anexo n° 6 calculo de las distancias de aislamiento en aire

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DIRECCIÓN GENERAL DE ELECTRICIDAD
ANEXO N° 6
CALCULO DE LAS DISTANCIAS DE AISLAMIENTO EN AIRE
A.
Por Sobretensiones de Maniobra
Datos :
Factor de Sobretensión de Maniobra : 2,5
Máxima tensión permitida en condiciones normales : +5%
Número de desviaciones estándar alrededor de la media : 3
(Probabilidad de descarga del 95%)
Desviación estándar
:
6%
Tensión de sostenimiento
:
220 x 1,05 x √2 x 2,5
√3
471,5 kVp
:
Tensión crítica disrruptiva en condiciones estándar
CFO :
471,5
(1-3x0,06)
= 575,0 kVp
Corrección por Humedad
Corrección por lluvia
CFOC =
-
575,0
0,95x0,9
:
:
0,90
0,95
= 606,9 kVp
Distancia mínima a masa : De curva tensión disrruptiva vs airgap de EPRI
D = 1,53 m.
-
Corrección de la distancia D por altitud :
La densidad relativa del aire es de 0,90
-
La distancia mínima en aire, por sobretensiones de maniobra entonces es 1,70
B.
Por Sobretensiones de Impulso 1,2/50 (atmosférico)
-
Datos
Nivel básico de aislamiento : 1050 kVp
Anexo N° 6
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Número de desviaciones estándar alrededor de la media : 1,3
Desviación estándar : 3%
Densidad relativa del aire : d (de acuerdo a zonas de aislamiento)
-
Cálculo de la tensión crítica disrruptiva corregida a las condiciones de trabajo :
CFOC =
1050
= 1 214 kVp
(1-1,3x0,03) x d
-
De acuerdo a curvas típicas de los fabricantes de aisladores la distancia de
seguridad al impulso de rayo, correspondiente a conductor – placa es de 2,10.
C.
Por Sobretensiones de Frecuencia Industrial
-
Datos
Factor de sobretensión a frecuencia industrial :
Máxima tensión de servicio en condiciones normales :
Número de desviaciones estándar alrededor de la media :
Desviación estándar :
1,1
+5 %
3,5
2%
Tensión crítica disrruptiva en condiciones normales
CFO = 1,10 x 220 x √2 x 1,05 x
√3
1
.
(1-3,5x0,02)
= 223,1 kVp
Factores de corrección :
Densidad relativa del aire
Humedad
Lluvia
:
:
:
d
0,90
0,95
Tensión crítica disrruptiva corregida a condiciones de trabajo
CFOC =
223,1
d x 0,9 x 0,95
= 289,9 kVp
De acuerdo a la curva establecida por el EPRI para sobretensión vs air gap se tiene las
distancias de 0,35.
Estas distancias de seguridad, será considerada para dimensionar la cabeza de la torre
con viento máximo.
Anexo N° 6
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Las distancias mínimas en aire con las que se diseña la cabeza de la torre son las de
Sobretensión de Impulso de Rayo (Mayor a la sobretensión de Maniobra) y las de
sobretensión a frecuencia industrial las cuales son :
Distancia estándar (Impulso de rayo)
Distancia mínima (Frecuencia Industrial)
:
:
2,10
0,35
En el diseño de la configuración geométrica de la torre de suspensión se adopta las
distancias de acuerdo a la zona de aislamiento con el siguiente concepto:
Distancia estándar:
Para un ángulo de oscilación de la cadena de hasta 20°.
Para sobretensiones a impulso de rayo.
Mínima distancia:
Para un ángulo de oscilación de 60° y viento máximo. Para
sobretensiones a frecuencia industrial.
Y para el diseño de la configuración geométrica de la torre angular y terminal se adopta:
Distancia estándar:
Para un ángulo de oscilación de la cadena de hasta 15°.
Para sobretensiones a impulso de rayo.
Mínima distancia:
Para un ángulo de oscilación de 50° y viento máximo. Para
sobretensiones a frecuencia industrial.
Anexo N° 6
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CALCULO DEL AISLADOR
1.
SELECCIÓN POR CONSIDERACIONES ELECTRICAS
Nivel de aislamiento al Impulso (BIL) : 1 050 kVp
Nivel de aislamiento para sobretensiones de frecuencia industrial : 460 kV
Desviación estándar para sobretensiones de impulso : 3%
Desviación estándar para sobretensiones a frecuencia industrial : 2%
Factor de corrección por precipitación de lluvia = 0,95.
El tratamiento del cálculo de la tensión crítica disruptiva es similar al utilizado para evaluar
las distancias de aislamiento en aire. El número de aisladores se ha establecido en
concordancia con las curvas dadas por los fabricantes de aisladores de acuerdo a la
Norma IEC.
A continuación se indican el resultado de este análisis:
a)
Por sobretensión de Impulso
Tensión crítica disruptiva (kVp)
Número de Aisladores
CFOc = 1 214,0 kVp
b)
13
Por sobretensión a frecuencia industrial bajo lluvia
Tensión crítica disruptiva (kVp)
Número de Aisladores
CFOc = 289,9 kVp
c)
7
La atmósfera de la zona donde se encuentran las líneas de 220 kV se considera
que tiene una alta contaminación, por su cercanía a la costa y con muy escasa
precipitación. Por tanto se puede establecer una línea de fuga específica de 31
mm/kV de acuerdo a Norma IEC-815, que representa un requerimiento de línea de
fuga que alcanza a 7595 mm. No es prudente adptar un grado de contaminación
menor porque el alejamiento del litoral si bien es de 25 a 30 km esta es una zona
desértica con escasa precipitación. Se adjunta Norma IEC
Considerando un aislador antifog de 146 x 280 mm con una línea de fuga de 445
mm, el número de aisladores requeridos es 17.
d)
Conclusión: De acuerdo a los items a), b) y c) se concluye que:
El número de aisladores antifog 146 x 280 mm que conforma
suspensión y anclaje son:
17 aisladores en cadenas de suspensión y cuello muerto
Anexo N° 6
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la cadena de
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18 aisladores en cadenas de anclaje
RECOMENDACIONES PARA DISTANCIA DE FUGA EN AISLADORES PARA
AMBIENTES CONTAMINADOS (NORMA IEC 815)
Nivel de
Contaminación
Ligero
Nivel I
Medio
Nivel II
Alto
Nivel III
Muy Alto
Nivel IV
Descripción del Ambiente
- Áreas sin industrias y con baja densidad de
casas equipadas con calefacción.
- Áreas con baja densidad de industrias o casas
pero sujetas a frecuentes vientos o lluvia.
- Áreas agrícolas
- Áreas montañosas
Todas las áreas situadas de 10 km a 20 km del
mar y no expuestas a vientos directos
provenientes del mar.
- Áreas con industrias que no producen humo
contaminante y/o con densidad moderada de
casas equipadas con calefacción.
- Áreas con alta densidad de casas pero sujetas a
frecuentes vientos y/o lluvia.
- Áreas expuestas a vientos del mar pero no
cercanas a la costa (al menos varios kilómetros
de distancia).
- Áreas con alta densidad de industrias y suburbios
de grandes ciudades con alta densidad de
casas
con
calefacción
que
generen
contaminación.
- Áreas cercanas al mar o expuestas a vientos
relativamente fuertes procedentes del mar.
- Áreas generalmente de extensión moderada,
sujetas a contaminantes conductivos, y humo
industrial, que produzca depósitos espesos de
contaminantes.
- Áreas de extensión moderada, muy cercanas a
la costa y expuestas a rocío del mar, o a vientos
muy fuertes con contaminación procedentes del
mar.
- Áreas desérticas, caracterizadas por falta de
lluvia durante largos períodos, expuesta a fuertes
vientos que transporten arena y sal, y sujetas a
condensación con regularidad.
Distancia de fuga
Nominal mínima
(mm/kVφ-φ)
16
20
25
31
Notas :
1.
En áreas con contaminación muy ligera, se puede especificar una distancia de fuga de 12 mm/kV,
como mínimo y dependiendo de la experiencia de servicio.
2.
En el caso de polución excepcional severa, una distancia nominal especifica de fuga de 31 mm/kV
no es adecuado. Dependiendo de la experiencia de servicio y/o de los resultados de prueba de
laboratorio, puede usarse un valor más alto de distancia de fuga, pero en algunos casos la viabilidad
de lavar o engrasar puede ser considerado.
Anexo N° 6
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2.
SELECCIÓN POR ESFUERZOS MECANICOS
2.1
Cadenas de Suspensión
Para cada cadena de suspensión deberá cumplirse la siguiente relación:
CR ≥ fs × Ctt ² + Cvt ² , Donde :
CR = Carga de rotura de la cadena de aisladores
fs = Factor de seguridad ≥ 3
Ctt = Carga transversal total
Cvt = Carga vertical total
Considerando el análisis para el conductor ACAR 608 mm², considerando la carga de
rotura del aislador CR = 120 kN, se satisface el factor de seguridad >3.
2.2
Cadenas de Anclaje
En las cadenas de anclaje debe cumplirse la relación:
CR ≥ fs × Cl
Donde :
CR = Carga de rotura de la cadena de aisladores
fs = Factor de seguridad ≥ 3
Cl = Carga longitudinal máxima
De igual forma analizando para el conductor ACAR 608 mm², considerando la carga de
rotura del aislador CR = 120 kN, se satisface el factor de seguridad >3.
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