Proyecto Coordinación de aislamientos [Zona Tula-PZR2]
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1-11-2015
Coordinación de aislamiento para equipos de una línea de transmisión
de 400kV de Tula a Poza Rica
Reyes Sauce Jesús Alejandro
Flores Rodríguez Giovanni de Jesús Santos Diego Isidro
BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERIA
BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA
FACULTAD DE INGENIERIA
Colegio de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Coordinación de Aislamientos _Proyecto Final_
“Coordinación de aislamiento para equipos de una línea de transmisión de 400kV de Tula a Poza Rica”
Catedrático: Mtro. Carlos Morán Ramírez Materia: Coordinación de Aislamientos Eléctricos
Alumnos: Reyes Sauce Jesús Alejandro Flores Rodríguez Giovanni de Jesús Santos Diego Isidro
INDICE GENERAL.
1. Introducción………………………………………………………….4
2. Diagrama Unifilar de la Línea de Transmisión Tula–PR2………8
3. Tablas de equipos de la S.E. Tula y S.E. Poza Rica…………..11
4. Ubicación geográfica………………………………………………12
5. Perfil de línea Tula - Poza Rica…………………………………..15
6. Cálculo de número de aisladores a 300 msnm…………………16
7. Cálculo de número de aisladores a 1200 msnm………………..19
8. Cálculo del número de aisladores a 2300 msnm……………….20
9. Resumen ejecutivo del proyecto de coordinación de
aislamiento……………………………………………………………..23
10. Conclusiones………………………………………………………24
APENDICE
Tablas Referenciales y normas aplicables [1-10]……………26
1._INTRODUCCION.
Uno de los aspectos más importantes para el diseño de redes eléctricas de AT y MT es la
“Coordinación de los Aislamientos. La importancia del correcto dimensionamiento de una
red eléctrica respecto a la coordinación del aislamiento radica en:
Asegurar la continuidad del suministro de energía eléctrica que en cierta forma es
una medida de la calidad del servicio, la cual se determina por la duración y
frecuencia de las interrupciones por falla de funcionamiento del sistema y sus
componentes. Una de las fallas más comunes es la ruptura dieléctrica de los
aislamientos de aparatos e instalaciones que integran la red eléctrica.
Considerar el aumento de tensiones nominales de operación del sistema eléctrico,
fundamentando en razones técnico – económicas de utilización óptima de materiales
y espacio, ante el crecimiento ininterrumpido de la demanda y el necesario
transporte de elevados bloques de potencia.
La incidencia de los aislamientos en el costo de un equipo o instalación de AT se hace más
notable a mayores tensiones de servicio, de tal modo que tiende a transformarse en uno de
los factores económicos limitativos más importante. Por ello es primordial dimensionar los
aislamientos de aparatos e instalaciones en la forma más ajustada posible, para lo cual se
requiere un cabal conocimiento y sus condiciones de uso.
Definiciones:
Aislamiento: Se denomina al elemento que tiene la aptitud de soportar la tensión, o más
general, los esfuerzos dieléctricos que le son aplicados.
Coordinación de Aislamiento: Disposiciones y precauciones que se deben tomar en el
diseño de las instalaciones eléctricas que están expuestas a sobretensiones para evitar
que las máquinas y aparatos eléctricos en general puedan sufrir daños por efecto de estas
sobretensiones.
Sobretensiones: Estas están divididas por la naturaleza en la que se originan y pueden
clasificarse como:
De origen atmosférico o por rayo: Se manifiestan inicialmente sobre las líneas de
transmisión, por rayos directamente en las líneas, descargas sobre las estructuras o
sobre hilos de guarda; por descargas a tierra en las proximidades de la línea
Por maniobra de interruptores: pueden ser originadas por procesos de conmutación. En
instalaciones de alta tensión pueden actuar mediante acoplamiento capacitivo (también
sobre las instalaciones de baja tensión), produciendo en casos especiales sobretensiones
de más de 15 kV.
Importancia de la ubicación de apartarrayos:
Apartarrayos: Es el dispositivo primario de protección usado en la coordinación de
asilamiento, su función es limitar la sobretensión aplicada al equipo para dar protección al
aislamiento. Las funciones específicas de los apartarrayos son:
Operar sin sufrir daño por tensiones en el sistema y corrientes que circulen por él.
Reducir las sobretensiones peligrosas a valores que no dañen el aislamiento del
equipo,
Las características de protección del apartarrayos se pueden dividir en dos partes:
Tensión de arqueo
Corriente de descarga
a) La tensión de arqueo o magnitud de la tensión a la cual se produce el arqueo en el
apartarrayos es una función de la forma de onda y la tensión aplicada.
b) La tensión de descarga o tensión causada por el flujo de corriente a través del
apartarrayos (se refiere a la caída de tensión I*R en el apartarrayos es una función de
la forma de onda y de la magnitud de la corriente).
Figura1. Se muestran los conceptos relaciones con el apartarrayos.
Tensión nominal del Apartarrayos Es el valor efectivo de la tensión alterna de frecuencia fundamental 60 Hz, a la cual se efectúa la
prueba de trabajo y que puede aparecer en forma permanente en el apartarrayos sin dañarlo.
A esta tensión, el apartarrayos extingue la corriente de frecuencia fundamental, por lo que se
conoce también como “tensión de extinción del apartarrayos”
La tensión nominal del apartarrayos se obtiene como
𝑉𝑛 = (𝐾𝑒)(𝑉𝑚𝑎𝑥)
Dónde: Vmax = tensión máxima del sistema f - f.
Vn= tensión nominal del apartarrayos.
Ke = factor de conexión a tierra.
El factor Ke se refiere a la forma en como está conectado el neutro del sistema a tierra,
considerando la falla de línea a tierra como la que produce la sobretensión en las fases no
falladas.
Figura 2. Graficas de tipos de aterrizaje y curvas de coordinación de aislamiento.
Clasificación de los apartarrayos.
Apartarrayos tipo autovalvular
El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.
Apartarrayos de resistencia variable.
El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.
Explosor o GAP.
El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación.
Figura 4. Diagrama y partes que conforman un apartarrayos.
2._ LISTA DE EQUIPOS EN LINEA DE TRANSMISIÓN [Tula-Poza Rica II]
2.1._Calculo de apartarrayos en Línea de trasmisión.
Calculo del Voltaje nominal.
𝑉𝑛 = 𝑘𝑒 ∗ 𝑉𝑚𝑎𝑥
Dónde:
Vn= Voltaje nominal
Ke=0.8
Vmax=420kv
Realizando las operaciones
𝑉𝑛 = 0.8 ∗ 420𝐾𝑣 = 336𝐾𝑉
𝑉𝑛 = 336 𝑘𝑣
Calculo de la corriente de descarga
𝐼𝑑 =2𝑁𝐵𝐼
𝑍𝑜
Dónde:
Id=corriente de descarga
NBI=Nivel básico de aislamiento por impulso por rayo
Zo=Impedancia característica de la línea de transmisión.
(Los valores de la Impedancia característica en las líneas de transmisión son del orden de
300 a 500 ohm.) Elementos de diseño de subestaciones Enríquez Harper. (Pag 285)
Realizando Operaciones
𝐼𝑑 =2 ∗ 1425𝐾𝑣
500𝑂ℎ𝑚= 5700𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠
𝐼𝑑 = 5700 𝐴
Por tabla 8. Característica de protección de apartarrayos tipo intermedio” de la
especificación CFE L0000 06.
Voltaje de descarga = 882 kV
2.2._Resumen del listado de equipos del lado S.E [Tula].
Por norma CFE-L0000-06 PAG 24
Tabla 5. Niveles de aislamiento normalizados para equipo de la categoría II
Cable bus- 400kV VNOMINAL VMÁXIMO NBI NBMS m.s.n.m
Aisladores buses-400kv 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Cuchillas de bus 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Cuchillas de línea 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Interruptores de potencia 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Transformadores de corriente 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Dispositivos de potencial 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Trampa de onda 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
SELECCIÓN DE APARTARRAYOS
Voltaje de arqueo 1353 kV
Corriente de descarga 5700 Amperes
Voltaje de descarga 882 Kv
2.2._Resumen del listado de equipos del lado S.E [Tula].
Por norma CFE-L0000-06 PAG 24
Tabla 5. Niveles de aislamiento normalizados para equipo de la categoría II
Cable bus- 400kV VNOMINAL VMÁXIMO NBI NBMS m.s.n.m
Aisladores buses-400kv 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Cuchillas de bus 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Cuchillas de línea 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Interruptores de potencia 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Transformadores de corriente 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Dispositivos de potencial 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
Trampa de onda 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m
SELECCIÓN DE APARTARRAYOS
Voltaje de arqueo 1218 kV
Corriente de descarga 5700 Amperes
Voltaje de descarga 882 Kv
3. DIAGRAMA UNIFILAR DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II”
4. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II
Figura 4. Red troncal del sistema eléctrico Mexicano.
Figura 5. Ubicación geográfica de la subestación Poza Rica II [google maps]
Tula, Hidalgo.
Latitud norte 20° 03’ 23’’
Longitud oeste 99° 20’ 31’’
Altitud de 2020 msnm.
Humedad relativa promedio anual: 60 %
Temperatura media promedio anual: 30.5 °C.
Tipo de contaminación según estadísticas nacionales: Alta.
Figura 6. Ubicación geográfica de la Central Termoeléctrica Tula [google maps]
Poza Rica II, Veracruz
Latitud norte 20° 32’ 27’’
Longitud oeste 97° 28’ 22’’
Altitud 50 msnm.
Humedad relativa proemio anual: 65.6 %
Temperatura media promedio anual: 17.2 °C.
Tipo de contaminación según estadísticas nacionales: Alta.
5. PERFIL DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II”
6._CALCULO DE LA CADENA DE AISLADORES
Para el cálculo del número de aisladores se consideran los siguientes datos:
Aislador CFE-29SVC160: 280x146 mm, Distancia de fuga de 370 mm/KV
K3= 550 (Tabla 1-Apendice, que corresponde al factor de la configuración
Conductor-Estructura )
NBS= 1425 (Tabla 6-Apendice, nivel básico de aislamiento al impulso por Rayo )
GRADOS DE CONTAMINACIÓN: de acuerdo a Norma IEC 71-2 Insulation
Coordination Application Guide
ZONA DE CONTAMINACION
CARACTERISTICAS NOTABLES MÍNIMA DISTANCIA DE FUGA
EXTRA FUERTE (EF)
Polvos de carbón, petróleo, productos químicos, grandes cantidades de partículas salinas en suspensión. Zonas desérticas con grandes periodos sin lluvia.
31 (mm/KV)
FUERTE (F)
Lluvia marina, polvos de carbón, petróleo, zonas con lluvia ligera y niebla. Áreas expuestas a los vientos del mar o muy cercanas a la costa.
25 (mm/KV)
MEDIA (M)
Lluvia marina ligera, irrigación con plaguicidas y fertilizantes, niebla ligera y pocas lluvias áreas expuestas a los vientos del mar pero no muy cercanas a la costa.
20 (mm/KV)
LIGERA (L)
Niebla, fertilizantes, plaguicidas, lluvias intensas, zonas rurales sin quema de pastizales. Áreas sin industrias, zonas agrícolas.
16 (mm/KV)
FORMULARIO PARA EL CÁLCULO DE AISLADORES
Calculo del número de aisladores.
𝑁 =𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎
𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟
Distancia de fuga mínima.
Dónde: df1= Valor de la distancia al aire mínima de la cadena de aisladores
1.05= Corresponde al 5% adicional, por efecto de herrajes.
df-t = Distancia de Fase a Tierra.
Calculo de la distancia dieléctrica de Fase a Tierra.
Dónde: TFC= Tensión Critica de Flameo
K3= Corresponde al factor de la configuración Conductor-Estructura
Calculo de la tensión critica de flameo.
Dónde: Ka= Factor de corrección por altura.
NBAI= Nivel de aislamiento al impulso por rayo (Tabla 6-Apendice).
Calculo del factor de corrección por altura.
Dónde: H= Altura sobre el nivel del mar; msnm (Tabla-Apéndice).
Calculo del número de aisladores, considerando correcciones de contaminación
del ambiente y diámetro del aislador.
𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎
𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟
Dónde: 1.05=Corresponde al 5% adicional, por efecto de herrajes.
Calculo de la distancia de fuga mínima corregida.
𝐷𝑓2 = 𝑉𝑚𝑎𝑥
√3∗ (𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾𝑎)
Dónde: Kfe= Coeficiente de fuga, mm/kV (Tabla de grados de contaminación)
Kd= Factor de corrección por diámetro del aislador, para un diámetro menor a
300 mm corresponde a 1 pu. [CFE L0000 06 -1991]
Ka= Factor de corrección por altura.
6.0_PARTES QUE CONFORMAN UN ASILADOR.
Figura 7. Principales partes de un aislador estándar.
6.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA RICA [60 KM]
DATOS ZONA 1:
Longitud: Primeros 60 km
Altura: 300 msnm
Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)
K3=550 (Tabla 1)
NBAI=1425 Kv
Dda=diámetro del aislador=146 mm
Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm
Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.
𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻
8150) = 𝑒(300
8150) = 1.0374
𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴
0.961(𝐾𝑎) =
1425 𝑘𝑣
0.961(1.0374) = 1538.42 𝑘𝑣
𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹
𝐾3=
1538.42 𝑘𝑣
550= 2.7971 𝑚 = 2797.1 𝑚𝑚
𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (2797.1 𝑚𝑚)(1.05) = 2936.95 𝑚𝑚
𝑁 =𝐷𝑓1
𝐷𝑑𝑎=
2936.95 𝑚𝑚
146 𝑚𝑚= 20.11
𝑁 = 20 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación
y diámetro del aislador.
𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥
√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾𝑎) =
420 𝑘𝑣
√3(25
𝑚𝑚
𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.0374)
𝐷𝑓2 = 6288.9032 𝑚𝑚
𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1
𝐷𝑓𝑔𝑎=
(1.05) ∗ 6288.9032 𝑚𝑚
370 𝑚𝑚= 17.8468
𝑁2 = 18 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.
9.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA-RICA [40 KM]
DATOS ZONA 2:
Longitud: Siguientes 40 km
Altura: 1200 msnm
Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)
K3=550 (Tabla 1)
NBAI=1425 Kv
Dda=diámetro del aislador=146 mm
Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm
Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.
𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻
8150) = 𝑒(12008150) = 1.1586
𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴
0.961(𝐾𝑎) =
1425 𝑘𝑣
0.961(1.1586) = 1718.42 𝑘𝑣
𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹
𝐾3=
1718.42 𝑘𝑣
550= 3.1244 𝑚 = 3124.4 𝑚𝑚
𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (3124.4 𝑚𝑚)(1.05) = 3280.62 𝑚𝑚
𝑁 =𝐷𝑓1
𝐷𝑑𝑎=
3280.62 𝑚𝑚𝑚𝑚
146 𝑚𝑚= 22.47
𝑁 = 22 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación
y diámetro del aislador.
𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥
√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾ℎ) =
420 𝑘𝑣
√3(25
𝑚𝑚
𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.1586)
𝐷𝑓2 = 7023.6392 𝑚𝑚
𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1
𝐷𝑓𝑔𝑎=
(1.05) ∗ 7023.6392 𝑚𝑚
370 𝑚𝑚= 19.9319
𝑁2 = 20 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.
8.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA-RICA [100 KM]
DATOS ZONA 3:
Longitud: últimos 100 km
Altura: 2300 msnm
Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)
K3=550 (Tabla 1)
NBAI=1425 Kv
Dda=diámetro del aislador=146 mm
Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm
Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.
𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻
8150) = 𝑒(23008150) = 1.3260
𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴
0.961(𝐾𝑎) =
1425 𝑘𝑣
0.961(1.3260) = 1966.23 𝑘𝑣
𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹
𝐾3=
1966.23 𝑘𝑣
550= 3.5794 𝑚 = 3579.4 𝑚𝑚
𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (3579.4 𝑚𝑚)(1.05) = 3753.12 𝑚𝑚
𝑁 =𝐷𝑓1
𝐷𝑑𝑎=
3753.12 𝑚𝑚
146 𝑚𝑚= 25.70
𝑁 = 26 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠
Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación
y diámetro del aislador.
𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥
√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾ℎ) =
420 𝑘𝑣
√3(25
𝑚𝑚
𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.3260)
𝐷𝑓2 = 8038.4477 𝑚𝑚
𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1
𝐷𝑓𝑔𝑎=
(1.05) ∗ 8038.4477𝑚𝑚
370 𝑚𝑚= 22.8118
𝑁2 = 23 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.
Calculo del número total de cadenas por zona de estudio.
Figura 7. Propuesta del número de aisladores por fase.
Procedemos entonces a realizar el cálculo de cadenas por zona considerando los
cálculos con el factor de contaminación. Tenemos pues qué:
Zona 1: Primeros 40 km de longitud.
Tenemos que cada 500 metros existe una torre.
𝟒𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟖𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.
Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.
(𝟖𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟑𝟐𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬
Cada cadena cuenta con 18 aisladores, que se calcularon anteriormente.
𝟑𝟐𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟏𝟖 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟓𝟕𝟔𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍.
Zona 2: Trayecto 60 km de longitud.
Tenemos que cada 500 metros existe una torre.
𝟔𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟏𝟐𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.
Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.
(𝟏𝟐𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟒𝟖𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬
Cada cadena cuenta con 20 aisladores, que se calcularon anteriormente.
𝟒𝟖𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟐𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟗𝟔𝟎𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
Zona 3: Trayecto 100 km de longitud.
Tenemos que cada 500 metros existe una torre.
𝟏𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟐𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.
Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.
(𝟐𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟖𝟎𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬
Cada cadena cuenta con 23 aisladores, que se calcularon anteriormente.
𝟖𝟎𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟐𝟑 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟏𝟖𝟒𝟎𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍
9. RESUMEN EJECUTIVO DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTOS
[Tula-PR2]
9.1 Costos aproximados.
Para el cálculo del precio de los aisladores nos basaremos en el catálogo
de precios de IUSA para un aislador tipo suspensión con especificación
CFE N-160 29SV160C.
Cotización del número de empaques necesarios considerando que el
modelo seleccionado cuenta con 3 aisladores por empaque.
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟒𝟎 𝒌𝒎 =𝟓𝟕𝟔𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔
𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟏𝟗𝟐𝟎 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟔𝟎 𝒌𝒎 = 𝟗𝟔𝟎𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔
𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟑𝟐𝟎𝟎 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔
𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒎 =𝟏𝟖𝟒𝟎𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔
𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟔𝟏𝟑𝟑 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔
10. CONCLUSIONES
Podemos, después de leer artículos como el anterior o referentes a la coordinación de
aislamientos que, la principal causa de salidas de operación de líneas de transmisión
siguen siendo las descargas atmosféricas, ya que su trayectoria, capacidad de
descarga y su frecuencia son totalmente incontrolables por el hombre y que por sus
niveles de voltaje sigue teniendo devastadoras consecuencias en la zona donde ocurre
tal falla.
Coordinar bien el aislamiento disminuye la salida de las líneas de transmisión que
traducido representa aumentar la productividad de una empresa de generación y
trasmisión de energía eléctrica, además de daños considerables a los equipos que en
ella operan y que a su vez genera un ahorro a largo plazo.
Menciona también que os aisladores son elementos de gran importancia y utilidad en
los sistemas de distribución de energía eléctrica. Se debe asegurar siempre el correcto
estado del mismo haciéndose el mantenimiento correspondiente.
Podemos mencionar también los principales factores que interviene en el diseño del
aislamiento de líneas de transmisión los cuales son:
La longitud adecuada de la distancia de fuga total o longitud de la cadena, para
evitar en lo posible flameos en los aisladores.
Una baja resistencia de impedancia a pie de torre, para una adecuada
conducción de la corriente producida por un rayo a tierra.
Evitar en lo posible fallas por descargas atmosféricas, por lo que generalmente,
se colocan cables de guarda en la parte superior de las estructuras.
Numero de aisladores tipo suspensión adecuado para soportar las
sobretensiones que se originen en el sistema, así como para brindar un
adecuado aislamiento entre las partes conductoras y metálicas de la torres de
transmisión.
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA.
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4. http://www.watergymex.org/contenidos/rtecnicos/Optimizando%20la%20Operacion%20
y%20el%20Mantenimiento/Curso%20Mantenimiento%20Subestaciones.pdf
5. http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/358pub.pdf
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7. http://www.iusa.com.mx/brochure/catalogo_media_y_alta_tension.pdf
8. http://www.iusa.com.mx/Lista_Precios/Electricos_MT_IUSA_Oct_2014.pdf
9. http://lapem.cfe.gob.mx/normas/nrf/pdfs/f/NRF-044.pdf
10. Diseño de elementos de subestaciones eléctricas/ Enríquez Harper
11. http://lapem.cfe.gob.mx/normas/
1
COORDINACION DE AISLAMIENTOS 400KV [TULA-POZA RICA]
INDICE
APENDICE DE TABLAS
NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "A"
NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "B”
NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "C”
CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO ESTACIÓN
CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO INTERMEDIO
CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO DISTRIBUCIÓN
VALORES DE LOS FACTORES Kn, Km Y Kr PARA DIFERENTES CONFIGURACIONES DE
ENTRE-HIERRO.
DISTANCIA DE FUGA DE ACUERDO A GRADOS DE CONTAMINACION.
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TABLA 4. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "A".
Tensión nominal
del sistema. KV (eficaz)
Tensión máxima
de diseño. KV (eficaz)
Nivel básico de aislamiento al impulso (NBI) de fase a tierra.
KV (cresta)
Tensión resistente
nominal a 60 Hz de
fase a tierra.
KV (eficaz)
Hasta 500 KVA
Arriba de 500 KVA
4.41)
4.4 60 75 19
6.91)
7.2 75 95 26
13.82)
15.5 95 110 34
242)
26.4 1504)
50
34.52)
38 2005)
70
523)
52 250 95
Notas:
1) Tensiones congeladas según especificación CFE L0000 – 02.
2) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 3) Tensión no normalizada en la especificación CFE L0000 – 02. 4) Para sistemas de 3 fases 4 hilos (sistema multiaterrizado) úsense 125 KV. 5) Para sistemas de 3 fases 4 hilos (sistema multiaterrizado) úsense 150 KV. 6) Para esta categoría los niveles básicos de aislamiento al impulso de fase a fase
son los mismos que los niveles básicos de aislamiento al impulso de fase a tierra
3
TABLA 5. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "B".
Tensión nominal del sistema.
KV (eficaz)
Tensión máxima de diseño.
KV (eficaz)
Nivel básico de
aislamiento al
impulso (NBI) de
fase a tierra.
KV (cresta)
Nivel básico de
aislamiento por
impulso (NBI) de
fase a fase.
KV (cresta)
Tensión resistente nominal a 60 Hz de fase a tierra.
KV (eficaz)
691)
1151)
1382)
1612)
2301)
72.5
123
145
170
245
325 350
450
550
450
550
650
550
650
750
650
750
850
950
1050
325 350
450
550
550
550
650
550
650
750
750
850
950
1050
1125
140
185
230
185
230
275
230
275
325
275
325
360
395
460
Notas:
1) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 2) Tensiones restringidas según especificación CFE L0000 – 02.
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TABLA 6. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "C".
Tensión nominal del sistema.
KV (eficaz)
Tensión máxima de diseño.
KV (eficaz)
Nivel básico de
aislamiento al
impulso (NBI) de
fase a tierra.
KV (cresta)
Nivel básico de
aislamiento por
impulso (NBS)
de fase a tierra.
KV (cresta)
Nivel básico de aislamiento por maniobra (NBS)
de fase a fase. KV (cresta)
4001)
7652)
420
800
1050
1175
1300
1425
1800
1950
2100
2400
950
1050
1425
1550
1425
1550
2440
2550
Notas:
1) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 2) Tensiones no normalizadas según especificación CFE L0000 – 02.
COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION
CFE L0000 06
TABLA 7. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO ESTACIÓN*
Tensión
nominal del
apartarrayos
KV.
(eficaz)
Índice de elevación de
tensión (pendiente) KV
del frente de onda.
KV/ s
(S)
Tensión de impulso de descarga
por frente de onda. 1.2/50 s
KV (cresta) máx.
(Vd)
Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de descarga de 8/20 y valor de
corriente. (Vr)
5KA
10 KA
20 KA
3 25 11-12 6-8.5 7-9 7.8-10
6 50 18-24 12-17 13.5-19 15.5-20
9 75 28-35 18-24 20-26 23-28
12 100 38-45 23.5-32 27-35 31-38
15 125 46-55 29.5-40 33.5-44 39-47
21 175 63-72 41-55 47-60 54-65
24 200 74-90 47-65 53.5-71 62-76
30 250 92-105 59-80 67-87 77.5-94
36 300 108-125 70.5-96 80-105 93-113
39 325 117-130 76.5-104 86.3-114 101-123
48 400 144-155 94-130 106-142 124-153
60 500 180-190 118-160 133-174 155-189
72 600 213-230 141-195 160-212 186-230
90 750 267-290 176-240 200-262 232-283
96 800 288-304 188-258 213-280 247-304
108 900 315-340 212-282 240-316 278-333
120 1000 347-370 235-320 266-350 309-378
144 1200 413-440 280-375 320-408 363-440
168 1200 495-513 329-450 373-490 422-530
180 1200 530-556 353-470 400-510 452-552
192 1200 560-580 376-500 426-545 482-588
240 1200 670-731 470-640 535-695 605-755
5
258 1200 710-730 505-522 574-584 650-666
276 1200 752-781 540-558 613-624 690-714
294 1200 788-831 576-594 653-665 735-758
312 1200 850-882 611-631 600-706 780-805
372 1200 1010-1053 738-752 826-842 947-955
396 1200 1075-1120 785-801 880-896 1008-1015
420 1200 1135-1188 830-849 930-950 1069-1070
444 1200 1200-1256 875-898 975-1005 1125-1130
468 1200 1205-1323 930-946 1040-1059 1180-1200
492 1200 1325-1391 975-1000 1090-1115 1235-1290
540 1200 1445-1560 1070-1070 1195-1200 1350-1390
576 1200 1550-1590 1100-1190 1225-1320 1415-1500
612 1200 1645-1670 1220-1270 1360-1400 1515-1580
648 1200 1740-1770 1290-1350 1440-1485 1670-1695
684 1200 1835-1870 1360-1430 1520-1565 1765-1795
*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC
6
COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION
CFE L0000 06
TABLA 8. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO INTERMEDIO*
Tensión
nominal del
apartarrayos
KV.
(eficaz)
Índice de elevación de
tensión (pendiente) KV
del frente de onda.
KV/ s (S)
Tensión de impulso de descarga
por frente de onda.
1.2/50 s (Vd)
Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de descarga de 8/20 y valor de
corriente. (Vr)
5KA
10 KA
20 KA KV (crestal) máxima.
3 25 12-12 9-10 10-10.8 12-12.5
6 50 24-31 15.5-19.6 17.5-21.6 20-24.5
9 75 31-35 21-29 23-32 27-36
12 100 41-45 28-36.5 31-40.5 36-48
15 125 51-55 35-46 39-51 45-60
21 175 67-72 49-63 55-70 63-83
24 200 77-90 56-76 62-84 72-95
30 250 94-105 70-90 78-100 91-118
36 300 111-125 88-116 94-129 109-143
39 325 118-130 90-125 102-139 118-164
43 400 149-155 111-152 125-169 145-188
60 500 173-190 139-180 157-200 181-233
72 600 201-230 167-230 188-255 218-282
90 750 266-283 209-274 235-302 272-349
96 800 279-300 223-296 251-328 290-372
108 900 303-335 251-338 283-375 327-417
120 1000 325-370 279-395 314-415 363-463
*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC
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COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION
CFE L0000 06
TABLA 9. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO DISTRIBUCIÓN*
Tensión
nominal del
apartarrayos
KV. (eficaz)
Índice de elevación de
tensión (pendiente) KV
del frente de onda.
KV/ s (S)
Tensión de impulso de descarga por
frente de onda. 1.2/50 s (Vd)
Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de 8/20 y valor de corriente. (Vr)
KV (crestal) sin electrodos
("gaps") externos
KV (crestal) con electrodos ("gaps")
externos
5KA
10 KA
20 KA
3 25 16-25 21-32 10-12.4 11.5-13.8 12.5-15.5
6 50 28-35 41-51 20-23 22.5-26 25-30
9 75 41-50 59-65 29-36.5 33-41 37-46
10 83.3 46-50 62-67 32-38 36-45 41-53
12 100 53-61 72-79 39-46 44-52 50-60
15 125 44-76 80-94 49-55 55-64 62-74.5
18 150 52-91 96-120 59-66 66-76.5 74-90
21 175 60-106 100-150 68-77.5 76-87 86-104
27 225 76-105 ----------------- 89-99 96-114 105-134
30 250 84-112 ----------------- 99-110 107-126 117-149
*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC
8
Tabla 10.
Tabla 11.