FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 1 de 12 Nombre del documento: MEMORIA DE CALCULO SELECCIÓN PARARRAYOS SUBESDTACIONES : SAN MARTIN, ACACIAS Y CUMARAL 4.5/1.2kV Consecutivo del documento: LS-F-CON-ASC297-MC-17 MEMORIA DE CALCULO SELECCIÓN PARARRAYOS 4.5/1.2kV SUBESTACIONES SAN MARTIN, ACACIAS Y CUMARAL REVISIÓN FECHA DESCRIPCIÓN ELABORÓ A APROBÓ LA SALIDA AL CLIENTE APROBÓ CLIENTE 06-05-10 Revisión inicial CAO CAO MAC FIRMAS
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 2 de 12 CONTENIDO 1 OBJETO 2 ALCANCE CONTENIDO.1 PARARRAYOS 115 kv SiSTEMA SÓLIDAMENTE PUESTA A TIERRA.1.1 DATOS BÁSICOS.1.2 TENSIÓN DE OPERACIÓN Y TENSIÓN ASIGNADA.1. CHEQUEO DE VALORES DE PROTECCIÓN 5.1.4 GRAFICA DE CONTROL 6.1.5 CALCULO DE ENERGIA 7.2 PARARRAYOS 4,5 kv SISTEMA SÓLIDAMENTE PUESTA A TIERRA 8.2.1 DATOS BÁSICOS 8.2.2 TENSIÓN DE OPERACIÓN Y TENSIÓN ASIGNADA 8.2. CHEQUEO DE VALORES DE PROTECCIÓN 9.2.4 GRAFICA DE CONTROL Error! Marcador no definido..2.5 CALCULO DE ENERGIA 9
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. de 12 1 OBJETO El propósito de este documento es presentar los cálculos de selección de los pararrayos a ser tenidos en cuenta para la automatización de las subestaciones: San Martin, Acacias y Cumaral 4.5/1.2kV. 2 ALCANCE Definir los parámetros esenciales a ser tomados en cuenta para efectos de especificación de los pararrayos de las subestaciones : San Martin, Acacias y Cumaral 4,5kV. CONTENIDO A continuación se presenta la metodología de selección de los pararrayos ZnO a ser utilizados en la automatización de las subestaciones : San Martin, Acacias y Cumaral 4.5kV..1 PARARRAYOS 4,5 kv SISTEMA SÓLIDAMENTE PUESTA A TIERRA.1.1 DATOS BÁSICOS Tensión máxima del sistema Nivel de aislamiento al impulso tipo rayo Factor de puesta a tierra k = 1,4 Máxima duración de sobretensión temporal Corriente noal de descarga Us = Um = 6 kv LIWL = 190 kv 10 s 10 ka Línea de descarga requerida Cl Máxima corriente de cortocircuito.1.2 TENSIÓN DE OPERACIÓN Y TENSIÓN ASIGNADA 40 50 ka Uc = tensión de operación Uc 1,05Us 1,05x6kV =21,84 kv Ur = tensión asignada Ur1 Uc 1,25 * Ur 1 = 1,25 x 21,84 kv = 27,1 kv
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 4 de 12 1,4 Us Ur 2 ktov,10s 1,4 6 Ur 2 =27,1 kv 1,075 Ktov,10s según figura No.1 Figura No.1 ktov Ur, = Ur1=27,10 kv este valor se redondea al máximo superior múltiplo de, la tensión asignada Ur, = 0 kv. Tomando como base los catálogos de los fabricantes se toma una tensión asignada Ur normalizado de Ur = 0 kv y una tensión de operación continua Uc = 21,84 kv. De acuerdo con la norma IEC99- y para dar cumplimiento a las características técnicas garantizadas el valor normalizado tomado es 0 kv, el cual posee los siguientes niveles de protección: Nivel de protección al impulso tipo rayo U 10 ka, 8/20 s = 72 kv Nivel de protección al impulso tipo maniobra U 1kA, 0/70 s = 61,2 kv Nivel de protección al impulso tipo maniobra U 0,5kA, 0/70 s = 59,4 kv Nivel de protección al impulso tipo escarpado U 10kA, 1/2 s = 78,5 kv
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 5 de 12 En el anexo 1 se muestra el catalogo del pararrayo escogido..1. CHEQUEO DE VALORES DE PROTECCIÓN LIWL 170kV U10kA,8/ 20s 72kV 2,6 El factor de protección debe ser mayor o igual 1, el valor obtenido de 2,6 cumple con las exigencias de la instalación.
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 6 de 12.1.4 GRAFICA DE CONTROL
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 7 de 12.1.5 CALCULO DE ENERGIA La energía a disipar por el pararrayos está dada por: W = 2*Ups*( Ue-Ups)*Tw/Z Para una longitud de 100 km: Para una longitud de 40 km: 4,85 kj <= 144 kj 1,94 kj <= 144 kj Siendo: Ups = Nivel de protección al impulse maniobra = 61,2 kv Ue = Amplitud de sobretensión=,7 valor conservativo Ue =,7 Us*2/ Z = Impedancia de la línea = 400 Ohm Tw = Tiempo de viaje=longitud línea/velocidad de la luz = 100 km/00000 km/s = 0,000 s Tw = Tiempo de viaje =longitud línea/ velocidad de la luz = 40 km/00000 km/s = 0,0001 s La energía a disipar por el pararrayos para descargas atmosféricas está dada por: W = [2*Uf-N*Upl*(1+ln(2*Uf/Upl))]*Upl*Ti/Z 4,0 kj <= 144 kj Con Ur = 0 kv La capacidad de absorción de energía por kv para el mayor valor: Calculada: Pararrayo seleccionado 1,1 kj/kvur 6,7 kj/kvur Siendo: Upl = Nivel de protección al impulse tipo rayo = 72 kv Uf = flashover negativo sobre el aislamiento Uf = 441 kv según norma N = Número de líneas conectadas al pararrayos N = 1 Z = Impedancia de la línea = 400 Ohm Ti = Tiempo de duración del impulso = 0,000 s. Duración equivalente de la corriente de la descarga, incluyendo la primera y las descargas subsecuentes (Valor recomendado por la norma IEC60099-5)
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 8 de 12.2 PARARRAYOS 1,2 kv SISTEMA SÓLIDAMENTE PUESTA A TIERRA.2.1 DATOS BÁSICOS Tensión máxima del sistema Nivel de aislamiento al impulso tipo rayo Us = Um = 15 kv LIWL = 70 kv Factor de puesta a tierra k = 1,4 Máxima duración de sobretensión temporal Corriente noal de descarga 10 s 10 ka Línea de descarga requerida Cl Máxima corriente de cortocircuito 40 50 ka.2.2 TENSIÓN DE OPERACIÓN Y TENSIÓN ASIGNADA Uc=tensión de operación Ur=tensión asignada Uc 1,05Us 1,05x15kV =9,1 kv Ur1 Uc 1, 25 =1,25x 9,1 kv=11,7 kv 1,4 Us 1,4 15 Ur 2 Ur 2 ktov,10s =11,29 kv 1,075 Ktov,10s según figura No.2 Figura No.2 ktov
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 9 de 12 Ur, = Ur1=11,9 kv este valor se redondea al máximo superior múltiplo de, la tensión asignada Ur, = 12 kv. Tomando como base los catálogos de los fabricantes se toma una tensión asignada Ur normalizado de Ur = 12 kv y una tensión de operación continua Uc = 24 kv, para ello se tienen los siguientes parámetros. Nivel de protección al impulso tipo rayo U 10 ka, 8/20 s = 0,4 kv Nivel de protección al impulso tipo maniobra U 1kA, 0/70 s = 25,8 kv Nivel de protección al impulso tipo maniobra U 0,5kA, 0/70 s = 25,1 kv Nivel de protección al impulso tipo escarpado U 10kA, 1/2 s =,1 kv.2. CHEQUEO DE VALORES DE PROTECCIÓN LIWL 70kV U10kA,8/ 20s 0,4kV 2, Factor de protección suficiente..2.4 CALCULO DE ENERGIA La energía a disipar por el pararrayos está dada por: W = 2*Ups*( Ue-Ups)*Tw/Z Para una longitud de 100 km: 1,0 kj <= 144 kj Para una longitud de 40 km: 1,94 kj <= 144 kj Siendo: Ups = Nivel de protección al impulse maniobra = 25,8 kv Ue = Amplitud de sobretensión=,7 valor conservativo Ue =,7 Us*2/=6,25 Z = Impedancia de la línea = 18 Ohm
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 10 de 12 Tw = Tiempo de viaje=longitud línea/velocidad de la luz = 100 km/00000 km/s = 0,000 s Tw = Tiempo de viaje =longitud línea/ velocidad de la luz = 40 km/00000 km/s = 0,0001 s La energía a disipar por el pararrayos para descargas atmosféricas está dada por: W = [2*Uf-N*Upl*(1+ln(2*Uf/Upl))]*Upl*Ti/Z 55,0 kj <= 144 kj Con Ur = 12 kv La capacidad de absorción de energía por kv para el mayor valor: Calculada: Pararrayo seleccionado 4,58 kj/kvur 6,7 kj/kvur Siendo: Upl = Nivel de protección al impulse tipo rayo = 0,4 kv Uf = flashover negativo sobre el aislamiento Uf = 441 kv según norma N = Número de líneas conectadas al pararrayos N = 1 Z = Impedancia de la línea = 18 Ohm Ti = Tiempo de duración del impulso = 0,000 s. Duración equivalente de la corriente de la descarga, incluyendo la primera y las descargas subsecuentes (Valor recomendado por la norma IEC60099-5)..2.5 Coordinación de Aislamiento de equipos aislados al aire procedimiento con Pararrayos Zno. DESCRIPCION TENSION DEL SISTEMA 6 kv 15 kv - Pararrayos seleccionado - Tensión asignada- Ur 0 kv 12 kv - Nivel de protección al impulso NPI 72 kv 0,4 kv -Nivel básico de aislamiento-bil 170 75 -Factor de protección 2,6 2, -Energía disipada por el pararrayos 6,7 KJ/KV Ur 6,7 KJ/KV Ur
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 11 de 12 Los valores de nivel de protección al impulso, fueron obtenidos del fabricante. Figura No -Caracteristicas técnicas pararrayos 4. 5kV.
FORMATO MEMORIAS DE CÁLCULO Rev. 01 Pág. 12 de 12 Figura No 4-Caracteristicas técnicas pararrayos 15 Kv.