Determinación del largo de una cadena de aisladores

Transcripción

1 eterminación el largo e una caena e aislaores Pablo Meina Coré 1. Requerimientos para una caena e aislaores El número e iscos e una caena e aislaores ebe ser tal que la caena brine un aecuao nivel e aislación rente a: - Contaminación. - Sobretensiones temporarias. - Sobretensiones e impulso e rayo. - Sobretensiones e impulso e maniobra. En particular, a recuencia inustrial la caena ebe brinar aislamiento para un nivel ao e contaminación, el cual es característico el lugar, y será esta solicitación la que eina el largo. Para sistemas e 220 kv no es necesario veriicar las sobretensiones e impulso e maniobra, ya que e acuero a las normas e coorinación e aislación, estas son relevantes para sistemas sobre 300 kv. 2. eterminación el número e iscos aislaores 2.1 eterminación e aislamiento para un nivel e contaminación ao. e acuero a la experiencia e los iseñaores e líneas, es el nivel e contaminación lo que habitualmente eine el largo e una caena en nuestro país. La istancia e uga mínima que se ebe consierar para caa isco aislaor en un ambiente e contaminación ao, está aa por una recomenación e la norma IEC , citaa en la norma IEEE St , la cual se resume en la Tabla 1:

2 Tabla 1: istancias e uga mínimas recomenaas para ierentes graos e contaminación (Fuente: IEEE St ) La Tabla 1 consiera que las tensiones son ase-neutro, por lo que para trabajar con las tensiones ase-ase el sistema habrá que iviir sus valores por 3 Luego, el número e aislaores en una caena está ao por: one: N = V a : ist. e uga mínima recomenaa según norma [mm/kv] V : Tensión nominal el sistema, [kv] : istancia e uga mínima e caa aislaor [mm].

3 La Tabla 1 y la expresión anterior son válios para instalaciones a nivel el mar, por lo que si se esea eterminar la aislación a otra altura geográica, será necesario consierar ciertas correcciones. Como criterio, INGENESA moiica la istancia e uga, para un cierto valor e ensia relativa el aire a través e la siguiente expresión: = 0 mm kv one: 0 = istancia e uga unitaria mínima según IEC [mm/kv]. = ensia relativa el aire con 3,92 b = t b = presión barométrica, [cm Hg]. t = temperatura ambiente, [ C]. La presión barométrica se relaciona con la altitu sobre el nivel el mar e acuero a la siguiente expresión one: h log( b) = log(76) h = Altitu sobre el nivel el mar [m] Finalmente, y aplicano un actor e seguria e un 10% para ar cuenta e una sobretensión temporaria en el sistema, la cantia e aislaores requerios por caena se obtiene e acuero a la siguiente expresión:

4 N = 1, 1 V a En caenas e anclaje se utiliza un aislaor aicional para mantener la istancia e uga mínima el conjunto ante la ruptura e alguno e ellos. Para eterminar la tensión e recuencia inustrial soportaa por los aislaores en coniciones e contaminación, se utiliza la siguiente expresión: V = N a 2.2 eterminación e aislamiento para un nivel e impulso e rayo. e acuero a norma IEEE St , el BIL Estaístico e una aislación correspone a la tensión, en términos e valor cresta, y e rente rápio, que es capaz e soportar sin romperse el 90% e las veces que es aplicaa. Por otra parte, se eine el Critical lashover voltage (CFO) como la tensión, en términos e valor cresta, y e rente rápio, para la cual la aislación se rompe el 50% e las veces que es aplicaa. Asumieno que la istribución probabilística e ruptura sigue una curva normal, se tenrá que: σ BIL= CFO 1,28σ = CFO 1 1, 28 CFO one σ es la esviación estánar. σ Finalmente, consierano una razón típica e CFO =0,03 según norma IEEE St , se tenrá que: CFO= BIL 0,9616 Las sobretensiones a las cuales están sometias las caenas e aislaores en una subestación iícilmente tenrán una orma e ona

5 como la el impulso e rayo normalizao, por lo que algún resguaro ebe tomarse. Se propone utilizar un margen e seguria e 15% para ar cuenta e la situación antes expuesta, tal como se hace en el caso e aislaciones no autoregenerativas y en las istancias mínimas en subestaciones como lo inica la norma IEEE St Si bien la norma IEEE St inica que para aislaciones autoregenerativas no es generalmente recomenable tomar márgenes e seguria, al no tener más inormación este es el único camino. ao lo anterior se tiene que: CFO 1,15 BIL = CFO= 1, 1959 BIL 0,9616 Con respecto a la corrección por altura, la norma IEEE St inica que en el caso e realizar una coorinación e aislación meiante impulso e rayo, la rigiez e las aislaciones isminuye como unción lineal e la ensia relativa el aire, por lo que los BIL s eben ser iviios por este valor. Luego: CFO = 1, 1959 BIL δ En conclusión, el problema e la elección e la caena e aislaores se reuce a encontrar una e un largo tal que su CFO sea mayor o igual al valor calculao. Esto se resuelve consultano las tablas entregaas por los abricantes, y utilizano el valor e CFO e polaria negativa, que es el más restrictivo. Finalmente, un comentario acerca e la contaminación: La norma IEEE inica que ebio a la corta uración el impulso e rayo, la rigiez ieléctrica e una aislación no se ve aectaa por el grao e contaminación e la instalación. ao lo anterior, no es necesario realizar correcciones para esto.

6 3. Ejemplo numérico A continuación se eterminará el largo e una caena e aislaores para una instalación e 220 kv, ubicaa a m.s.n.m., y consierano un grao e contaminación III. El isco aislaor a consierar es el UF70PB146 e SEIVER, cuyas características relevantes son: Tipo : Neblina iámetro : 280 mm. Paso : 146 mm. istancia e uga : 445 mm. a) eterminación el largo e la caena según grao e contaminación. Presión barométrica : 68,15 [cm Hg] ensia relativa el aire : 0,90 istancia e uga unitaria min. corregia : 26,40 [mm] Número e aislaores : 15 istancia e uga total e la caena : 6675 [mm] b) eterminación el largo e la caena según BIL. El máximo BIL normalizao para 220 kv es e 1050 kvcresta. Luego: 1050 CFO= 1,1959 = 1395kV cresta 0,9 [ ] Y e acuero al catálogo e SEIVER, una caena e 15 iscos tiene un CFO e polaria negativa e 1400 [kvcresta] En conclusión, para esta instalación será necesaria una caena e 15 iscos.