01-CONDUMEX

Ing. Alfredo Martínez MelchorGerencia Técnica Comercial

Ing. Alfredo Martínez MelchorGerencia Técnica Comercial

SISTEMA DE CONEXION DE PANTALLAS METALICAS EN CABLE DE ENERGIA

COMO SOLUCION A TENSIONES Y CORRIENTES INDUCIDAS EN SISTEMAS DE POTENCIA

SISTEMA DE CONEXION DE PANTALLAS METALICAS EN CABLE DE ENERGIA

COMO SOLUCION A TENSIONES Y CORRIENTES INDUCIDAS EN SISTEMAS DE POTENCIA

Poniente 140 # 720 Colonia Industrial VallejoMéxico, D.F. C.P. 02300

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Componentes principales de un cable de energíaComponentes principales de un cable de energía

Diseño típico de cable de energía con aislamiento s ólido ó extruido

CUBIERTA

PANTALLAMETALICA

SEMICONDUCTOR

AISLAMIENTO

SEMICONDUCTOR

CONDUCTOR

Definición:

Es la cantidad de corriente que es capaz de transportar un conductor aislado en función de las condiciones de instalación y del medio ambiente que lo rodea, sin que se eleve la máxima temperatura de operación a valores que deterioren o dañen los componentes del mismo.

Existen 3 situaciones de capacidad de corriente en un cable:

• Condiciones normales de operación

• Condiciones de sobrecarga

• Condiciones de corto circuitoCorriente eléctrica

Finalidad eléctrica:• Ofrecer una capacidad de conducción de corrienteFinalidad eléctrica:• Ofrecer una capacidad de conducción de corriente

CONDUCTOR ELECTRICOCONDUCTOR ELECTRICO

Cuidados:

Mantener las tensiones de jalado dentro de los valores recomendados acorde a la construcción del cable.

• Tensión máxima de jalado en línea recta o curva

• Longitud máxima de instalación

Finalidad mecánica:• Elemento por el que se va a jalar el cable para su instalaciónFinalidad mecánica:• Elemento por el que se va a jalar el cable para su instalación

CONDUCTOR ELECTRICOCONDUCTOR ELECTRICO

USO: En cables con tensiones de operación de 2 kV y mayores.

Finalidades:• Reducir concentraciones de campo eléctrico • Proporcionar un contacto íntimo con el aislamiento

Finalidades:• Reducir concentraciones de campo eléctrico • Proporcionar un contacto íntimo con el aislamiento

PANTALLA METALICA SOBRE EL CONDUCTORPANTALLA METALICA SOBRE EL CONDUCTOR

Conductores

Líneas de campo

AislamientoSemiconductor

Líneas equipotenciales

Configuración del campo próximo al conductor con semiconductora interna

Configuración del campo próximo al conductor sin semiconductora interna

Finalidad:• Contener en su masa el campo eléctricoFinalidad:• Contener en su masa el campo eléctrico

Existen 3 situaciones que someten a esfuerzo eléctrico al aislamiento:

• Tensión normal de operación

• Sobretensión por descarga atmosférica

• Sobretensión por maniobra de interruptores

Campo ó gradiente eléctrico

Líneas equipotenciales

Aislamiento

dpda

=

dpda

dpxLog

xVoGmáx

10

869.0kV/mm

AISLAMIENTOAISLAMIENTO

Finalidades:• Mantener una distribución radial y simétrica del ca mpo eléctrico• Proporcionar un contacto íntimo con el aislamiento

Finalidades:• Mantener una distribución radial y simétrica del ca mpo eléctrico• Proporcionar un contacto íntimo con el aislamiento

USO: En cables con tensiones de operación de 5 kV y mayores.

PANTALLA SEMICONDUCTORA SOBRE EL AISLAMIENTOPANTALLA SEMICONDUCTORA SOBRE EL AISLAMIENTO

Configuración del campo al exterior del aislamiento sin pantalla semiconductora

externa

Configuración del campo eléctrico en forma ideal con pantalla semiconductora interna y

externa

Finalidades:• Drenar a tierra corrientes capacitivas• Mantener cero campo eléctrico al exterior del cable• Conducir corrientes de falla (secuencia cero)• Hermeticidad (cubiertas metálicas)

Finalidades:• Drenar a tierra corrientes capacitivas• Mantener cero campo eléctrico al exterior del cable• Conducir corrientes de falla (secuencia cero)• Hermeticidad (cubiertas metálicas)

PANTALLA METALICAPANTALLA METALICA

F

F

F

N

Icc

Finalidades:• Protección mecánica y contra ingreso de humedad • Aislamiento de la pantalla metálica del medio que l o rodea• Protección contra la corrosión de la pantalla metál ica

Finalidades:• Protección mecánica y contra ingreso de humedad • Aislamiento de la pantalla metálica del medio que l o rodea• Protección contra la corrosión de la pantalla metál ica

CUBIERTA EXTERNACUBIERTA EXTERNA

OPERACIÓN DE LOS CABLES DE ENERGIAOPERACIÓN DE LOS CABLES DE ENERGIA

Todas las cargas eléctricas en movimiento producen un campo magnético

Con la aplicación de un voltaje, los electrones libres se mueven en la misma dirección y sus campos magnéticos se combinan . El campo se extiende hacia afuera del conductor

corriente eléctrica I (ampere = A)

campo magnético o inducción magnética B (tesla = T)

Corriente eléctrica I

ii

Campo

magnético BCuando se forma una espira todos los

campos magnéticos circulares entran por un lado de la espira y salen por el otro;

se refuerza el campo magnético .

PRINCIPIOS DEL ELECTROMAGNETISMO: CAMPO MAGNETICOPRINCIPIOS DEL ELECTROMAGNETISMO: CAMPO MAGNETICO

FLUJO MAGNETICO EN UN AREAFLUJO MAGNETICO EN UN AREA

Area = A

Campo Magnético B

ΦΦΦΦ = Flujo Magnético = B x A weber (Wb) = tesla (T) x m2

Cuando el campo no es constante en toda el área: ΦΦΦΦ = ∫ B dA

dΦΦΦΦ

“Cuando en un área existe un flujo magnético que varía con el tiempo, se induce una fuerza electromotriz (tensión o voltaje) alrededor de dicha área”

Matemáticamente:dt

FEM =

Area = A

Campo magnético B variable en el tiempo.

Fuerza electromotriz inducida

FEM = V (tensión)

Variación del flujo magnético

Tiempo transcurrido=

FUERZA ELECTROMOTRIZ GENERADA POR UN FLUJO MAGNETICO VARIABLE EN EL TIEMPO

FUERZA ELECTROMOTRIZ GENERADA POR UN FLUJO MAGNETICO VARIABLE EN EL TIEMPO

“Si alrededor del área en la que existe o incide un flujo magnético variable con el tiempo, existe un camino conductor (como un alambre metálico), va

a circular una corriente eléctrica por él”

Area = A

Fuerza Electromotriz

Inducida

Campo magnético Bvariable en el tiempo

Corriente eléctrica inducida I

Trayectoria conductora rodeando al área A

CORRIENTE ELECTRICA INDUCIDACORRIENTE ELECTRICA INDUCIDA

pantalla metálica

conductor metálico

campo magnético B

corriente en el conductor

Ic

conexión eléctrica de las pantallas

metálicas

tensión inducida en las pantallas metálicas Vp

TENSION INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METALICAS CUANDO

ESTAN UNIDAS EN UN PUNTO

TENSION INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METALICAS CUANDO

ESTAN UNIDAS EN UN PUNTO

CORRIENTE INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METALICAS

CUANDO ESTAN UNIDAS EN DOS PUNTOS

CORRIENTE INDUCIDA EN LAS PANTALLAS METALICAS

CUANDO ESTAN UNIDAS EN DOS PUNTOS

pantalla metálica

conductor metálico

campo magnético B


Ic

conexión eléctrica de las pantallas metálicas

corriente inducida en las

pantallas metálicas Ip

El requerimiento técnico-seguridad en la operación

• El uso de una pantalla metálica implica la necesidad de conectarla a tierra por lo menos en un punto a lo largo de la trayectoria de los cables.


La operación confiable y segura de loscables de energía en media, altatensión y extra alta tensión estágarantizada con sus diseños, los cualesse han comprobado exitosamente através de pruebas de laboratorio. Peroen la operación tenemos unrequerimiento importante:

Puesta a tierra de la pantalla metálica del cable de energía

Un solo extremo del cable es conectado solidamente a tierra. El otro extremo permanece abierto.

• Existe tensión inducida

• No existen circulación de corriente en las pantallas.

• Los puntos de tensiones permanentes deben de ser protegidos por otros medidas adicionales.

Pantallas aterrizadas en un solo puntoPantallas aterrizadas en un solo punto

V

L


Economía y seguridad

Puesta a tierra en un solo punto:

� En operación normal, si aterrizamos en unpunto, la tensión inducida puede alcanzarvalores de decenas de volts. La Norma NOM-001-SEDE nos indica una tensión no mayor de55 V en el extremo no aterrizado.

� En condiciones de corto circuito, la corrientede falla induce tensiones de varios cientos devolts. Riesgo de electrocución de una persona.La tensión inducida no llega a perforar lacubierta exterior del cable.


Ui

x

fase A

fase B

fase C

L/2L

Economía y seguridad........cont.

Puesta a tierra en un solo punto:

� En condiciones de una sobretensión por descarga atmosférica o maniobra de interruptores, la tensión inducida en el extremo no aterrizado alcanza valores de miles de volts. La tensión inducida puede perfora la cubierta, ésta ya no es un aislamiento de la pantalla metálica respecto al medio que lo rodea y permite la penetración de humedad al interior del cable.


Ui

x

fase A

fase B

fase C

L/2L

V

L

Ambos extremos del cable son conectados solidamente a tierra

• No existen tensiones inducidas en los extremos del cable

• Mayor seguridad durante maniobras de mantenimiento.

• Circulación de corriente puede fluir en las pantallas debido al “loop” entre los dos puntos de aterrizamiento el cual es cerrado a traves de la tierra física, reduciendo significativamente la capacidad de conducción de corriente.

Pantallas aterrizadas en dos o mas puntosPantallas aterrizadas en dos o mas puntos


Puesta a tierra de la pantalla metálica del cable de energía

Economía y seguridad........cont.

Puesta a tierra en dos o más puntos:

� En condiciones normales deoperación y de corto circuito segeneran pérdidas de energía porefecto Joule (I2R) calor = watts.Puede dañarse la cubierta exteriordel cable por el calor generado.


Ui

x

Por seguridad las pantallas metálicas deben estar s iemprepuestas a tierra al menos en un punto .

El método que proporciona mayor seguridad en una in stalación es la puesta a tierra de las pantallas en dos o más puntos , ya que no existe una tensión o voltaje neto inducido en ellas. Sin embargo con este método circ ulan corrientes en las pantallas.

pantallaconductor

Prácticas de seguridad en diseño, construcción, operación y mantenimiento deben basarse en el principio que el voltaje en la pantal la metálica de cables de energía debe ser considerado análogo al de cables de baja t ensión sin pantalla.

RECOMENDACIÓN DE LA CONEXION A TIERRA DE PANTALLAS METALICASRECOMENDACIÓN DE LA CONEXION A TIERRA DE PANTALLAS METALICAS

corriente I

RpIpWp 2=

pantalla metálica

Diseño de

sistemas de redes

subterráneas

METODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLA METALICAMETODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLA METALICA

1. Minimizar las pérdidas de energía de los cables de energía.

2. Optimizar la capacidad de conducción de corriente.

3. Facilita las tareas de mantenimiento.

4. Garantizar la integridad del sistema y asegurar un mayor tiempo de vida útil


CALOR GENERADO EN EL CONDUCTORDE UN CABLE POR EFECTO JOULE

PERDIDAS DE ENERGIA EN LOS CABLES DE ENERGIAPERDIDAS DE ENERGIA EN LOS CABLES DE ENERGIA

RcIcWc 2=

corriente Ic conductor

corriente IP

RpIpWp 2=

Pantalla metálica

CALOR GENERADO EN LA PANTALLA DE UN CABLE POR EFECTO JOULE

(PANTALLAS SOLIDAMENTE UNIDAS O ATERRIZADAS EN DOS O MAS

PUNTOS)

Vo

δπ tan222

fCVoRa

VoWd ==

fCRaπδ

21

tan =

CALOR GENERADO EN EL AISLAMIENTO DEL CABLE POR

EFECTO JOULE

Las fuentes de generación de calor en un cable son:

Un cable de energía como cualquier conductor eléctrico, lo usamos para

llevar una corriente eléctrica en forma segura y confiable.

¿Qué limita la capacidad de corriente en un cable?

CAPACIDAD DE CONDUCCION DE CORRIENTECAPACIDAD DE CONDUCCION DE CORRIENTE


Q

T1T2

Conceptos básicos

La capacidad de conducción de corriente es un fenóm eno de transferencia de calor.

Las fuentes de generación de calor en un cable son:a) El conductorb) El aislamientoc) Pantallas o cubiertas metálicas

El calor generado debe fluír del lugar más caliente al de menor temperatura.

Existen diferentes barreras térmicas que impiden es te flujo de calor:1.- El aislamiento2.- El aire alrededor del cable3.- La tierra circundante al cable4.- La pared del tubo conduit5.- Etc.

Lo anterior depende del tipo de instalación de los cables: Al aire libre, directamente enterrado, en tubería conduit o en ductos subterrán eos.


TaTc

I2R

Rta Rtc

Rte

Wd

λλλλI2R

TcRta

Q=I2R

Tp TaTeRtc

Q=I2R

Rte

Q=I2R

λλλλI2RWd Wd

λλλλI2RWd

TRANSFERENCIA DE CALOR EN UN CABLE CON GENERACION DE CALOR EN EL CONDUCTOR, EN EL AISLAMIENTO Y

EN LA PANTALLA METALICA

FLUJO DE CALOR

NIVEL DEL PISO

CABLEDUCTO

CALENTAMIENTO DE LOS CABLES DEBIDO A OTROS CABLES CERCANOS QUE

TRANSMITEN CORRIENTE


1. Pantallas metálicas aterrizadas en un solo punto.2. Pantallas metálicas aterrizadas en dos o más punto s.3. Pantallas metálicas aterrizadas en varios puntos c on

cross-bonding

Condiciones de las pantallas metálicas

Nota: (1) Separación entre centros de cable (s) => 239 mm

Area de sección

transversal del conductor

(mm 2)

Formación

Aterrizaje depantallametálicadel cable

Capacidad de conducción de corriente Temperatura máxima del conductor90 °C

(A) amperes

En ductos de PE Ahogados en Concreto

50% F.C. 75% F.C. 100% F.C.

1000 TREBOL 1 punto 1136 948 802

1000 TREBOL2 ó más puntos

775 626 520

1000 TREBOLCross-

Bonding1136 948 802

CARACTERISTICAS DE OPERACION DEL CABLE

Pantallas metálicas: métodos de conexión especial de puesta a tierra

PANTALLAS METALICASPANTALLAS METALICAS

1. Prevenir o reducir las perdidas que se generan en las pantallas metálicas.

2. Limitar las tensiones inducidas en laspantallas como son requeridas porcuestiones de seguridad.

3. Mantener un circuito continuo en lapantalla metálica para permitir elretorno de las corrientes de falla y unaadecuada fuente de protección encaso de descargas atmosféricas ymaniobras de interrupción.


corriente circulando enpantalla metálica

conductor

corriente circulando en

METODOS DE CONEXIÓN ESPECIAL DE PANTALLAS METALICASMETODOS DE CONEXIÓN ESPECIAL DE PANTALLAS METALICAS

Solo se justifica porrazones económicas,generalmente paracables con corrientesmayores a 500 A o encorrientes demasiadoaltas en donde lageneración de calordebe ser minimizada.

No se considera el

aterrizaje en 2 o más puntos porque existe circulación de corriente en la

pantalla metálica que

genera pérdidas por efecto Joule

(I2R)

Métodos para reducir las pérdidas

1. La selección del tipo de sistema de conexión especial de las pan tallas aser utilizado.

- Single Point

1. La selección del tipo de sistema de conexión especial de las pan tallas aser utilizado.

a) En un solo puntob) Cross-bonding

2. En general se espera que las pantallas de los cables estén operandonominalmente a un potencial a tierra, pero en un sistema de conexiónespecial las pantallas tienen una tensión apreciable con respecto a tierra.Por lo tanto las pantallas metálicas deben de estar protegidas con unaislamiento adecuado. También deben de considerarse aspectos deseguridad, cuando se incrementan las tensiones en las pantallas, por lo quedeben ser especificados valores limites de tensiones perma nentesinducidas en dichas pantallas


FUNDAMENTOS DE CABLES DE ENERGIAFUNDAMENTOS DE CABLES DE ENERGIA

-MEXICO = 55 V (NOM-001-SEDE-2005)125 V Norma de Distribución-Construcción

Sistemas Subterráneos-Capítulo 5

- U.S.A. = 125 a 200 V (utilities)

- CANADA = 100 a 400 V

- INGLATERRA = 65 a 100 V, pero en terminales 25 V (metal expuesto)

- EUROPA = 60 V, pero en terminales 25 V (metal expuesto)

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0.035

0.040

0.045

0.050

0.30 0.50 0.70 0.90 1.10 1.30 1.50 1.70 1.90

TE

NS

ION

IND

UC

IDA

(A

TIE

RR

A)

EN

VO

LTS

PO

R C

AD

A 1

00 m

Y P

OR

CA

DA

AM

PE

RE

1002 3 4 5 6 87 9 10 8030 40 50 6020

B

A

C

S S

B

A

CS

No. 1 No. 2

BA C

SS

No. 3

BA C

SS

SBA C

No. 4

BC A

SS

SBA C

No. 5

CONFIGURACION

No. 4 AC

No. 3 ACNo. 4B - 5BNo. 2 ACNo. 1ABC - 2B - 3B

No. 5 AC

TENSION INDUCIDA (A TIERRA) EN PANTALLASMETALICAS DE CABLES DE ENERGIA

RAZON S / Dm

Tensiones máximas inducidas permitidas en las panta llas metálicas en operación normal

PANTALLAS METALICAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTOPANTALLAS METALICAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTO

conductor

pantalla metálica

terminal

fase A

fase B

fase C

Tensión inducida en extremo no aterrizado

limitadores de voltaje en pantalla

(cuando se requiera)

conductor de tierra paralelo

El conductor de tierra paralelo tiene la función de evitar que la corriente, en caso de falla a tierra , regrese por la tierra física, ya que esto induciría tensiones muy altas en la pantalla.

También tiene la función de igualar los potenciales de tierra en los extremos de la instalación.

El tamaño de este conductor debe seleccionarse de m odo que soporte la corriente de falla del sistema.

El conductor de tierra paralelo se transpone a la m itad del circuito para evitar que se induzcan corrientes en él cuando los cables del sistema no s e transponen.

L/2

L

PANTALLAS METALICAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTOPANTALLAS METALICAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTO

conductor

pantalla metálica

terminal

fase A

fase B

fase C


conductor de tierra paralelo

L/2

L


Se lleva a cabo para circuitos, en los que se excede el máximo voltaje inducido permitido en la pantalla, si ésta se aterriza en un solo punto en un extremo.

limitadores de voltaje en pantalla (cuando se

requiera)

CON CONEXION A TIERRA EN EL PUNTO CENTRAL DE LA RUTA DE LOS CABLES

METODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLAS METALICASMETODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLAS METALICAS

SINGLE POINT 1

TRANSICIONAEREA-SUBTERRANEA

TRANSICIONSUBTERRANEA.AEREA

Caja de conexion trifásica para puesta a tierra de pantalla con 3 SVL´s (Limitadores de Tensión en la pantalla)

SINGLE POINT 2FASE C

FASE B

FASE A

FASE C

FASE B

FASE A

SB-1 SB-1

GTC-013-2009

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD

DIAGRAMA DEL SISTEMA DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLAS DE

CABLE DE ENERGIA CONDUMEX

HACIA S.E. MAZATLAN I HACIA S.E.MAZATLAN II

REGISTRO DE EMPALME

SISTEMA DE CABLE DE ENERGIA XLP 115 kV CU 1 x 1200 mm

SISTEMA CFE L.T. S.E. MAZATLAN II - S.E. MAZATLAN I

Tensión máxima en cajas de conexion con la corriente máxima de operación normal del conductor

Terminal sellada tipo exterior-Intemperie, en poste troncocónico ó estructura en SECaja de conexión Trifásica para

puesta a tierra de pantallas

Empalme con interrupción de pantalla SMPGB-C1706

Cable XLP 115 kV Cu 1200mm

CCE Cable de tierra paralelo 107 mm

SIMBOLOGIA:

0 V0 V

ING. ALFREDO MARTINEZ MELCHORREVISADO POR:

FECHA:

DIBUJO No.:

ESCALA:

30- Abril - 2009

SIN ESCALAACOTACION:

m

APEC-B 1452 P

2

2

2

SB-1 SB-1

37 V

APEC-B 1452 P

Pantalla metálica de cable XLP 115 kV Cu 1200mm2

Cable de conexión para puesta a tierra 107 mm2

CAJA DE CONEXION PARA TIERRACAJA DE CONEXION PARA TIERRA

cable para conexión a tierra

carcasade la caja

Conexiones para probar el aislamiento de las pantallas

(cubierta exterior) y los limitadores de voltaje

cable de aterrizaje de las pantallas que viene de los

empalmes

CROSS BONDINGCROSS BONDING

El cross bonding tiene por objeto neutralizar el voltaje inducido en la pantalla de lo s cables y por lo tanto eliminar o reducir la corriente indu cida en la pantalla (aterrizamiento en 2 o más puntos).El voltaje se neutraliza completamente ( y por lo tanto no circula corriente en las pantalla s), solo si las tres longitudes (L) son iguales y si el arreglo de los cables es triangular equilátero ó con transposición.

conductor

pantalla metálica

terminal

punto de empalme de cables



requiera)

Tensión inducida

3L

L L L

Tensión inducida

fase A

fase B

fase C

fase Afase A

fase B fase B

fase C fase C

tierra local

� Consiste en un intercambio de la posición física de los cables para que todas las fases ocupen la

misma posición relativa en la instalación por la misma longitud.

� Esto se lleva a cabo con la finalidad de que las fases tengan las mismas características eléctricas,

principalmente la impedancia, para que ninguna de ellas este sometida a una carga mayor que las otras.

� En sistemas con cables en arreglos equiláteros no es necesario llevar a cabo la transposición debido a

que las fases ocupan la misma posición relativa.

CROSS BONDING CON TRANSPOSICION DE LOS CABLESCROSS BONDING CON TRANSPOSICION DE LOS CABLES

conductor pantalla metálica

terminal


requiera)



Tensión inducida Tensión

inducida

fase A

fase C

fase B fase A

fase Afase B

fase Bfase C

fase C

tierra local

L

L/3 L/3 L/3

EMPALME CON INTERRUPCION DE PANTALLAEMPALME CON INTERRUPCION DE PANTALLA

CAJA DE CONEXION PARA REALIZAR EL CROSS BONDINGCAJA DE CONEXION PARA REALIZAR EL CROSS BONDING

cables coaxiales que vienen del empalme con interrupción de pantalla

cable para conexión a tierra

conexión de pantallas

limitador de voltaje en la

pantalla

carcaza de la caja

SISTEMA CON CROSS BONDING EN CAJA DE CONEXIONSISTEMA CON CROSS BONDING EN CAJA DE CONEXION

GTC-012-2007

LUZ Y FUERZA DEL CENTRO



S.E. JAMAICA S.E. VERONICA

POZO 1 POZO 2 POZO 3 POZO 4 POZO 5 POZO 6 POZO 7 POZO 8 POZO 9 POZO 14POZO 13POZO 12POZO 11POZO 10


SISTEMA JAVE - L.T. S.E. JAMAICA - S.E. VERONICA


Terminal sellada tipo exterior-Intemperie, en estructura

Caja de conexion trifásica para Cross-Bonding de pantalla con 3 SVL´s (Limitadores de Tensión en la pantalla)

Caja de conexión Trifásica para puesta a tierra de pantallas

Empalme con interrupcion de pantalla SMPGB-C1706

Empalme sin interrupcion de pantalla sin conexión de pantalla a tierra SMPGB-14511


Cable de Conexión Concéntrico para cross-bonding 240 mm

Cable de conexión para puesta a tierra 500 kcmil (253.4 mm ) mm

SIMBOLOGIA:

189 V 215 V 0 V 189 V 198 V 0 V 65 V 89 V

0 V0 V

429 m 513 m 536 m 536 m 490 m 516 m 426 m 518 m 505 m 482 m 442 m 533 m 323 m 445 m 439 m

Seccion A 1 Sección A 2 Sección A 3 Sección B 1 Sección B 2 Sección B 3 Sección C 1 Sección C 2 Sección C 3


FECHA:

DIBUJO No.:

ESCALA:

15- Junio - 2007


m

Terminal sellada Tipo interior para conexión a S.E. encapsulada SF6

APEC-B 1452 P

SB-1 XB

SB-1

XBXBXBXB SB-1 SB-1

XB

APEGA 1703

2

2

2

2

fase A

fase B

fase C

fase C

fase A

fase B

fase B

fase C

fase A

fase A

fase B

fase C

fase C

fase A

fase B

fase B

fase C

fase A

fase A

fase B

fase C

fase C

fase A

fase B

fase B

fase C

fase A

Empalme sin interrupcion de pantalla con conexión de pantalla a tierra SMPGB-14511

Se lleva a cabo para circuitosmuy largos en donde seexcede el máximo voltajeinducido permitido en lapantalla, si se lleva a cabo unsolo cross bonding.

CROSS BONDING SECCIONALIZADOCROSS BONDING SECCIONALIZADO

La longitud total se divide envarias secciones mayores, cadauna comprendiendo un crossbonding completo. Al inicio y alfinal de cada sección mayor seaterrizan las pantallas.

CROSS BONDINGCROSS BONDING

)](31[ 323121 LLLLLLyx ++−=

donde:

x = pérdidas por calor en las pantallas con cross bon ding (W/km)

y = pérdidas por calor en las pantallas aterrizadas e n dos puntos (W/km)

L1, L2, L3 = Longitudes por unidad de las tres secciones menor es, esto es: L 1+ L2+ L3 = 1

Ejemplo:

Si: L 1 = 0.4, L2 = 0.2, L3 = 0.4

x/y = 0.04; es decir que las pérdidas en la pantall a con cross bonding

son solo el 4 % de las pérdidas, si se aterrizan la s pantallas en dos puntos.

fase A

fase C

fase B fase A

fase Afase B

fase Bfase C

fase C

PERDIDAS EN SISTEMAS CROSS BONDING SECCIONALIZADOSCUANDO LAS LONGITUDES MENORES NO SON IGUALES

EJEMPLO PRACTICO DESBALANCEO DE CROSS BONDINGEJEMPLO PRACTICO DESBALANCEO DE CROSS BONDING

Ejemplo: LST SE QUERETARO ORIENTE-SE CIMATARIO

Si: L 1 = 0.1113, L2 = 0.4879, L3 = 0.4008

x/y = 0.1166; es decir que las pérdidas en la panta lla con cross bonding

son solo el 11.66 % de las pérdidas, si se aterriza n las pantallas en dos puntos.

377.3 m 1653.23 m 1358.25 m

SISTEMAS MIXTOSSISTEMAS MIXTOS

fase A

fase C

fase B fase B

fase C

fase A

fase B

fase C

fase A

continua

longitud aterrizada en un punto al final de la trayectoria del

sistema sistema con cross bonding

limitadores de voltaje en pantalla

(cuando se requiera)

Tensión inducida Tensión

inducida

pantalla metálica


punto de empalme de cablesconductor

terminaltierra local

Se emplean cuando las longitudes menores en el circ uito no son múltiplo de tres

METODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLAS METALICASMETODOS DE CONEXION ESPECIAL DE PANTALLAS METALICAS

GTC-012-2009

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD



HACIA S.E. NIZUC HACIA S.E. PLAYA DEL CARMEN

REGISTRO DE EMPALME No. 2


SISTEMA CFE L.T. S.E. NIZUC - S.E. PLAYA DEL CARME N


Terminal sellada tipo exterior-Intemperie, en poste troncocónico

Caja de conexion trifásica para Cross-Bonding de pantalla con 3 SVL´s (Limitadores de Tensión en la pantalla)

Caja de conexión Trifásica para puesta a tierra de pantallas

Empalme con interrupción de pantalla SMPGB-C1706


Cable de Conexión Concéntrico para cross-bonding 240 mm

CCE Cable de tierra paralelo 240 mm

SIMBOLOGIA:

95 V 95 V

0 V0 V

CROSS BONDING SECCION 1


FECHA:

DIBUJO No.:

ESCALA:

20- Abril - 2009


m

APEC-B 1452 P

XBXB

2

2

2

2

0 V

SB-1XB XB

SB-1

0 V

SB-1SB-1

APEC-B 1452 P

Pantalla metálica de cable XLP 115 kV Cu 1000mm2

Cable de conexión para puesta a tierra 240 mm2




SINGLE POINT SINGLE POINTCROSS BONDING SECCION 2

CROSS BONDING SECCION 3

TRANSICIONAEREA-SUBTERRANEA

TRANSICIONSUBTERRANEA.AEREA

Caja de conexion trifásica para puesta a tierra de pantalla con 3 SVL´s (Limitadores de Tensión en la pantalla)

3. El uso de métodos de conexiones especiales da como resultado elevaciones desobretensiones en las pantallas durante sistemas transito rios y fallas . Los valores de estassobretensiones deben ser considerados. Para sistemas de alta tensión, un dispositivo limitadorde tensión en las pantallas (SVL) debe ser usado y las respectivas consideraciones deben serdadas para la coordinación de los niveles de aislamiento en las pantallas en relación a lassobretensiones a las cuales estos aislamientos estarán sujetos.


PANTALLAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTOPANTALLAS ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTO

TENSION INDUCIDA EN PANTALLAS METALICAS DE CABLES D E ENERGIA (DE PANTALLA A CONDUCTOR DE TIERRA) PARA VARIOS TIPOS DE FALLA , EN SISTEMAS CON LAS PANTALLAS

ATERRIZADAS EN UN SOLO PUNTO (CABLES EN FORMACION PLANA)

PANTALLAS ATERRIZADAS CON CROSS BONDINGPANTALLAS ATERRIZADAS CON CROSS BONDING

TENSION INDUCIDA EN PANTALLAS METALICAS DE CABLES D E ENERGIA (DE PANTALLA A PANTALLA) PARA VARIOS TIPOS DE FALLA , EN SISTEMAS CON CROSS BONDING

SECCIONALIZADO (CABLES EN FORMACION PLANA)

LIMITADORES DE VOLTAJE EN PANTALLA (SVL)-APARTARRAYOSLIMITADORES DE VOLTAJE EN PANTALLA (SVL)-APARTARRAYOS

PRUEBAS DE IMPULSO ATMOSFERICO (1.2 x 50 µµµµs) A CUBIERTAS DE CABLES DE ACUERDO A IEC 229

- Deben limitar la tensión en la pantalla durante fallas, descargas atmosféricas y maniobras de interruptores, para evitar perforación de la cubierta de los cables o del aislamiento que interrumpe la pantalla en los empalmes, ya que esto ocasionaría que circularan corrientes en las pantallas con el consiguiente sobrecalentamiento de los cables, además de corrosión en las pantallas metálicas.

- Pueden ser resistencias no lineales, gaps de descarga o combinación en serie de ellos.

IEC 229 “Tests on cable oversheaths which have a spe cial protective function and are applied by extrusi on”

Impulso nominal de soporte delaislamiento principal del cable

NBAI(voltaje pico)

(kV)

Voltaje de prueba al impulso(voltaje pico)

(10 impulsos positivos y 10 negativos)(kV)

V < 380380 ≤≤≤≤ V < 750750 ≤≤≤≤ V < 11751175 ≤≤≤≤ V < 1550

V ≥≥≥≥ 1550

2037.547.562.572.5

Voltaje nominal del cable entre fases(kV)

NBAI(kV)

51525354669115230400

6011015020025035055010501425

1.2 +/- 30%

50 +/- 30%

t (µµµµs)

V

0.5V

SELECCION DE LIMITADORES DE VOLTAJE EN PANTALLA (SVL)SELECCION DE LIMITADORES DE VOLTAJE EN PANTALLA (SVL)

0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40

Corriente del pulso (8/20 micro-s) (kA)

Vol

taje

de

desc

arga

(kV

)

3 kV

4.5 kV

6 kV

7.5 kV

9 kV

Curvas de descarga de limitadores de voltaje para p ulsos de corriente de 8/20 µµµµs (corresponde a pulsos de voltaje de 1.2/50 µµµµs por la no linealidad del dispositivo)

Voltaje de operación nominal:

- El voltaje de operación nominal debe ser mayor o igual a la tensión inducida en la pantalla en condiciones de corto circuito.

- El voltaje de descarga del limitador debe ser meno r al NBAI de la cubierta.

Apartarrayos para protección de cables y pantallas de cables de 0.68kV a 7.5kV.

RECOMENDACIÓN DE LA CONEXION A TIERRA DE PANTALLAS METALICASRECOMENDACIÓN DE LA CONEXION A TIERRA DE PANTALLAS METALICAS

En todo caso la selección del sistema de puesta tierra debe ha cerse en función delque represente la solución más económica considerando la in versión inicial y suoperación. Para este análisis se debe involucrar, según apl ique en el tipo desistema que se elija para aterrizar las pantallas, lo siguie nte.

5.5.7.4 Selección de los sistemas con métodos de co nexión especial de pantallas

• Costos de empalmes sin pantalla interrumpida. • Costos de empalmes con pantalla interrumpida. • Cajas de puesta a tierra. • Cajas de apartarrayos. • Perdidas en la pantalla durante la vida útil el cab le, la cual se considera de 30 años.• Capacidad de conducción de corriente del conductor central.

Dicho análisis se debe presentar a CFE para que dé su conformidad con el tipo de sistema de puesta a tierra.

METODOS DE CONEXIÓN DE PANTALLAS METALICASMETODOS DE CONEXIÓN DE PANTALLAS METALICAS

Conexión en dos o más puntos

No NoSubestaciones y conexiones

de circuito de cables de longitud corta

Conexión en un solo punto- Single

PointSi Si

Usualmente solo paracircuitos de cables de longitud de hasta 1 km

Conexión tipoCross-bonding

Solo en los puntos de

cross-bondingSi

Circuitos de cables con longitudes muy grandes

donde son requeridos empalmes

Pantallas metálicas: situaciones de falla a considerar en los diferentes

métodos de puesta a tierra

PANTALLAS METALICASPANTALLAS METALICAS

TRAYECTORIAS DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO CUANDO LA FALLA DE FASE A

TIERRA SE PRODUCE EN LA CARGA

TRAYECTORIA DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO CUANDO LA FALLA DE FASE A

TIERRA SE PRODUCE EN EL CABLE

falla


secundario del transformador

conductor

pantalla metálicaterminal o

empalme

la corriente en pantalla circula hacia los puntos de aterrizaje o conexión de las pantallas

tramo de cables entre empalmes sin conductor neutro corrido

La corriente de cortocircuito circula entre empalme s por lo que se daña todo el tramo de cable al presentarse una falla de aislamiento en el mismo. Se produce sobre tensión de hasta 1.73 veces la tensión de operación en las fases no falladas.

Importancia de aterrizar las pantallas en varios pu ntos ( multiaterrizaje ) y no solo en los extremos de una trayectoria larga ( evita que toda la longitud de cable de la instalaci ón se queme. Solo se quema el tramo de cable con falla entre puntos aterrizados. ). Justificación también del uso del conductor neut ro corrido


TRAYECTORIAS DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO EN FALLA DE FASE A TIERRA EN SISTEMAS CON LA PANTALLA ATERRIZADA EN

UN SOLO PUNTO

falla

secundario del transformador

carga

corriente de retorno de falla en el conductor de tierra paralelo

pantalla metálica

terminal


conductor

No existen corrientes circulantes en las pantallasEl conductor paralelo ofrece un mejor camino a la corriente de retorno de falla que la tierra misma


TRAYECTORIAS DE LA CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO EN FALLA DEFASE A TIERRA EN SISTEMAS CON CROSS BONDING

fallacorriente en el conductor

corriente de retorno de falla en la pantallasecundario del

transformador

carga

conductor

pantalla metálica

terminal

corriente de corto circuito

pantalla metálica

conductor

++=

BTi

BTf

t

SKI ln

222

Material K (A s 1/2 / mm2) B (°C)Cobre

AluminioPlomoAcero

2261484178

234.5228230202

Voltaje nominaldel cable (kV)

Temperatura inicial dela pantalla (°C)

5 a 2535 a 46

69 a 115

858075

Valores de las constantes para diferentes tipos de materiales

Temperatura inicial de la pantalla para cables con temperatura del conductor de 90 °C

CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO LA PANTALLACORRIENTE DE CORTO CIRCUITO LA PANTALLA

DIMENSIONAMIENTO DE LA PANTALLA METALICA QUE VA A TRANSMITIR CORRIENTES DE CORTO CIRCUITO

EN CASO DE FALLA DE FASE A TIERRA

I = Corriente de corto circuito que va a circular por la pantalla (A)

K = Constante que depende del material de la pantalla (As1/2 / mm2)

t = Duración del corto circuito (s)

S = Area de la sección transversal de la pantalla metálica (mm2)

Tf = Temperatura final que es la que soportan los elementos que rodean a la pantalla metálica (generalmente se toma = 200 °C)

Ti = Temperatura inicial (°C)

B = Constante que depende del material de la pantalla (°C)

01-CONDUMEX

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