COORDINACIÓN DE AISLAMIENTOS

Presentado por:

Jhon Fredy Muñoz Sanchez

Juan Carlos Acosta

SOBRETENSIONES

Las sobretensiones están divididas entres grupos: temporales, de maniobra y

atmosféricas.

Las dos primeras se consideran de origen interno y la tercera de origen externo.

SOBRETENSIONES

Sobretensiones temporales

Estas sobretensiones son a frecuencia industrial o muy cercanas. Están asociadas principalmente a pérdidas de carga, fallas a tierra y resonancia de diferentes tipos.Las amplitudes de las sobretensiones temporales no deben exceder el 1.5 p.u. y su duración debe ser menor de 1 seg En la coordinación de aislamientos estas determinan las características nominales de los descargadores y los niveles de protección factibles.

Sobretensiones de maniobra  Las sobretensiones de maniobra estan asociadas a todas las operaciones de maniobra y fallas de un sistema. Sus altas amplitudes estan generalmente en el rango de 2 a 4 p. U. Dependiendo mucho de los valores reales de diseño del sistema y de los medios para limitarlos. La forma de onda puede variar mucho pero puede ser representada por una onda de algunos cientos a algunos miles de ciclos, superpuesta en una onda a frecuencia industrial, o por una onda doble exponencial con un tiempo de frente de 10 a 1000 us.

Sobretensiones atmosféricas

Las sobretensiones atmosféricas de amplitudes grandes pueden entrar a una subestación mediante descargas atmosféricas directas a una línea o como flameos inversos en la torre.

TENSIONES PICO DE FASE PARA SOBRETENSIONES

DESCARGADOR DE SOBRETENSIÓN

Un descargador es un dispositivo para llevar a tierra las descargas eléctricas asociadas a los sobrevoltajes producidas por descargas atmosféricas y por la operación de interruptores, eliminando así los sobrevoltajes y evitando que dañen el aislamiento del equipo y las instalaciones eléctricas.Con el circuito eléctrico el cual protege, en condiciones normales, el descargador debe comportarse como un aislador, al aplicarse un sobrevoltaje de una cierta magnitud, debe convertirse en conductor. Por último, al desaparecer ese sobrevoltaje, el descargador debe convertirse de nuevo en aislador, interrumpiendo la corriente que se ha establecido a través de él.

 NIVELES DE AISLAMIENTO

1.      Para tensiones de 52 a 245 KVLos niveles de aislamientos para sistemas dentro de estemargen queda completamente definido con las tensiones soportadas a la frecuencia industrial y al impulso atmosférico, Tabla 1 y2.

2.      Para tensiones de 300 a 765 KVLas tensiones de impulsos atmosféricos soportados, están más o menos asociadas a las tensiones de impulsos de maniobra soportados y normalmente no tienen una influencia decisiva en el diseño del aislamiento.Los valores más bajos son apropiados para equipos bien protegidos por pararrayos, mientras los valores más altos son apropiados para equipos no protegidos, Tabla 3.

Niveles de aislamiento Fase-tierra, normalizados para equipos con tensión máxima

52 KV ≤ Um < 300 KV

Niveles de aislamiento Fase-Fase, normalizados para equipos con tensión máxima

52 KV ≤ Um < 300 KV

Niveles de aislamiento Fase-Fase y Fase-Tierra normalizados para equipos con tensión máxima

Um ≥ 300 KV

Cálculo de la coordinación de aislamiento

La coordinación empieza con la estimación de los diferentes tipos de sobretensiones que someten a esfuerzo el aislamiento; a partir de este dato los niveles de aislamiento pueden ser determinados por los métodos convencionales o estadísticos.

Método convencional

Procedimiento general para determinar el BIL de un equipo, para alturas por debajo de 1000 m.s.n.

 1.      Obtener el NPR y el NPM del descargador.2.      Determinar el KI y el KM deseado (usualmente 1,25 y 1,15 respectivamente).3.      Multiplicando NPR por KI se obtiene el nivel mínimo de aislamiento al impulso tipo atmosférico.4.      Igualar el valor encontrado en el paso anterior al valor normalizado por encima, obteniéndose así el BIL normalizado del equipo en consideración.

5.      Determinar el BSL como BSL=K*BIL.

6.      Obtener la relación entre el BSL y el NPM.

7.      El valor determinado en el paso anterior debe ser mayor o igual a KM.

8.      Si no se cumple lo anterior, se debe incrementar el BIL encontrado en el paso 4 en un nivel superior y repetir, con este nuevo valor, los pasos 5 y 6. Este incremento de BIL se debe efectuar iterativamente hasta que el valor de KM sea menor o igual al valor determinado en el paso 6.

9.      Es suficiente especificar solamente el BIL del equipo, ya que el BSL esta directamente relacionado al BIL.

Niveles de sobretensión de maniobra máximos

DIAGRAMA DE COORDINACIÓN

Método estadístico

. El riesgo de falla puede reducirse limitando las sobretensiones o incrementando la resistencia del aislamiento. Esto último conduce a que la curva d probabilidad de falla (p) del aislamiento sea desplazada hacia la derecha como lo muestra la figura 10. La distancia entre la curva de sobretensión (f) y la curva de falla del aislamiento (p) puede expresarse mediante un factor de seguridad (Y). Por lo tanto, se puede obtener la relación entre el factor de seguridad y el riesgo de falla.

Cálculo del riesgo de falla

Variación del riesgo de falla

FACTORES DE CORRECCIÓN DE

LOS NIVELES DE AISLAMIENTO

Debido al cambio de la densidad del aire por la altura sobre el nivel del mar, es necesario corregir el aislamiento externo de los equipos para así lograr una debida coordinación de aislamientos. Dicha corrección se hace para alturas mayores a 1000 metros (a equipos sumergidos en aceite no se les corrige por altura). Además las tensiones de flameo sobre superficies aislantes cambian con la humedad relativa, lo cual implica una corrección adicional a los niveles de aislamiento.

Factor de corrección por la densidad del aire:

Factor de corrección por humedad y por altura: