ICE ETA - 17 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA PARA ADQUISICIÓN DE AISLADORES POLIMERICOS TIPO POSTE

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1 Página 1 ICE ETA - 17 ESPECIFICACIÓN TÉCNICA PARA ADQUISICIÓN DE AISLADORES POLIMERICOS TIPO POSTE

2 Página 2 Enero 1997 INDICE REFERENCIAS ALCANCE Y OBJETIVO DEFINICIONES DESCRIPCION Herrajes terminales y base Anillos corona ( grading rings ) REQUERIMIENTOS GENERAL MATERIAL DISEÑO PROPIEDADES MECÁNICAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS PRUEBAS TIPO GENERAL VERIFICACIÓN DE DIMENSIONES GALVANIZADO Prueba de voltaje soportado de impulso atmosférico en seco Prueba de voltaje a frecuencia industrial en húmedo Prueba de voltaje de impulso por maniobra en húmedo Prueba mecánica Carga/Tiempo Envejecimiento acelerado PRUEBAS A MUESTRAS GENERAL DIMENSIONES PrUEBA DE GALVANIZADO carga mecanica prueba de lavado a presion PRUEBAS DE RUTINA General Prueba mecánica Prueba visual EMPAQUE Y MARCAS EMPAQUE marcas APROBACION DEL TIPO GENERAL DOCUMENTACIÓN... 13

3 Página REFERENCIAS IEC 1109 ISO 2178 ISO 5455 ISO 9002 ASTM A153 ICE ETA-4 ICE ETA-5 Composite Insulators for A.C. Lines with Nominal Voltage greater than Volts Non metallic and vitreous or porcelain enamel coatings on magnetic basis materials - Measurement of coating thickness - Magnetic Method Technical drawings - Scales Quality systems - Model for quality assurance in production and installation) Zinc Coatings (Hot-Dip Coatings on Iron and Steel Hardware Especificación técnica para la adquisición conductores Especificación técnica para la adquisición de grapas de suspensión

4 Página ALCANCE Y OBJETIVO Esta especificación para compra se aplica en aisladores poliméricos tipo poste para líneas aéreas de transmisión de corriente alterna. El objetivo de esta especificación es definir los requisitos de diseño, desempeño y prueba para aisladores de este tipo suplidos por diferentes fabricantes, de manera que se asegure su funcionamiento satisfactorio durante toda la vida útil de una línea de transmisión DEFINICIONES Para efectos de esta especificación, se aplican las siguientes definiciones: Aislador polimérico Un aislador polimérico está hecho de al menos dos partes aislantes: el núcleo y el recubrimiento. Además está equipado con herrajes terminales, que transmiten los esfuerzos mecánicos al núcleo. Núcleo Es la parte aislante interna del aislador polimérico. Está diseñado para soportar los esfuerzos mecánicos a los que está sometido el aislador durante su vida útil. Está formado básicamente de fibras de vidrio en una matriz de resina, lo cual permite que se obtenga una resistencia mecánica máxima. Recubrimiento (Cubierta) Es externo al núcleo y lo protege del medio ambiente. Puede contar con aletas aislantes. En algunos diseños se emplea un revestimiento de material aislante entre las aletas y el núcleo, el cual se considera parte del recubrimiento o cubierta. Aletas Partes de material aislante que se proyectan desde el recubrimiento, y tienen como objeto aumentar la distancia de fuga, e interrumpir el drenaje del agua entre los extremos del aislador. Herrajes terminales Transmiten los esfuerzos mecánicos al núcleo. Usualmente son metálicos.

5 Página 5 Interfaz Es la superficie entre materiales diferentes. En el aislador polimérico se encuentran las siguientes interfaces: 1. Fibra de vidrio - resina 2. Polímero - compuestos (fillers) 3. Núcleo - recubrimiento 4. Recubrimiento - aletas 5. Recubrimiento - herrajes terminales 6. Núcleo - Herrajes terminales Base Es la parte que permite el montaje del aislador a la estructura. Erosión / carbonización Degradación irreversible de la superficie del material por la formación de surcos conductivos de carbón. Carga máxima de trabajo (MWL) Es la carga máxima en voladizo (cantilever) recomendada para el aislador de poste. Normalmente equivale al 50% de la carga promedio de ruptura. La definición de otros términos empleados en esta especificación se pueden encontrar en las publicaciones IEV, IEC DESCRIPCION HERRAJES TERMINALES Y BASE El extremo del aislador del lado del conductor debe ser de tipo lengüeta con dos agujeros ( drop tongue ) de manera que permita la instalación de un pasador o pin de 19 mm de diámetro. En caso de que el ICE lo especifique, este herraje puede ser del tipo que permite el montaje de una grapa de soporte ( clamp top ). En este caso el suministro debe incluir la grapa adecuada para el conductor que se especifique, de acuerdo a la Especificación ICE-ETA-4. La base debe estar diseñada para instalarse en un poste poligonal, en una de sus caras planas ANILLOS CORONA ( GRADING RINGS ) El aislador de poste debe incluir anillo corona ( grading ring ) de acuerdo al nivel de tensión.

6 Página REQUERIMIENTOS GENERAL Los aisladores poliméricos deben corresponder a un diseño estándar del fabricante y cumplir o exceder en todos los aspectos los requerimientos incluidos en esta especificación MATERIAL Los aisladores deben soportar los esfuerzos mecánicos que se puedan presentar durante el transporte, manejo e instalación a temperaturas tan bajas como ±0 ºC, así como aquellos que se puedan presentar durante la vida útil de la línea en un rango de temperatura de ±0 ºC a 200 ºC. No se aceptan sellos mecánicos de ningún tipo en las interfases, pues son propensas a la infiltración de humedad Núcleo El núcleo de los aisladores debe ser de fibra de vidrio con resina epóxica de grado eléctrico. No debe presentar ninguna porosidad, fisura o falla que ocasione una reducción de su resistencia mecánica Recubrimiento y aletas El material polimérico que cubre el núcleo y las aletas debe tener una estructura química de 100% de goma de silicón antes de la adición de compuestos ( fillers ). El polímero final debe tener menos del 20% de carbono por unidad de peso. El recubrimiento del núcleo debe ser uniforme y de un espesor mínimo de 3 mm. El material debe ser resistente la radiación ultravioleta, a la erosión/carbonización, y tener propiedades hidrofóbicas que eviten la penetración de agua o contaminación Herrajes terminales y base El herraje terminal del lado del conductor debe estar hecho de acero forjado galvanizado en caliente de acuerdo a la Norma ASTM A153. No se permitirán herrajes de aluminio. El espesor de la capa de zinc debe estar de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1. En caso de que el herraje sea del tipo que permite el montaje de una grapa de soporte, debe estar construido de hierro. La grapa respectiva debe cumplir con los requerimientos de la Especificación ICE ETA-5, Subcláusula La base debe estar construida de acero galvanizado.

7 Página Anillos Corona Deben construirse de aluminio DISEÑO Dimensiones El aislador de poste debe cumplir con las dimensiones definidas en la Tabla Núcleo El núcleo debe estar libre de roturas, porosidades y fisuras que afecten la resistencia mecánica del aislador. Debe estar diseñado de acuerdo a la Norma IEC Recubrimiento y aletas El recubrimiento y (o) las aletas deben ser vulcanizadas a alta temperatura entre sí, o moldeados por inyección sobre el núcleo de fibra de vidrio. Las aletas deben estar fijadas firmemente al recubrimiento, vulcanizadas o moldeadas como parte del mismo. Deben estar libres de imperfecciones, y deben distribuirse en intervalos que permitan el desempeño eléctrico óptimo, y que permitan drenar con facilidad el agua, de manera que no se acumule en la superficie del aislador. El recubrimiento debe ser uniforme y tener un espesor mínimo de 3 mm. No debe presentar uniones radiales a lo largo del recubrimiento. Las interfaces entre el núcleo y los herrajes deben estar cubiertas por el material polimérico, si la fabricación se hace por inyección sobre el núcleo, de lo contrario deben estar selladas por medio de un compuesto de goma de silicón vulcanizado que impida el ingreso de la humedad durante la vida útil de la unidad Herrajes terminales y base Los herrajes terminales deben instalarse por compresión y estar sellados por un compuesto resistente al agua que no se deteriore y que mantenga las propiedades de sello al agua durante la vida útil del aislador. Las partes de acero deben tener la resistencia mecánica suficiente para soportar las cargas especificadas en la Tabla 3 con los factores de seguridad aplicables. Los contornos de las partes metálicas deben estar acabados de manera que se eliminen las áreas de alta concentración eléctrica

8 Página 8 La base debe permitir la instalación del aislador en una cara plana del poste. Debe disponer de cuatro agujeros redondos de 20 mm de diámetro (mínimo) ubicados cerca de las esquinas de la base. La distancia del centro de estos agujeros a los extremos de la base será de 25 mm en ambos sentidos (vertical y horizontal). La separación vertical entre ellos será de 330 mm, y la horizontal de 203 mm. El espesor mínimo de la base será de 12.5 mm. No debe requerir pernos de una longitud superior a 102 mm. Cuando la carga longitudinal excede la resistencia mecánica de trabajo, la base se puede deformar, pero el aislador debe permanecer sujeto a la estructura Anillos corona El número de anillos por aislador, su tamaño y ubicación debe determinarlos el fabricante de manera que se evite el arqueo en banda seca en la proximidad de los herrajes y prevenir la formación del efecto corona en los mismos. El diseño de los anillos y sus herrajes debe ser tal que permita su instalación solamente en la posición determinada por el fabricante, sin posibilidad de hacerlo incorrectamente. En caso de que esto no sea posible, se debe indicar claramente, mediante marcas, la correcta ubicación y orientación del anillo. Deben diseñarse de forma que permitan su instalación y remoción con herramientas para trabajar en líneas energizadas, sin necesidad de desarmar ninguna otra parte del conjunto aislante Lavado a presión El aislador debe permitir su lavado con agua en una máquina de alta presión Marcas Cada aislador debe estar marcado de forma permanente y legible con la siguiente información: Marca registrada Tipo o número de catálogo Número de serie o de lote Capacidad mecánica en kn (MWL)

9 Página 9 Año de fabricación PROPIEDADES MECÁNICAS Condiciones de carga El aislador debe soportar las condiciones de carga de trabajo indicadas en la Tabla 3, sin que ocurra falla alguna. Cuando la carga longitudinal excede la resistencia mecánica de trabajo, la base se puede deformar, pero debe permanecer sujeto a la estructura PROPIEDADES ELÉCTRICAS Distancia de arqueo La distancia de arqueo en banda seca ( arcing distance ) se indica en la Tabla Distancia de fuga La distancia de fuga se especifica en la Tabla Voltaje de descarga en seco y húmedo a frecuencia industrial El voltaje de descarga en seco y húmedo se especifica en la Tabla Voltaje de impulso tipo rayo Los voltajes de impulso tipo rayo positivo y negativo se especifican en la Tabla PRUEBAS TIPO GENERAL A menos que en un caso específico se indique de otra manera, las pruebas establecidas en las subcláusulas deben hacerse en el número de muestras indicadas en la Tabla 5, de manera que el procedimiento seguido y el equipo empleado no afecten los resultados Los resultados obtenidos deben registrarse e incluirse dentro de la documentación VERIFICACIÓN DE DIMENSIONES La prueba tiene como objetivo verificar que el aislador cumpla los requerimientos de la subcláusula , y esté acorde con los planos del fabricante en lo que corresponde a dimensiones.

10 Página GALVANIZADO Las pruebas se deben hacer de acuerdo con la Norma ISO 2178 en los herrajes terminales y la base. De acuerdo al tamaño de la pieza, se deben hacer de tres (3) a diez (10) mediciones en cada una. Estas mediciones deben estar uniforme y aleatoriamente distribuidas sobre toda la superficie. El espesor mínimo y medio del recubrimiento debe cumplir los requerimientos de la subcláusula PRUEBA DE VOLTAJE SOPORTADO DE IMPULSO ATMOSFÉRICO EN SECO De acuerdo a la norma IEC 1109, cláusula PRUEBA DE VOLTAJE A FRECUENCIA INDUSTRIAL EN HÚMEDO De acuerdo a la Norma IEC 1109 Cláusula PRUEBA DE VOLTAJE DE IMPULSO POR MANIOBRA EN HÚMEDO De acuerdo a la Norma IEC 1109 Cláusula PRUEBA MECÁNICA CARGA/TIEMPO De acuerdo a la Norma IEC 1109 Cláusula ENVEJECIMIENTO ACELERADO De acuerdo a la Norma IEC 1109 Anexo C PRUEBAS A MUESTRAS GENERAL Las pruebas a muestras deben ser hechas por el fabricante a aisladores seleccionados aleatoriamente del lote de envío. Coopeguanacste tiene derecho de hacer la selección. Las muestras las debe suministrar el fabricante y deben agregarse al lote sin ningún cargo para Coopeguanacste. La cantidad de muestras se indica a continuación: Tamaño del lote (N) Tamaño de la muestra N < N < N <N

11 Página 11 Las muestras se deben someter a pruebas según las Subcláusulas a Los aisladores que se destinen a las pruebas no deben ponerse en servicio. El reporte de las pruebas debe archivarlo el fabricante y tenerlo disponible para Coopeguanacste si lo solicita. En caso de que las muestras no satisfagan las pruebas, se debe aplicar el procedimiento descrito a continuación. Si falla solo un (1) aislador o parte de él, se tomará una muestra igual al doble de la cantidad tomada originalmente para repetir las pruebas. El procedimiento comprende la repetición de la prueba en que falló la muestra, precedida por las que se considere influenciaron en los resultados de la prueba original. Si dos (2) o más muestras fallan o si ocurre cualquier falla al realizar el procedimiento descrito en el párrafo anterior, se considera que el lote total no cumple con esta Especificación y deben ser retiradas por el fabricante. En caso de que la causa de la falla se haya identificado claramente, el fabricante puede eliminar del lote los aisladores que tengan este defecto. Una vez que se han retirado las unidades defectuosas, se somete el resto del lote a pruebas. Para esto se debe enviar una muestra de tres veces la cantidad original. El procedimiento comprende la repetición de la prueba en que falló la muestra, precedida por las que se considere influenciaron en los resultados de la prueba original. Si ocurre alguna falla se considera que todo el lote incumple con esta Especificación DIMENSIONES La prueba se debe hacer de acuerdo con la subcláusula PRUEBA DE GALVANIZADO La prueba se debe hacer de acuerdo con la Subcláusula CARGA MECANICA El aislador se somete a una carga que se incrementa en pasos del 10% de la carga máxima de trabajo (MWL) desde cero hasta el 100%. Cada paso de carga se debe mantener por un período de 60 segundos. Luego se continúa incrementando hasta que el aislador falle. Se debe registrar la carga de falla. El valor promedio de la carga de falla debe justificar el valor de la carga máxima de trabajo especificada por el fabricante.

12 Página PRUEBA DE LAVADO A PRESION La prueba se hace con agua a presión lavando el aislador del extremo de la línea al extremo sujeto a la estructura (base). La presión medida en la boquilla de la máquina debe ser de 39 bares y se debe aplicar a una distancia de 1.5 metros, repitiendo la operación por un período de 60 segundos. El diámetro de la boquilla debe ser de 6 milímetros, aproximadamente. Una vez concluida la prueba no debe existir evidencia de que el agua ha ingresado al núcleo a través del recubrimiento, las aletas o de las interfaces externas. Deben ejecutarse como pruebas de verificación la prueba de voltaje de impulso de frente escarpado y la de voltaje de descarga a frecuencia industrial en seco, de acuerdo a la Norma IEC 1109, Cláusula PRUEBAS DE RUTINA GENERAL Las pruebas descritas en las subcláusulas a se deben realizar a todos los aisladores incluidos en el lote PRUEBA MECÁNICA Cada aislador debe soportar por diez (10) segundos una carga igual a la carga máxima de trabajo (MWL) PRUEBA VISUAL El montaje de las partes metálicas así como el color del aislador deben estar acordes con la información contenida en los planos suministrados por el fabricante. Se aceptarán las siguientes imperfecciones en la superficie del aislador: defectos superficiales de un área menor a 2.5 milímetros cuadrados y una profundidad menor a un (1) milímetro (el área total defectuosa debe ser menor al 2% de la superficie total del aislador) EMPAQUE Y MARCAS EMPAQUE El empaque debe proveer protección adecuada para los aisladores durante los procesos ordinarios de embarque y manipulación. Cada caja debe disponer de paletas que permitan su manipulación por medio de montacargas. Estas paletas deben estar hechas de madera robusta, no retornable y tratada para retardar su degradación. Las paletas deben tener suficientes bandas metálicas ajustadas para prevenir cualquier desplazamiento durante el manejo y el transporte.

13 Página MARCAS Cada caja debe estar marcada con la siguiente información: Número de orden de compra Origen: fabricante o marca registrada Designación de tipo asignada por el fabricante Número de unidades por paquete Estas marcas no deben destruirse durante el transporte ni el almacenamiento APROBACION DEL TIPO GENERAL Coopeguanacste debe aprobar los aisladores conforme a esta especificación antes de su envío. Para su aprobación, el fabricante debe verificar que cumplan en todos los aspectos con los requisitos establecidos en esta especificación. Para esto, enviará a Coopeguanacste la documentación especificada en las Subcláusulas ya sea en inglés o español. La aprobación de los planos no exime al fabricante de responsabilidad alguna con respecto al cumplimiento de los requerimientos especificados. Si el fabricante hace algún cambio en esta documentación, deberá informarlo a Coopeguanacste para su revisión DOCUMENTACIÓN Planos de fabricación El fabricante deberá presentar los planos del ensamble de acuerdo a la Norma ISO 5455, de manera que se muestre el aislador en por lo menos dos vistas. Se debe indicar la siguiente información: Tipo y/o número de catálogo Dimensiones principales Todas las marcas

14 Página 14 Peso Color Lista de partes Especificación del material Descripción del material empleado en cada parte Descripción del proceso de manufactura Descripción del proceso de manufactura empleado en cada parte Sistema de control de calidad De acuerdo con la Norma ISO Instrucciones de instalación Instrucciones debidamente ilustradas en español o inglés Reportes de las pruebas tipo De acuerdo a la cláusula Gráfica de capacidad de trabajo ante esfuerzos mecánicos combinados Debe incluirse una gráfica que muestre el desempeño del aislador ante cargas mecánicas combinadas: vertical, longitudinal y horizontal (tensión - compresión).

15 Página 15 TABLAS TABLA 1 Galvanizado Valor promedio para el número de muestras acordado Acero t 6,4 mm 610 (85 µm) Acero t > 6,4 mm 710 (100 µm) Nota: Peso del Zinc 7,1 g/m 2 Peso del Zinc (g/m 2 ) (Espesor del Zinc en µm) Valor mínimo para una muestra individual 550 (77 µm) 610 (85 µm) TABLA 2 Dimensiones del aislador Nivel de tensión nominal (kv) Longitud horizontal del aislador (mm) 138 kv 1740 ± 100mm 230 kv 2640 ± 100 mm Angulo de inclinación (del aisl. poste) 12 (12 gra dos respecto a la horizontal) TABLA 3 Condiciones de carga mínimas del aislador Máxima De trabajo (MWL) Voltaje nominal: 138 kv Vertical (kn) Transversal (kn) Longitudinal (kn) Voltaje nominal: 230 kv Vertical (kn) 12,0 6,0 Transversal (kn) 24,0 12,0 Longitudinal (kn) 12,0 6,0

16 Página 16 TABLA 4 Requerimientos eléctricos mínimos (sin anillos corona) Parámetro Voltaje Nominal (Kv) 138 Kv 230kV (a m.s.n.m. ) (a 300 m.s.n.m.) Distancia de fuga mínima (mm) Distancia de arqueo (mm) Voltaje soportado a frec. Indust. Seco (kv) Voltaje soportado a frec. Indust. Húm. (kv) Tensión soportada de impulso atmosférico (BIL)(kv) TABLA 5 Cantidad de muestras para las pruebas tipo Prueba Número de muestras Verificación de dimensiones 3 Galvanizado 3 Interfaces y conexión de los herrajes metálicos 3 Carga / tiempo en el núcleo 6 Recubrimiento 2 Material del núcleo 10 Envejecimiento acelerado 2