SUBESTACIÓN OCOA 115/34,5/13,8 kv COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO SUBESTACIÓN

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1 SBESTACIÓN OCOA 115/34,5/13,8 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO SBESTACIÓN OCOA PROYECTO AMPLIACIÓN DE BAHIAS DE LÍNEA 115 KV DOCMENTO IEB REVISIÓN 0 Medellín, Febrero de 2013

2 SBESTACIÓN OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página ii de iv CONTROL DE DISTRIBCIÓN Copia de ete documento han ido entregada a: Nombre Dependencia Emprea Copia La obervacione que reulten de u reviión y aplicación deben er informada a IEB S.A. CONTROL DE REVISIONES Reviión No. Apecto reviado Fecha 0 Emiión Inicial 16/03/2013 CONTROL DE RESPONSABLES NÚMERO DE REVISIÓN Elaboración Reviión Aprobación Nombre JLO/OSR Firma Fecha 15/03/2013 Nombre OSR Firma Fecha 16/03/2013 Nombre OSR Firma Fecha 16/03/2013 Participaron en la elaboración de ete informe: OSR Ocar Alono Sanchez R. JLO Jhonatan Londoño Opina Archivo: IEB (0)_Memoria de Coordinación de Ailamiento

3 SBESTACIÓN OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página iii de iv Tabla de contenido 1 OBJETO ALCANCE DEL DOCMENTO CARACTERÍSTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA METODOLOGÍA PARA LA COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO DETERMINACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS ( rp ) Tenión a frecuencia indutrial Sobretenione temporale Sobretenione repreentativa temporale Sobretenione de frente lento DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA COORDINACIÓN ( ) Sobretenione temporale Sobretenione de frente lento Sobretenione de frente rápido DETERMINACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQERIDAS ( ) Factor de eguridad Factor de corrección atmoférico Tenione de oportabilidad requerida CONVERSIÓN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS ( w ) Converión a tenión de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial (SDW) Converión a tenión de oportabilidad del impulo tipo rayo (LIW) SELECCIÓN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS VERIFICACIÓN DE DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES 115 kv EN LAS LLEGADAS DE LINEA Tenión continua de operación (COV) Sobretenión temporal (TOV) Tenión nominal del decargador de obretenione Energía en el dipoitivo de protección contra obretenione DISTANCIAS MÍNIMAS EN AIRE CONCLSIONES REFERENCIAS ANEXO Archivo: IEB (0)_Memoria de Coordinación de Ailamiento

4 SBESTACION OCOA115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página iv de iv Lita de tabla Tabla 1. Tenión bae Tabla 2. Ditancia Epecífica Mínima Nominal Tabla 3. Factore de converión para rango I Tabla 4. Correlación entre el Nivel de Soportabilidad al Impulo Tipo Rayo y la Ditancia Mínima en el Aire Lita de anexo Anexo 1 EQIPOS DE LA SBESTACIÓN A 115 kv

5 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 12 de 25 1 OBJETO Verificar el cumplimiento de lo nivele de tenión requerido para lo equipo de protección contra obretenione de la nueva bahía de línea en la Subetación Ocoa a 115 kv, preentando la metodología, lo dato y lo reultado del etudio de coordinación de ailamiento. Para eta ampliación, e tomarán como bae, lo equipo exitente en la Subetación. 2 ALCANCE DEL DOCMENTO El alcance de ete documento comprende do apecto: Verificar el nivel de ailamiento de lo equipo a 115 kv correpondiente a la ampliación de la bahía de línea en la ubetación Ocoa 115 kv. Realizar recomendacione relacionada con la determinación de la caracterítica de lo decargadore de obretenión, que erán empleado en la dicha ampliación. 3 CARACTERÍSTICAS DEL SITIO Y DEL SISTEMA En el documento IEB Informe de viita Subetación Ocoa proyecto ampliación de bahía de línea e definen lo apecto relacionado con la caracterítica del itio y del itema. 4 METODOLOGÍA PARA LA COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO El procedimiento de coordinación de ailamiento conite en la determinación de la reitencia dieléctrica de lo equipo con relación a lo efuerzo de tenión que e pueden preentar teniendo en cuenta la caracterítica de lo elemento de protección. Para la determinación del nivel de ailamiento de lo equipo de la ubetacione e igue un método determinítico para eleccionar lo ailamiento interno (no-autorretaurable) y un método probabilítico implificado de la norma IEC para etablecer lo ailamiento externo (autorretaurable). Lo principale pao para la coordinación de ailamiento on: Determinación de la obretenione repreentativa ( rp ) Determinación de la tenione de oportabilidad para coordinación ( ) Determinación de la tenione de oportabilidad requerida ( ) Determinación de la tenione de oportabilidad normalizada ( w )

6 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 13 de DETERMINACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES REPRESENTATIVAS ( rp ) Tenión a frecuencia indutrial Para propóito de coordinación de ailamiento e coniderado igual al voltaje má alto del itema, en ete cao correponde a la máxima de tenión de dieño de lo equipo de patio = m y la tenión bae, bae : bae = m 2 3 Tabla 1. Tenión bae Tenión aignada al equipo (m) Tenión bae (m 2/ 3) 123 kv 100,0 kv La Tabla 2 muetra la diferente ditancia epecífica mínima para lo diferente nivele de contaminación egún la norma IEC Tabla 2. Ditancia Epecífica Mínima Nominal Nivel de polución Ditancia epecífica mínima nominal (mm/kv) Ligero 16,0 Medio 20,0 Alto 25,0 Muy alto 31,0 La ubetación e encuentra localizada en una zona de bajo nivel de contaminación indutrial y expueta a viento y lluvia, de acuerdo a la Tabla 2 e conidera un nivel de contaminación II (Medio) de donde e obtiene una ditancia de fuga epecífica mínima nominal de 20 mm/kv Sobretenione temporale Se conideran lo valore para la obretenione ugerida en la norma IEC , lo cuale incluyen factore que llevan a reultado conervativo Sobretenione por falla a tierra La ocurrencia de una falla a tierra en un determinado punto del itema lleva a un aumento de la tenión fae - tierra en la fae ana cuyo valor depende del grado de aterrizamiento del itema. Si el itema etá ólidamente pueto a tierra, la norma IEC indica que la máxima obretenión eficaz normalmente no obrepaa 1,4 vece la tenión

7 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 14 de 25 máxima eficaz fae - tierra del itema. Para itema con neutro ailado, la obretenione alcanzan hata 1,73 vece la tenión eficaz máxima. rp En Dónde: ( p e) = K S [kv] (1) 3 K: Factor de falla a tierra (Ver anexo B de la norma IEC ) : Máxima tenión del itema, kv Sobretenione por rechazo de carga Otra fuente de obretenione temporale e el rechazo de carga el cual produce obretenione que afectan el ailamiento fae fae y fae tierra. Fae a tierra: Fae a fae: rp rp ( p e) = k S [kv] (2) S 3 ( p p) = k [kv] (3) Dónde: k: Factor de obretenión por rechazo de carga Sobretenione repreentativa temporale La obretenione repreentativa temporale coniderando la anteriore fuente no imultáneamente on: Fae a tierra: Fae a fae: rp rp ( p e) ( p p) Sobretenione de frente lento Impulo que afectan lo equipo en la entrada de la línea energización extremo remoto La re-energización dede el extremo remoto reulta en impulo de obretenión fae a tierra e2 y fae a fae p2, eleccionado a partir de la Figura 1 y la Figura 2 de la norma IEC La obretenione repreentativa para lo equipo en la entrada de la línea in tener en cuenta lo decargadore de obretenione on lo iguiente: 1,25 2 0,25 [kv] (4) = et e 1,25 2 0,43 [kv] (5) pt = p

8 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 15 de 25 Dónde: e2 : et : p2 : pt : Valor de la obretenión fae a tierra que tiene una probabilidad del 2% de er excedido. Valor de egamiento de la ditribución acumulada de la obretenione fae a tierra Valor de la obretenión fae a fae que tiene una probabilidad del 2% de er excedida. Valor de egamiento de la ditribución acumulada de la obretenione fae a fae Impulo que afectan todo lo equipo energización extremo local La energización y re-energización local (extremo emior) reulta en impulo de obretenión meno crítico que para el extremo receptor, con el fin de er conervativo e eleccionan lo valore extremo recomendado por la norma IEC ,25* 2 0,25 [kv] (6) et = e 1,25* 2 0,43 [kv] (7) pt = p Decargadore de obretenione en la entrada de la línea energización dede el extremo remoto Con el fin de controlar la obretenione por energización de la línea en el extremo remoto e intalan decargadore de obretenione en la entrada de la línea con la iguiente caracterítica de protección: El NPM: ( p, Nivel de protección al impulo tipo maniobra) e igual a la máxima tenión reidual para impulo de corriente de maniobra, 1 ka. El NPR: ( pl, Nivel de protección para el impulo tipo rayo) e la tenión máxima reidual para un impulo atmoférico a la corriente nominal de decarga, 10 ka. Con el uo de decargadore de obretenione, la obretenione repreentativa pueden er dada directamente por p para la obretenione fae a tierra o 2 p para la obretenione fae a fae i lo valore de protección on menore a lo máximo efuerzo de obretenión et y pt de frente lento. La obretenione de frente lento repreentativa on: Para todo lo otro equipo: Fae a tierra: rp ( p e)

9 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 16 de 25 Fae a fae: rp ( p p) Para equipo a la entrada de la línea: Fae a tierra: rp ( p e) Fae a fae: rp ( p p) 4.2 DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD PARA COORDINACIÓN ( ) Sobretenione temporale Para eta clae de obretenione, la tenión de oportabilidad de coordinación e igual a la obretenión repreentativa temporal, por lo tanto el factor de coordinación K c e igual a 1. Fae a tierra: Fae a fae: = K [kv] (8) rp rp c = K [kv] (9) c Sobretenione de frente lento La tenión de coordinación de oportabilidad e obtenida multiplicando el valor máximo de la obretenión repreentativa por un factor de coordinación determinítico K cd el cual depende de la relación entre el nivel de protección al impulo de maniobra de lo decargadore de obretenione p y el valor de la obretenión fae a tierra e2, en la Figura 6 de la norma IEC e muetra la relación Factor de coordinación determinítico: Para equipo a la entrada de la línea: Fae a tierra: Fae a fae: p e2 K cd (10) p 2 K cd (11) p2 Para todo lo otro equipo: Fae a tierra: p e2 K cd (12)

10 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 17 de 25 Fae a fae: p 2 K cd (13) p2 La tenione de coordinación erán = K x [kv] (14) cd rp Sobretenione de frente rápido La metodología etadítica implificada de la norma IEC permite calcular la tenión mínima de oportabilidad de lo equipo mediante la iguiente ecuación: A L = pl + [kv] (15) n L + L p a Dónde: : pl : Tenión oportable de coordinación al impulo atmoférico, [kv] Nivel de protección al impulo tipo rayo del decargador de obretenione, [kv] A: Factor dado en la Tabla F.2 de la norma IEC que decribe el comportamiento de la línea ante la decarga eléctrica atmoférica, [kv] n: Número de línea conectada a la ubetación, (n-1) L: Separación equivalente entre el decargador de obretenione má cercano y el equipo en conideración, obtenido de: L a + = [m] (16) 1 + a2 + a3 a4 a 1 : a 2 : a 3 : a 4 : L p : L a : R a : R km : Longitud de la conexión del decargador de obretenione a la línea, [m] Longitud de la conexión a tierra del decargador de obretenione, [m] Longitud del conductor de fae entre el decargador de obretenione y el equipo a proteger para el ailamiento interno y para el ailamiento externo, [m] Longitud de la parte activa del decargador de obretenione [m] Longitud del vano de la línea, [m] Sección de línea aérea calculada a partir de una taa de alida igual a una taa de falla aceptable, Ra Taa de falla aceptable para el equipo, 0,0125 [falla/año] (1 falla/80 año) Taa de falla por año del primer kilómetro de línea dede la ubetación, [falla/año/km]

11 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 18 de 25 R a L a = [km] (17) Rkm La obretenione de frente rápido afectan lo ailamiento fae a fae y fae a tierra de igual forma. 4.3 DETERMINACIÓN DE LAS SOBRETENSIONES DE SOPORTABILIDAD REQERIDAS ( ) La tenione de oportabilidad requerida on obtenida aplicando a la tenione de oportabilidad para coordinación do factore de corrección: K a : K : Factor de corrección que tiene en cuenta la altitud de la intalación Factor de eguridad Factor de eguridad El factor de eguridad e aplicable a cualquier tipo de obretenión fae - fae y fae - tierra (temporal, frente lento, frente rápido). Para ailamiento interno k = 1,15 Para ailamiento externo k = 1, Factor de corrección atmoférico El factor de corrección atmoférico etá definido por la iguiente ecuación: K a = e m H 8150 (18) Dónde: H: Altura obre el nivel del mar, [m] m: 1,0 para la coordinación de la tenione de oportabilidad al impulo tipo rayo. m: De acuerdo a la Figura 9 de la norma IEC para la coordinación de la tenione de oportabilidad al impulo de maniobra. m: 1,0 para voltaje de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial de ditancia en el aire y de ailadore Tenione de oportabilidad requerida Lo valore para la tenione de oportabilidad requerida on obtenido aplicando la iguiente ecuación: = K K [kv] (19) a

12 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 19 de Para obretenione temporale: Ailamiento externo Fae a tierra Fae a fae = K K [kv] (20) a = K K [kv] (21) a Ailamiento interno Fae a tierra Fae a fae = K [kv] (22) = K [kv] (23) Para obretenione de frente lento: Equipo a la entrada de la línea Ailamiento externo Fae a tierra Fae a fae = K K [kv] (24) a = K K [kv] (25) a Para otro equipo Ailamiento externo Fae a tierra Fae a fae = K K [kv] (26) a = K K [kv] (27) a Ailamiento interno Fae a tierra Fae a fae = K [kv] (28) = K [kv] (29) Para obretenione de frente rápido: Ailamiento externo Fae a tierra Fae a fae = K K [kv] (30) a = K K [kv] (31) a Ailamiento interno Fae a tierra = K [kv] (32)

13 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 20 de 25 Fae a fae = K [kv] (33) 4.4 CONVERSIÓN A TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS ( w ) En el rango I (hata 245 kv) el nivel de ailamiento e normalmente decrito por la tenión oportada a frecuencia indutrial y la tenión oportada al impulo tipo rayo. La Tabla 3 muetra lo factore de converión requerido, obtenido de la Tabla 2 de la norma IEC Tabla 3. Factore de converión para rango I Ailamiento Ailamiento externo (eco) - Fae a tierra - Fae a fae Ailamiento limpio, húmedo Ailamiento interno - Ailamiento inmero en liquido - Ailamiento ólido Tenión de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial 0,6+/8500 0,6+/ ,6 0,5 0,5 Tenión de oportabilidad al impulo tipo rayo 1,05+/6000 1,05+/9000 1,3 1,10 1,00 : E la tenión de oportabilidad requerida para el impulo de maniobra Converión a tenión de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial (SDW) Equipo a la entrada de la línea Ailamiento externo Fae a tierra: SDW = 0, ) [kv] (34) ( Fae a fae: SDW = 0,6 + /12.700) [kv] (35) ( Para otro equipo Ailamiento externo Fae a tierra: SDW = 0, ) [kv] (36) ( Fae a fae: SDW = 0, ) [kv] (37) Ailamiento interno ( Fae a tierra: SDW 0, 5 [kv] (38) =

14 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 21 de 25 Fae a fae: SDW 0, 5 [kv] (39) = Converión a tenión de oportabilidad del impulo tipo rayo (LIW) Equipo a la entrada de la línea Ailamiento externo Fae a tierra: LIW 1, 3 [kv] (40) = Fae a fae: LIW = 1,05 + /9.000) [kv] (41) ( Para otro equipo Ailamiento externo Fae a tierra: LIW 1, 3 [kv] (42) = Fae a fae: LIW = 1,05 + /9.000) [kv] (43) Ailamiento interno ( Fae a tierra: LIW 1, 1 [kv] (44) = Fae a fae: LIW 1, 1 [kv] (45) = 4.5 SELECCIÓN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS De acuerdo a la Tabla 2 de la norma IEC e eleccionan uno valore normalizado de ailamiento correpondiente a un itema con una tenión máxima m, eto nivele de ailamiento cubrirán cualquier ailamiento externo e interno fae - fae y fae - tierra. En rango I, lo valore requerido de oportabilidad al impulo de maniobra fae - tierra on cubierto por la prueba de corta duración a frecuencia indutrial. Lo valore de oportabilidad al impulo de maniobra fae - fae on cubierto por la prueba de corta duración a frecuencia indutrial o por la prueba de oportabilidad al impulo tipo rayo. 4.6 VERIFICACIÓN DE DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES 115 kv EN LAS LLEGADAS DE LINEA A continuación e indican lo cálculo con lo cuale e realizará la verificación de lo decargadore de obretenión a la llegada de la línea.

15 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 22 de Tenión continua de operación (COV) COV = [kv] (46) Sobretenión temporal (TOV) TOV = Ke COV [kv] (47) K e : Factor de falla a tierra Tenión nominal del decargador de obretenione La tenión nominal del dipoitivo de protección contra obretenione R, e el valor mayor entre R o y R e. COV Ro = [kv] (48) Ko K o : Factor de dieño del dipoitivo de protección contra obretenione. TOV Re = [kv] (49) Kt K t : Repreenta la capacidad del decargador de obretenione de oportar obretenione temporale Energía en el dipoitivo de protección contra obretenione Lo pararrayo deben er capace de aborber la energía debida a lo tranitorio de tenión en el itema. Lo tranitorio de tenión e pueden preentar por: Cierre y recierre de línea Decarga atmoférica Con el conocimiento de lo nivele de protección, la energía aborbida por lo pararrayo en cada uno de lo cao anteriore puede er calculada Cierre y recierre de línea Dónde: W: Energía aborbida 2p *( e p)* Tw W = Z p : Nivel de protección al impulo de maniobra e : Sobretenión eperada in pararrayo Z: Impedancia caracterítica de la línea

16 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 23 de 25 T w : Tiempo de viaje de la onda, el cual e igual a la longitud del tramo de línea por la velocidad de propagación Decarga atmoférica Dónde: W = W: Energía aborbida Longitud linea km Tw = 300m / µ [ 2 f Npl * (1 + ln(2f / pl)) ] pl : Nivel de protección al impulo tipo rayo f : Tenión de flameo invero negativo de la línea Z: Impedancia caracterítica de la línea pl * Tl * Z N: Número de línea aociada al decargador de obretenión T l : Duración equivalente de la corriente de la decarga, 3,0E-04 egundo incluyendo la primera y la decarga ubecuente (Valor recomendado por la norma IEC ) 4.7 DISTANCIAS MÍNIMAS EN AIRE Para lo equipo en rango I, la ditancia en el aire fae a fae y fae a tierra on determinada de acuerdo al nivel de ailamiento al impulo tipo rayo. En la Tabla 4 (Tabla A1 de la norma IEC ) e muetra eta relación.

17 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 24 de 25 Tabla 4. Correlación entre el Nivel de Soportabilidad al Impulo Tipo Rayo y la Ditancia Mínima en el Aire NOTA: Tenión de oportabilidad al impulo tipo rayo [kv] Ditancia mínima en el aire [mm] Varilla-etructura Conductor-etructura Para la ditancia mínima fae a tierra e aplicable la configuración conductor-etructura y varillaetructura. Para la ditancia mínima fae a fae, e aplicable la configuración varilla-etructura.

18 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 25 de 25 5 CONCLSIONES De acuerdo a lo reultado obtenido en el preente etudio, el nivel de ailamiento eleccionado para lo equipo de la ubetación e adecuado frente a la obretenione que puedan preentar en la ubetación i e conidera la intalación de dipoitivo de protección contra obretenione a la llegada de la línea. El nivel de protección contra impulo tipo rayo (BIL) de lo equipo e de 550 kv. Para ete nivel de protección contra impulo tipo rayo, de acuerdo a la Tabla A1 de la norma IEC la ditancia mínima en el aire para lo equipo en la ampliación bajo conideración e de 1100 mm. De acuerdo a lo valore de tenione de oportabilidad requerida en el Anexo 1, la obretenione a frecuencia indutrial para ailamiento externo fae fae (c), tanto para lo equipo a la entrada de la línea como para lo otro equipo no on cubierta por el nivel de protección por maniobra del decargador N pm pero eto repreenta un problema debido a que la relación entre la obretenione tipo impulo atmoférico y u repectiva obretenione a frecuencia indutria, e mayor a 1.7, garantizando aí que eta última erán cubierta por el nivel de protección del decargador ante impulo atmoférico N pl. Se verifico la coordinación de ailamiento para lo equipo de lo nuevo campo de línea, de lo cual e concluye que e deberán conervar la mima ditancia mínima de eguridad y lo nivele de ailamiento para eto. Intalando el mimo tipo de decargador marca SIEMENS a la entrada de la línea.

19 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 12 de 25 6 REFERENCIAS [1] REGLAMENTO TÉCNICO DE INSTALACIONES ELÉCTRICAS (RETIE) MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA, RESOLCIÓN Nº de [2] IEC STANDARD , INSLATION CO-ORDINATION: DEFINITION, PRINCIPLES AND RLES [3] IEC STANDARD , INSLATION CO-ORDINATION: APPLICATION GIDE [4] IEC STANDARD , SRGE ARRESTERS: SELECTION AND APPLICATION RECOMMENDATIONS [5] SWITCHGEAR MANAL.

20 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 25 de 25 ANEXO 1 SBESTACIÓN OCOA EQIPOS DE LA SBESTACIÓN A 115 KV

21 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 25 de 25 SBESTACIÓN OCOA EQIPOS DE LA SBESTACIÓN A 115 kv SELECCIÓN DE LAS TENSIONES DE SOPORTABILIDAD NORMALIZADAS A continuación e preentan lo pao para a realizar para la coordinación de ailamiento de la bahía de línea en 115 kv. Pao 1: Determinación de la obretenione repreentativa ( rp ) Power-frecuency voltage phae-to-phae kv 123, p.u. en kv (pico) 100,43 Temporaly overvoltage Earth fault Earth-fault factor: k = 1,40 rp (p-e) en kv 99,42 Load rejection Max. overvoltage p.u.= 1,40 rp (p - e) en kv 99,42 rp (p - e) en kv 172,20 Reulting repreentative overvoltage Phae-to-earth: rp (p-e) en kv 99,42 Phae-to-phae: rp (p-e 172,20 Slow-front overvoltage Overvoltage originating from tation 2 Overvoltage originating from tation 1 Re-energization Energization and re-energization e 2 en p.u. 3,26 e 2 en p.u. 2,09 e 2 en p.u. 4,87 e 2 en p.u. 3,11 et en p.u. 3,83 et en p.u. 2,36 pt en p.u. 5,65 pt en p.u. 3,46 et en kv 384,46 et en kv 237,01 pt en kv 567,58 pt en kv 347,70 Areter at line entrace and near tranformer: p en kv 195 p1 en kv 235 For line entrance equipment For other equipment With or without capcitor witching e1 > p y pt > 2 p Phae-to-earth en kv: rp = p = Phae-to-phae en kv: rp = 2 p = 195 rp (p-e) en kv rp (p-p) en kv 348 Fat-front overvoltage Evaluación del pao 2 Nota: 1. En el nivel de 115 kv e tiene un itema ólidamente pueto a tierra, de acuerdo a la recomendación de la norma IEC 60071, el factor de falla a tierra no e uperior a 1,4 en ete tipo de itema, iendo un valor conervativo y por ello e aume para realizar lo cálculo. 2. La obretenione por rechazo de carga producen obretenione fae a fae y fae a tierra del orden de 1,4, valor recomendado por la norma.

22 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 26 de El nivel de protección del decargador de obretenión al impulo de maniobra, p e igual a 195 kv y el nivel de protección del decargador de obretenión al impulo tipo rayo, pl e igual a 235 kv (decargador Siemen tipo 3EL2_096_2PJ31_4DA2). Pao 2: Determinación de la tenione de oportabilidad para coordinación ( ) Temporaly overvoltage Phae-to-earth, en kv: = Kc x rp = Phae-to-phae, en kv: = Kc x rp = Kc factor = 99,42 172,2 1,0 Slow front overvoltage Line entrance equipment (externa inulation only) Determinitic method ued = Kcd factor Other equipment Phae-to-earth Phae-to-phae Phae-to-earth Phae-to-phae p/e2= 0,60 p/e2= 0,80 p/e2= 0,93 p/e2= 1,25 Kcd = 1,10 Kcd = 1,03 Kcd = 1,06 Kcd = 1,00 Retained value Retained value Kcd = 1,10 Kcd = 1,06 = Kcd x rp = Kcd x rp = Kcd x rp = Kcd x rp = 215 = 400 = 206 = 348 Fat-front overvoltage Simplified tatitical method ued Data from experience Performance required Parameter A = Span length Lp = Outage rate = Acceptable failure rate = ,00 m 0,05 km/y 0,01 year Arreter lighthing protection level, pl = Max. Separation from internal inulation, L = Max. Separation from external inulation, L = 235,00 kv 46,46 m La, en m = 250,00 56,46 m Internal inulation External inulation en kv 444 en kv 489 Nota: Para el cálculo la obretenione de frente rápido e tienen lo iguiente parámetro: Longitud del vano de la línea, 250 m. Parámetro A, 4500 kv. R a, taa de falla aceptable para el equipo 1 falla/80 año. R km, 5 alida al año por cada 100 km de línea.

23 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 27 de 25 La ditancia de protección del ailamiento interno y externo fueron tomada del plano IEB PE.001 hoja 2. Pao 3: Determinación de la tenione de oportabilidad requerida ( ) Safety factor Atmopheric correction factor Internal inulation K = External inulation K = Altitude H, en m = 1,15 1, Power frecuency withtand Switching impule withtand lightning impule withtand Phae-to-earth Phae-to-phae Phae-to-earth Phae-to-phae Phae-to-earth Phae-to-phae Valor m = 1,0 1,0 1,0 1,0 Valor Ka = 1,1 1,1 1,1 1,1 Required withtand voltage Internal inulation = = x K External inulation = = x K x Ka Power frecuency withtand Switching impule withtand lightning impule withtand Phae-to-earth Phae-to-phae Phae-to-earth Phae-to-phae Phae-to-earth Phae-to-phae Internal Internal Line entrance Line entrance Internal Internal inulation kv inulation kv equipment equipment inulation kv inulation kv External External inulation kv inulation kv External External External External inulation kv 111 inulation kv 192 Other equipment Other equipment inulation kv 546 inulation kv 546,00 internal inulation kv 237 internal inulation kv 400 External inulation kv External inulation kv Nota: 1. El factor de corrección atmoférico Ka e toma igual a 1,06 teniendo en cuenta que la ubetación Ocoa 115 kv e encuentra a una altura aproximada de 500 m obre el nivel del mar. 2. El valor de m e conidera unitario para la obretenione por maniobra fae-fae y la atmoférica fae - fae y fae - tierra. Para la obretenione a frecuencia indutrial e utiliza el valor de m unitario ya que reulta en valore má conervadore.

24 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 28 de 25 Pao 4: Determinación de la tenione de oportabilidad normalizada ( w ) Converion of witching impule withtand voltage to hort duration power frecuency withtand voltage Converion of witching impule withtand voltage to lighthing impule withtand voltage Converion factor Converion factor Externa inulation Externa inulation - Phae-to-earth / Phae-to-earth 1,3 - Phae-to-phae / Phae-to-phae /9000 Externa inulation Externa inulation - Phae-to-earth 0,5 - Phae-to-earth 1,1 - Phae-to-phae 0,5 - Phae-to-phae 1,1 Line entrance equipment Other equipment Line entrance equipment Other equipment External inulation kv External inulation kv External inulation kv External inulation kv - Phae-to-earth - Phae-to-earth - Phae-to-earth - Phae-to-earth Phae-to-phae - Phae-to-phae - Phae-to-phae - Phae-to-phae internal inulation kv internal inulation kv - Phae-to-earth - Phae-to-earth Phae-to-phae - Phae-to-phae En la iguiente tabla e muetra el reumen de la tenione de oportabilidad requerida () y u correpondiente valor a la tenione de converión (c). Reumen de la tenione de oportabilidad requerida kv r.m. para frecuencia indutrial kv pico para impulo de maniobra y rayo Ailamiento externo Equipo entrada de línea Otro equipo Ailamiento interno () (c) () (c) () (c) Frecuencia indutrial Impulo de maniobra Impulo atmoférico Fae-tierra 111,0 150,43 111,0 144,16 114,3 118,40 Fae-fae 192,2 283,6 (2) 192,2 244,8 (2) 198,0 199,9 Fae-tierra 239,5 (1) 229,9 (1) 236,8 (1) Fae-fae 446,5 388,2 399,9 Fae-tierra 546,0 311,3 546,0 298,9 510,7 260,5 Fae-fae 546,0 490,97 546,0 424,34 510,7 439,84 De acuerdo a la Tabla 2 de la norma IEC y al cálculo anterior, e eleccionan lo valore normalizado de ailamiento correpondiente a un

25 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 29 de 25 itema con una tenión máxima m, eto nivele de ailamiento cubrirán cualquier ailamiento externo e interno fae-fae y fae-tierra. Para el ailamiento interno y externo e eleccionan la iguiente tenione de oportabilidad. 230 kv para la tenión de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial, a tierra y entre polo. 550 kv para la tenión de oportabilidad al impulo atmoférico, a tierra y entre polo. Ete nivel de ailamiento e el requerido en la caracterítica garantizada para el ailamiento de la nueva bahía de línea en eta ubetación. Nota: (1) En rango I, lo valore requerido de oportabilidad al impulo de maniobra fae a tierra on cubierto por la prueba de corta duración a frecuencia indutrial fae tierra. Lo valore de oportabilidad al impulo de maniobra fae a fae on cubierto por la prueba de corta duración a frecuencia indutrial o por la prueba de oportabilidad al impulo tipo rayo. (2) La tenión de oportabilidad de corta duración a frecuencia indutrial adoptada garantizará la oportabilidad a frecuencia indutrial fae-fae, ya que la relación entre la obretenión tipo rayo fae-fae y el voltaje etándar de corta duración a frecuencia indutrial e mayor a 1,7 (numeral A.1 del anexo A de la norma IEC ). VERIFICACIÓN DE DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES 115 kv EN LAS ENTRADAS DE LINEA A continuación e indican lo cálculo con lo cuale e realizará la verificación de lo decargadore de obretenión a la llegada de la línea. Tenión continua de operación (COV) 123 kv COV = = = 71 [kv] 3 3 Sobretenión temporal (TOV) TOV = Ke COV [kv] (50) K e : Factor de falla a tierra, que para el cao e de 1,4 por er el itema ólidamente pueto a tierra. TOV = 1,4 71 kv = 99.4 [kv] Tenión nominal del decargador de obretenione La tenión nominal del dipoitivo de protección contra obretenione R, e el valor mayor entre R o y R e.

26 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 30 de 25 COV Ro = [kv] (51) Ko K o : Factor de dieño del dipoitivo de protección contra obretenione. Para ete cao e K o = 0,8 71 = = ,8 Ro [kv] TOV Re = [kv] (52) Kt K t : Repreenta la capacidad del decargador de obretenione de oportar obretenione temporale. Ete valor depende del tiempo de duración de la obretenión temporal y normalmente etá repreentando la caracterítica de tenión a frecuencia indutrial contra tiempo. De acuerdo a la caracterítica del decargador eleccionado para ete itema, la obretenione oportable on la iguiente: Caracterítica de obretenione temporale del decargador de obretenione TABLA DE FACTORES K t Tiempo de duración de obretenión temporal K t De acuerdo con la anterior e elecciona K t = 1.15 para un tiempo de depeje de falla de 1, que e lo eperado cuando el itema etá ólidamente pueto a tierra kv Re = = [kv] Dado que R o >R e, la tenión nominal del dipoitivo de protección contra obretenione debe er igual a Ro multiplicado por un factor de eguridad que para itema mayore de 100 kv e del 5 %. Aí la tenión nominal del decargador de obretenione e: R = 1,05 Ro = 1, = 93.2 [kv] De acuerdo con la norma IEC y para dar cumplimiento a la caracterítica garantizada el valor normalizado tomado e de 96 kv, el cual poee lo nivele de protección decrito previamente: El NPM: Nivel de protección al impulo tipo maniobra (1 ka): p = 195 kv. El NPR: Nivel de protección al impulo tipo rayo (10 ka): pl = 235 kv.

27 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 31 de 25 Eto nivele de protección fueron obtenido del catálogo del fabricante de lo decargadore de obretenión y la caracterítica técnica garantizada de acuerdo con la referencia 3EL2_096_2PJ31_4DA2 con una ditancia de fuga de mm. Energía en el dipoitivo de protección contra obretenione Lo pararrayo deben er capace de aborber la energía debida a lo tranitorio de tenión en el itema. Lo tranitorio de tenión e pueden preentar por: Cierre y recierre de línea Decarga atmoférica Con el conocimiento de lo nivele de protección, la energía aborbida por lo pararrayo en cada uno de lo cao anteriore puede er calculada. Cierre y recierre de línea Dónde: W: Energía aborbida 2p *( e p)* Tw W = Z p : Nivel de protección al impulo de maniobra, 195 kv e : Sobretenión eperada in pararrayo, (3,26 p.u) 328 kv Z: Impedancia caracterítica de la línea, 450 Ohmio T w : Tiempo de viaje de la onda, el cual e igual a la longitud del tramo de línea por la velocidad de propagación Longitud linea km Tw = 300m / µ En ete cao, la línea má larga e hacia la ubetación Apiay con una longitud de 67 km, que correponde a un tiempo de viaje de la onda de 223,3 microegundo. La capacidad de energía requerida por el pararrayo, W: W = 25,7 kj Decarga atmoférica W = Dónde: [ 2 f Npl * (1 + ln(2f / pl)) ] pl * Tl * Z W: Energía aborbida pl : Nivel de protección al impulo tipo rayo, 235 kv f : Tenión de flameo invero negativo de la línea, 835 kv

28 SBESTACION OCOA 115 kv MEMORIA DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Página 32 de 25 Z: Impedancia caracterítica de la línea, 450 Ohmio N: Número de línea conectada al pararrayo, 2 línea T l : Duración equivalente de la corriente de la decarga, 3,0E-04 egundo incluyendo la primera y la decarga ubecuente (Valor recomendado por la norma IEC ) La capacidad de energía requerida por el pararrayo, W: W = 43,6 kj La capacidad de energía requerida que cumpla para cada uno de lo cao erá de 43,6 kj que correponde a una capacidad de energía epecífica de 0,45 kj/kvr. El pararrayo a uminitrar tiene una capacidad de energía epecífica de 8 kj/kvr, que correponde a una capacidad de 768 kj, cumpliendo con la capacidad de energía definida en la caracterítica garantizada.