impulse withstand voltagesto short duration power frequency withstand
voltages
Conversion of switching impulse withstand voltages tolighthing impulse withstand voltages
Conversion factors Conversion factorsExternal 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 entranceequipment
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 937Internal insulation kV Internal insulation kV
- Phase-to-earth - Phase-to-earth229 504
- Phase-to-phase - Phase-to-phase398 875
-
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En la Tabla 10 se muestra el resumen de las tensiones de soportabilidadrequeridas Urw(s) y su correspondiente valor a las tensiones de conversinUrw(c).
Tabla 10. Resumen de las tensiones de soportabilidad requeridas* kV r.m.s para
frecuencia industrialAislamiento externo
AislamientointernoEquipos entrada
de lneaOtros equipos
* kV pico para impulsosde maniobra y rayo Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c)
Frecuenciaindustrial
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 796Impulsoatmosfrico
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 valoresnormalizados de aislamiento correspondientes a un sistema con una tensinmxima Um, estos niveles de aislamiento cubrirn cualquier aislamientoexterno e interno fase-fase y fase-tierra. Para el aislamiento interno y externose 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 parael aislamiento de la subestacin.
Notas:
(1) En rango I, los valores requeridos de soportabilidad al impulso de maniobrafase a tierra son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuenciaindustrial fase tierra. Los valores de soportabilidad al impulso de maniobra
fase a fase son cubiertos por la prueba de corta duracin a frecuenciaindustrial por la prueba de soportabilidad al impulso tipo rayo.
(2) Aunque el aislamiento externo fase-fase se supere en el equipo instalado ala entrada de la lnea, para el cual se requiere una soportabilidad de1059 kV, este valor puede ser aceptado debido a que en la entrada de lalnea no se instala equipo trifsico. Solo es necesario especificar unaseparacin 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.
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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 numeralanterior (ver Tabla A1 de la norma IEC 60071-2). En la siguiente tabla semuestran las distancias mnimas de acuerdo al nivel de aislamiento al impulsotipo 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
Fasefase 1175 2350
FasetierraVarillaEstructura
ConductorEstructura10501050
21001900
Otros equipos
Fasefase 1050 2100
FasetierraVarillaEstructura
ConductorEstructura10501050
21001900
4.3 SELECCIN DEL PARARRAYOS
4.3.1 TENSIN CONTINUA DE OPERACIN (COV)
kVkVUm
COV 5,1413
245
3
4.3.2 SOBRETENSIN TEMPORAL (TOV)
COVKeTOV
Ke: Factor de falla a tierra, que para el caso es de 1,4 por ser el sistemaslidamente 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.
Ko
COVRo
Ko: Factor de diseo del pararrayos. Para el caso es Ko = 0,8
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kVkV
Ro 8,1768.0
5,141
Kt
TOV
Re
Kt: Es la capacidad del pararrayos y depende del tiempo de duracin de lasobretensin temporal. Se elige Kt = 1,15 para un tiempo de despeje defalla de 1 seg, que es lo esperado cuando el sistema est slidamentepuesto a tierra.
kVkV
2,17215,1
198Re
Dado que RoRe, la tensin nominal del pararrayos es Ro multiplicada por un
factor de seguridad que para sistemas mayores de 100 kV es del 5%. As latensin nominal del pararrayos es:
kVkVRoR 7,1858,17605,105,1
De acuerdo con la norma IEC99-3 y para dar cumplimiento a las caractersticasgarantizadas, el valor normalizado tomado es de 192 kV, el cual posee losniveles 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 elAnexo 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 lostransitorios de tensin en el sistema. Los transitorios de tensin se puedenpresentar 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
Z
TwUpsUeUpsW
*)(*2
Donde:
W: Energa absorbida
Ups: Nivel de proteccin al impulso de maniobra, 375 kV
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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
sm
kmlineaLongitudTw
/300
En este caso, la lnea ms larga es hacia la subestacin Independencia conuna longitud de 164,85 km, que corresponde a un tiempo de viaje de la onda de549,5 microsegundos.
La capacidad de energa requerida por el pararrayos, W:
W = 285.5 kJ
4.3.4.2 Descargas atmosfricasAunque el nivel cerunico de la zona es cero, se realiza el calculo teniendo encuenta que puede existir una descarga en un extremo remoto de la lnea en lacual el nivel cerunico sea diferente de cero y el pararrayos del extremo localconsuma toda la energa (caso poco probable).
Z
TlUplUplUfNUplUfW
**))/2ln(1(*2
Donde:
W: Energa absorbidaUpl: 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 segundosincluyendo la primera y las descargas subsecuentes (Valor recomendadopor 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 casosser de 285.5 kJ que corresponde a una capacidad de energa especfica de1.49 kJ/kVUr.
El pararrayos a suministrar tiene una capacidad de energa especfica de10 kJ/kVUr, que corresponde a una capacidad de 1980 kJ, cumpliendo con la
capacidad de energa definida en las caractersticas garantizadas.
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5. DISTANCIAS ELCTRICAS
La metodologa a seguir comprende el clculo de las distancias mnimas y deseguridad que deben tenerse en cuenta en el diseo de una subestacin paragarantizar la seguridad de las personas y el adecuado dimensionamiento de lasubestacin.
5.1 DISTANCIAS DE SEGURIDAD
Corresponden a las separaciones mnimas que deben mantenerse en el aireentre partes energizadas de equipos y tierra, o en equipos sobre los cuales esnecesario 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 ascomo del tipo de trabajo y la maquinaria usada. Esto determina una zonade seguridad dentro de la cual queda eliminado cualquier peligrorelacionado con acercamientos elctricos.
5.1.1 Valor bsico
El valor base corresponde a la distancia mnima fase-tierra en el aire, adoptadapara el diseo de la subestacin de acuerdo con lo establecido en laspublicaciones IEC 60071-1 [1] y IEC 60071-2 [2], para garantizar elespaciamiento adecuado que prevenga el riesgo de flameo an bajo lascondiciones ms desfavorables.
El valor bsico se calcula incrementando el valor de la distancia mnima fase-tierra, (ver numeral4.2)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 lasubestacin se debe usar una distancia mnima de separacin en el aire de
2100 mm correspondiente a un BIL de 1050 kV, se seleccionar entonces estevalor, 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
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Figura 1. Valor bsico
5.1.2 Zonas de seguridad
Las dimensiones de esta zona de seguridad se definen adicionando al valorbsico, VB, un valor promedio de la altura del personal de mantenimiento y lanaturaleza del trabajo a realizar sobre los equipos, incluyendo losrequerimientos de movimiento y acceso al lugar. Estas distancias estnbasadas en las dimensiones medias de una persona en condiciones de trabajotal como se muestra en laFigura 1,Figura 2 yFigura 3.
5.1.2.1 Circulacin de personalCuando no existen barreras o mallas protectoras en la subestacin, esnecesario definir una distancia mnima de seguridad para la circulacin libre delpersonal. En general, la zona de circulacin del personal, se determinaadicionando al valor bsico calculado, VB, un valor de 2.250 mm, que es laaltura promedio de un operador con los brazos estirados verticalmente; verFigura 2. De esta manera la distancia entre la parte inferior de la porcelana delequipo y tierra no debe ser menor de 2.250 mm. El aislador o porcelana delequipo se considera como un componente energizado que va reduciendo latensin 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 lasubestacin, la distancia para circulacin de personas ser de 4.500 mm:
Distancia circulacin de personal = 4.500 mm
En laFigura 3 se muestra la composicin de la distancia bsica con una zonade seguridad que tiene en cuenta la libre circulacin de las personas.
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Figura 2. Distancias medias para un operador
Figura 3. Ejemplo de la franja de circulacin de personal
5.1.2.2 Movimiento de vehculosPara el montaje y mantenimiento de equipos es necesario utilizar gras ovehculos similares y por lo tanto se debe prever una zona de seguridad paraestos casos. Esta zona est delimitada por el perfil del vehculo ms 700 mmde manera que permita imprevisiones en la conduccin, verFigura 4. De igualforma se debe prever una zona de circulacin perimetral.
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Figura 4. Distancias de seguridad para circulacin de vehculosLa zona de seguridad para la circulacin de vehculos est determinada deacuerdo 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 vapara cada uno de los accesos
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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 demaquinaria pesadaSe considera que el trabajo sobre los equipos o conductores se realiza con lasubestacin energizada parcial o totalmente. Para estos clculos se tiene encuenta los valores previstos en la Figura 2: Horizontalmente se toman1.750 mm que tiene en promedio una persona con los brazos abiertos, yverticalmente se toman 1.250 mm que tiene en promedio una persona con unamano alzada sobre el plano de trabajo. Luego estas distancias estndeterminadas 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
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Figura 6. Franja de circulacin usada para servicios de mantenimientocon herramientas pesadas
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Cuando los trabajos a ejecutar involucran el uso de herramientas pesadas ovehculos, se debe adicionar a la zona de seguridad una distancia de holgurapreviniendo situaciones asociadas a estas circunstancias.Figura 6 ilustra estasdistancias.
5.2 DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE LA SUBESTACIN
El dimensionamiento de la subestacin est condicionado bsicamente por lassiguientes distancias:
Ancho de barras
Ancho de campo
Altura de campo
Longitud de campoEstos aspectos son una aplicacin directa de las distancias mnimas y deseguridad, adems de la facilidad para mantenimientos.
5.2.1 Ancho de barras
El ancho de barras (barra principal ms barra de transferencia) se determinapor la separacin entre las fases y el movimiento que tendran los conductoresdebido 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 cercamientosentre las fases siguiendo la metodologa que se incluye en la gua de obrasciviles, basado en el documento The Mechanical Effects of Short-CircuitCurrents 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 durantecortocircuitos
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5.2.2 Ancho de campo
Es la distancia de separacin entre los ejes de las columnas que forman elprtico de entrada de la lnea. El ancho de campo de una subestacin estdeterminado por la configuracin, las dimensiones de los equipos y de losbarrajes utilizados. El ancho de campo se analiza para los siguientes casos yse 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 campoEl ancho del campo se determina por la separacin entre las fases y elmovimiento que tendran los conductores debido a cortocircuitos en las templassuperiores a lo largo del campo.
La separacin entre fases de las templas superiores del campo adoptada parael diseo es de 4.000 mm. Se verific que no se produjeran acercamientos deacuerdo al calculo de las tensiones de tendido que se incluye en la gua deobras civiles, basado en el documento The Mechanical Effects of Short -CircuitCurrents in Open Substations del comit No. 23 del Cigre.
En consecuencia el ancho del campo sera dos veces la separacin entre fasesmas la distancia mnima fase-tierra incrementada, a lado y lado, en un 25%para considerar un posible barraje adyacente.
AC = 2*a + 2*dmin * 1,25AC = 2*4.000 mm + 2*2.100 * 1,25 = 13.250 mm
5.2.2.2 Estructura adyacente a seccionador pantgrafoEl clculo cuando se tiene la estructura del prtico adyacente a un seccionadorpantgrafo se analiza de acuerdo a la siguiente figura.
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Figura 8. Ancho de campo determinado por estructura adyacente aseccionador pantgrafo
De acuerdo a la Figura 8, el ancho de campo estar dado por la siguienteecuacin:
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 fasefase, [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 unaseparacin entre fases de 3.800 mm (correspondiente al la distancia deseparacin del seccionador de rotacin central).
5.2.3 Altura de campo
Est determinada principalmente por el nmero de niveles de conexin querequiera la configuracin de la subestacin y por el tipo de conductores que seutilicen en la subestacin.
z
Ancho de campo
I1/2
ba
I2/2
z z
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5.2.3.1 Primer nivelCorresponde a la altura de conexin de los equipos y est determinado por lasdistancias de seguridad para la circulacin de personas: Es decir, el valorbsico (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 mayoraltura, se elige una altura de conexin para el primer nivel de 5.700 mm paralos equipos a la entrada de la lnea, sin embargo para no incurrir en estructurasdemasiado altas en los dems equipos, se eligi una altura de conexin para elprimer nivel de 5.100 mm, esta ltima altura servir para el calculo de losniveles superiores.
5.2.3.2 Segundo nivel
Conformado por la altura de los barrajes de la subestacin, su altura debe sersuperior 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, YB0,03*S, siendo (S) el vano del barraje. En la subestacinCurramba 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 de10.500 mm.
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5.2.3.3 Tercer nivelConformado por las templas superiores, cuya altura debe ser superior a laaltura 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 lasubestacin 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 distanciasentre los diferentes equipos. Esta distancia se define bsicamente por razonesde mantenimiento, montaje y esttica. La longitud del campo no se determinapor las distancias mnimas o de seguridad. Las distancias adoptadas entre losequipos de patio de 220 kV se muestran en laTabla 12.
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Tabla 12. Distancias adoptadas entre equipos de patio 220 kV
EquiposDistancia en mm para
Um = 245 kV
Pararrayos y transformador de instrumentacin 3.000Transformador de instrumentacin y trampa de onda 3.000
Transformadores de instrumentacin 3.000Transformador de instrumentacin y seccionador pantgrafo 3.500Seccionador pantgrafo y seccionador 4.000
Seccionador e interruptor con va de circulacin 8.500Interruptor y seccionador pantgrafo 4.000Interruptor y transformador de instrumentacin 4.000
Transformador de instrumentacin y seccionador 4.000Pararrayos y cerco perimetral 4.900
En la Tabla 13 se presenta el resumen de las distancias de seguridad y eldimensionamiento adoptado para el diseo de la subestacin Curramba a220 kV.
Tabla 13. Distancias de seguridad y dimensionamiento subestacinCurramba a 220 kV
DESCRIPCINDistancia [mm]
Calculada AdoptadaDistancia 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 delequipo.
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 3.000
Entradas 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 campoEn templas 13.250
16.000En estructura adyacente aseccionadores pantgrafo
12.500
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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 OFINSULATORS IN RESPECT OF POLLUTED CONDITIONS
5 IEC STANDARD 60099-5 - 2000, SURGE ARRESTERS: SELECTIONAND APPLICATION RECOMMENDATIONS
[6] TRANSITORIOS ELECTRICOS E COORDENACAO DE ISOLAMENTO.Aplicacao em sistemas de potencia de alta-tencao.
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Anexo 1.CARACTERSTICAS DEL PARARRAYOSEN LA SUBESTACIN CURRAMBA 220 kV
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DATOS TCNICOSTipo 3EP2 195-3PG42-2KF1
Marca SIEMENS
Norma IEC-60099-4Mxima Altitud de instalacin 3.800 mTensin mxima de servicio entre fases 245 kVConexin de neutro puesto a tierra rgidamenteNivel de aislamiento del equipo que se protege BIL 1050 kV
Tensin nominal del pararrayos 192 kVTensin de operacin continua ( COV ) 154 kVIntensidad nominal de descarga con onda 8/2Ous 20 kAClase de descarga de lnea 4Capacidad de absorcin de energa- trmica 10 kJ/kVrCapacidad de absorcin de energa- Impulso 5.6 kJ/kVrIntensidad 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 kV5kA 8/20us 424 kV10 kA8/0us 451 kV20 kA 8/20us 496 kV
40 kA 8/20us 541 kV500 A 30/60us 366 kV1 kA 30/60us 375 kV2 kA 30/60us 393 kV
Sobretensiones temporales 1 s 221 kVSobretensiones temporales 10 s 206 kVNivel de aislamiento a frecuencia Ind. (1 min. hmedo) Zno completo 480 kVNivel de aislamiento a impulso atmosfrico Zno completo 1200 kVDistancia de fuga 8070 mmFuerzas mximas admisibles en el cabezal
Esttica 1540 NDinmica 3850 N
Nmero de unidades 2Peso 275 kgAltura 3240 mmColor de la envolvente Marrn