Subido por Adrian Rodriguez Hernandez

Formulario Subestaciones

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Nivel Básico de Aislamiento (NBI)
𝑁𝐵𝐼 = 𝑉50% (1 − 1.3𝜎)
𝑁𝐵𝑆 = 𝑉50% (1 − 1.3𝜎)
Impulso por rayo
Impulso de maniobra
σ=0.06 impulso maniobra
σ=0.03 impulso rayo
σ=0.02 frec. Industrial
Distancia Eléctrica de Aislamiento (d)
L. Paris
𝑉50% = 𝑘 ∗ 500 ∗ 𝑑0.6
Gallet Leroy
𝑉50% = 𝑘 ∗
𝑉50%
𝑑
𝑐 = 𝑓(𝑘)
(2m ≤ d ≤ 7m)
I. de Maniobra
I. por Rayo
=𝑐
3450
1+8⁄𝑑
(1m ≤ d ≤ 30m)
V50% = tensión critica de flameo (TCF) [KV]
d = distancia de electrodos o GAP [m]
k = factor que depende de la geometría del GAP. (Figura 12.1)
c = gradiente de tensión [KV/m]. (Figura 12.4)
Calculo de número de aisladores
Sin polución
2.00 a 2.30 [cm/KV]
Polución leve
3.2 [cm/KV]
𝑉𝑀𝐴𝑋 ∗𝑑𝑓𝑒
𝑛° 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 =
Polución intensa
4.5 [cm/KV]
𝑑𝑓
Polución muy intensa 6.3 [cm/KV]
VMAX = máxima tensión de operación fase – tierra [KV].
df = distancia de fuga [cm]. Depende del diseño del fabricante (catálogos).
dfe = distancia de fuga especifica [cm/KV] que es función de la polución.
Factores de Corrección por Humedad (Kh) y Densidad (Kd) del Aire
𝑉50% 𝑑𝑖𝑠𝑒𝑛𝑜
Temperatura Ambiente [°C]
Presión Atmosférica [mbar]
Humedad [g/m3]
𝑘ℎ
= 𝑉50% 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙 ∗
𝑘𝑑
Método 1
𝑏 𝑚
273+𝑇
𝑛
𝑘𝑑 = (𝑏 ) ∗ ( 273+𝑇0)
0
donde:
𝑏=
1013∗𝐻
760
∗ (1 − 1.8 ∗ 10−4 ∗ 𝑇)
𝑘ℎ = (𝑘)𝑤
b = presión atmosférica local [mbar]
b0 = presión atmosférica standard (1013[mbar])
T = temperatura ambiente [°C]
T0 = temperatura standard [°C]
K = f(humedad abs.) y del tipo de tensión aplicada. (Figura 21)
IEC
20
1013
11
ANSI
25
1013
15
m, n, w = valores que dependen del tipo de tensión, polaridad y long. del GAP. (Figura 22)
Para humedad absoluta, en función de temperaturas de bulbo seco y húmedo respect. y la
humedad relativa. (Figura 23)
Método 2
𝑘𝑑 =
𝑃 ∗ (273 + 20)
0.386 ∗ 𝑃
=
760 ∗ (273 + 𝑇)
273 + 𝑇
Según IEC
𝑘ℎ = 1 + 0.009 ∗ (11 − 𝐻)
𝑘𝑑 =
𝑃 ∗ (273 + 25)
0.392 ∗ 𝑃
=
760 ∗ (273 + 𝑇)
273 + 𝑇
Según ANSI
𝑘ℎ = 1 + 0.009 ∗ (15 − 𝐻)
P = Presión barométrica del ambiente [mm de Hg]
T = temperatura ambiente [°C]
H = humedad absoluta del local [g/m3]
Distancias Eléctricas corregida por Altitud
𝑑ℎ = 𝑑1000 + 0.0125 ∗ (
ℎ − 1000
) ∗ 𝑑1000
100
dh = distancia Eléctrica a la altura h msnm.
d1000 = distancia eléctrica a 1000 msnm.
Distancias fase – fase
𝑅=
R = 1.6 para NBI de maniobra entre 650 y 950 KV
R = 1.7 para NBI de maniobra entre 1050 y 1175 KV
R = 1.8 para NBI de maniobra superiores a 1300 KV
𝑉𝑀𝐴𝑋 𝑓−𝑓
𝑉𝑀𝐴𝑋 𝑓−𝑡
𝑉𝑃𝑅 = 𝑎 ∗ 𝑉𝑁 max 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 [𝐾𝑉]
Tensión nominal del PR
2
𝑥0
⁄𝑥1
1
𝑎 = ∗ √3 ∗ (
) +1
𝑥
2
2 + 0⁄𝑥
1
a=1
a = 0.8
sistema aislado, o sea VPR=VN max
sistema efectivamente conectado a tierra, o sea VPR=0.8*VN max
Corriente de descarga 𝐼𝑑 =
2∗𝐸−𝑉𝑟
𝑍0 +𝑅
=
2∗𝑁𝐵𝐼
𝑍0
E = sobretensión que incide en la SE [Kv], o NBI.
Vr = tensión residual del PR [KV] (usualmente se desprecia)
Z0 = impedancia característica de la línea [ohm]
R = resistencia de la línea [ohm] (usualmente se desprecia)
Margen de Protección
𝑀𝑃𝑟 =
𝑁𝐵𝐼𝑟 −𝑉𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑚𝑎𝑥
∗ 100
𝑀𝑃𝑚 =
𝑁𝐵𝐼𝑚 −𝑉𝑚𝑎𝑥
𝑉𝑚𝑎𝑥
∗ 100
NBIr = nivel básico de impulso por rayo [KV]
NBIm = nivel básico de impulso por maniobra [KV]
VMAX = tensión máxima en el PR [KV], cuyo valor se toma del mayor valor entre:
a) Tensión máxima de descarga debida al impulso por rayo (1.2x50).
b) Tensión residual para la corriente de descarga nominal (para Id elegida).
c) Tensión de descarga con impulso de frente de onda lineal dividida entre 1.15.
En general el margen de protección varía entre 10% y 35%. El valor superior se recomienda para
descargas atmosféricas y el valor inferior para impulsos de maniobra.
Localización del PR
𝑉(𝑥) = 𝑉𝑝 + 2 ∗ 𝑠 ∗ 𝑡
Vp = nivel de protección del PR.
𝑡 = 𝑥⁄𝑣 = 𝑥⁄300
Tiempo que insume la onda en recorrer la dist. x con vel. de 300[m/μsg].
s = 𝑑𝑉⁄𝑑𝑡
pendiente del frente de onda [KV/μsg].
𝑥=
300 ∗ (𝑉𝑀𝐴𝑋 − 𝑉𝑝 )
2∗𝑠
Según ANSI 𝑠 =
100
∗ 𝑉𝑁
12
[𝐾𝑉/𝜇𝑠𝑔]
Nivel de protección del PR
Tensión nominal
del sistema
VN > 3 KV
3 ≤ VN ≤ 240 KV
VN ≥ 240 KV
Pendiente s del frente de onda
10 [KV/μsg]
100/12 [KV/μsg] por cada KV nominal de PR
2000 [KV/μsg]
𝑑𝑖
𝑉𝑝 = 𝑉 + ∆𝑉 + 𝐸𝑓𝑖 = 𝑉 + 𝐿 𝑑𝑡 + 𝐸𝑓𝑖 = 𝑉 +
V = tensión de descarga del PR [KV].
ΔV = caída de tensión en la conexión del PR [KV].
𝑑𝑉⁄ = gradiente de tensión [KV/μsg].
𝑑𝑡
𝐸𝑓𝑖 =
√2
𝑉
√3 𝑁 𝑚𝑎𝑥
Máxima tensión operativa a frecuencia industrial [KV].
Z = impedancia característica del sistema [ohm].
L = inductancia de la conexión del PR [μH].
2𝐿 𝑑𝑉
𝑍 𝑑𝑡
+ 𝐸𝑓𝑖
Soportabilidad del Transformador 𝑉𝑇 = 𝑇𝑆𝑁𝐼𝐴 + 𝐸𝑓𝑖 (Figura 42)
Aislamientos no Auto recuperables
NBS = 1.15*(tensión de arqueo del PR por impulso de maniobra).
NBS = 1.15*(valor de onda máxima de impulso de maniobra).
NBI = 1.2*(tensión residual para onda 1.2*50).
NBI = 1.2*(tensión de arqueo para onda 1.2*50).
NBI = 1.043*(tensión de arqueo para frente de onda del PR).
Aislamiento Auto recuperables
1.15
NBS = (0.96∗𝛿
𝑟)
𝑛
*(tensión de arqueo del PR por impulso de maniobra).
𝑛
*(máxima tensión por maniobra).
1.15
NBS = (0.96∗𝛿
𝑟)
n=1.08-0.035*d
NBS =
NBS =
d: dist. Min. de no arqueo entre conductor y estructura.
1.2
*(tensión
(0.96∗𝛿𝑟 )𝑛
1.2
*(tensión
(0.96∗𝛿𝑟 )𝑛
residual del PR).
de arqueo con frente de onda del PR).
Tensión soportable nominal por impulso de maniobra (TSNIM)
TSNIM ≥ 1.15*NBS
(por lo menos 15% mayor que NBS)
Tensión soportable nominal por impulso atmosférico (TSNIA)
TSNIA ≥ 1.25*NBI
(por lo menos 25% mayor que NBI)
Recomendación ANSI e IEC
TSNIM = 0.83*TSNIA
Capacidad de Absorción de Energía del PR (W[kW*sg])
1
2
𝑊 = ∗ (𝑉𝑀𝐴𝑋 )2 ∗ 𝐶
𝑉𝑀𝐴𝑋 = 𝐾 ∗ 𝑉𝑁 𝑚𝑎𝑥 ∗
donde
√2
√3
𝐶=
1
𝑤∗𝑋𝑐
=
1
2∗𝜋∗𝑓∗𝑋𝑐
Valores Normales de Tensión entre Fases
VN [KV]
VMAX para el equipo [KV]
66 – 69
72.5
110 – 115
123
132 – 138
145
150 – 161
170
220 – 230
245
275 – 287
300
330 – 345
362
380 – 400
420
500
525
700 a 750
765
Diseño de Subestaciones Eléctricas – Tabla 2.1
Niveles de Aislamientos
Tensión más
Tensión de Prueba en Impulsos con
Elevada del
Onda 1.2x50μsg [KV]
Sistema [KV]
3.6
45
7.2
60
12
75
17.5
95
24
125
36
170
52
250
72.5
325
Aislamiento
Aislamiento
pleno (KV cresta) reduci (KV cresta)
100
450
380
123
550
450
145
650
550
170
750
650
245
1050
900
825
300
1175
1050
1550
420
1425
A. Bossi-E. Sesto, Instalaciones Industriales
Tensión de Prueba a Frecuencia
Industrial [KV]
1° columna
2° columna
1.6
21
22
27
27
36
38
45
50
55
70
75
95
105
140
140
Aislamiento
Aislamiento
pleno [KV]
reducido [KV]
185
150
230
185
275
230
325
275
460
345
360
510
460
680
630
Tensión máxima del
equipamiento [KV eficaz]
3.6
Nivel de aislamiento a impulso
atmosférico [KV cresta]
20
40
7.2
40
60
15
95
110
25.8
125
150
38
170
200
48.3
250
Faja A de tensiones (ABNT) Norma Brasilera
Tensión máxima del
equipamiento [KV eficaz]
72.5
Nivel de aislamiento a impulso
atmosférico [KV cresta]
325
380
92.4
450
450
145
550
650
650
750
242
850
950
1050
Faja B de tensiones (ABNT) Norma Brasilera
Aislamiento a frecuencia
industrial [KV eficaz]
10
20
34
60
80
105
Aislamiento a frecuencia
industrial [KV eficaz]
140
150
185
185
230
275
275
325
360
395
460
Descargar